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我的安家点——盖尔陨石坑/环形山

石头科普工作室

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图1 | 火星(图源:维基百科)

关于火星,人们一直存在许多疑问,例如:它在过去是否存在适合生命生存的环境条件?是否曾存在过微生物等古老的生命形式?好奇号正是背负着人类对这颗神秘星球的好奇心踏上了旅程,耐心地为大家解答着一个个未解之谜。至于它的身世和安家点,可能并不容易引起大家的注意。但我们要知道不同时代赋予给火星探测器的任务不尽相同,不同探测器着陆点的选择也绝非是一时兴起,而是历经了重重考核和深思熟虑。今天就让我们走进好奇号,听听它的选择。

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  对火星的好奇引导着前行之路

图2 | 好奇号 (图源:Shutterstock)

Hello!我是好奇号(Curiosity),是由美国国家宇航局研制,世界上第一辆采用核动力驱动的火星车。前辈都背负着不同的使命踏上征途,而我的主要任务是探寻火星上的生命元素。2012年8月我成功抵达了火星表面,并着陆于盖尔陨石坑(图3)。

图3 | 盖尔陨石坑(Gale Crater),椭圆部分为好奇号着陆点位置(图源:NASA Mars Exploration)

盖尔陨石坑位于火星赤道以南,由层状岩石构成,地形奇特。科学家们认为层状岩石中含有粘土和硫酸,而这些物质的形成都与水有关,这也正是我选择这个地方作为安家点的关键原因。然而火星上由层状岩石构成的地貌那么多,为什么非要选择盖尔陨石坑呢?实际上,为了挑选出既安全可靠又能采集到大量科研数据的区域,科学家们不断查阅资料并举行研讨会,从众多方案中逐渐缩小范围,最终得到了最适合我的着陆点。

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安全永远是第一位

为了保证我的安全,局部地理条件是需要考虑的首要因素。关于着陆点局部地理条件的要求,好奇号选择点选择联合主席、美国史密斯研究所地球行星研究中心教授John Grant说:“有几个方面需要注意:首先,表面必须由较小的石块覆盖,石块太大会摔坏火星车,而太小则会激起很大的灰尘。其次,着陆点不能在险峻的斜坡上,这会使火星车失去平衡。另外,地面需要足够坚固以支撑起火星车,不然它会陷进去。”由于以前相关知识的匮乏和估计预测方面的误差,早期火星探测计划对于着陆点的选择具有很大的不确定性。为了保证我后续着陆器伙伴的安全,人类对火星地形地貌、环境气候等的了解可谓多多益善。

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  去解决更多的科学问题

在保障安全性的前提下,解决特定科学问题的潜在可能性是另一大准则。例如该地区是否能通过多样化的岩石记录,显示出适宜微生物生存的环境?该地区是否能抵抗风的侵蚀作用,长期保存生命迹象?这些都是针对不同科学问题给出的合理推测。是否存在某个地方可以解答人类关于火星的所有疑惑?答案目前是否定的。因此我(好奇号)和兄弟姐妹们被赋予不同的使命,前往不同的安家点。

2008年5月,我的前辈凤凰号火星极地探测器在火星北极成功着陆,之后在火星北极地区开展了为期90天的勘测。科学家们认为可能有大量冰藏于火星地表之下,而凤凰号正是通过研究火星地表下的冰是否融化过从而寻找北极永冻土中有机化合物的踪迹,从而间接确定生命是否曾存在于此(图4)。

图4 | 凤凰号(Phoenix)看到的火星表面

(图源:Jet Propulsion Laboratory)

关于我(好奇号)的安家点盖尔陨石坑,在经过漫长的风蚀作用和部分撞击事件后,这个古老撞击坑中暴露出许多曾被埋藏在黑暗中的物质。古河流沉积物证明其地表曾存在过水流,富含矿物的断层地貌预示着其下面可能存在的潜在蓄水层,这些都对科学家有着十足的吸引力。

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 陨石坑=环形山?

为了探索更多奥秘,我在休顿调整后就向着盖尔环形山主峰“夏普山”进发,去古老的沉积岩层中寻找有机物的痕迹。细心的朋友可能会发现,这里我将“陨石坑”替换成了“环形山”。不同资料可能会给出不同的名称,那么这两个名词是否完全一致呢?什么情况下可以替换?这个问题曾引发过科学界的长期争论。

过去大多数科学家认为环形山是火山活动的结果,而现在环形山则被认为是碗状凹坑结构的坑。月球表面布满了大大小小的圆形凹坑,被称为“月坑”。大多数月坑周围环绕着高出月面的环形山,月球上几乎所有环形山都是小天体撞击导致的。陨石坑泛指陨石坠落造成的地形变化特征,对于形似火山的巨大陨石坑,则可称之为环形山。

图5 | 希吉努斯环形山(Hyginus)

(图源:LROC,Lunar Reconnaissance Orbiter Camera)

当然,有极少数的环形山不是陨石坑希吉努斯环形山(图5)是为数不多非撞击成因的环形山之一。它缺少典型撞击坑所具有的突起外缘,且边缘是非规则的。科学家们认为这是典型的火山塌陷导致的,其内部还存在许多不规则的小洼地,而这些洼地最有可能是崩塌的特征。

关于我的故事今天就讲到这里,而人类对火星的探究仍在不断进行和深入。例如洞察号探测器以及中国的祝融号火星车等,它们在亮眼成果的背后都有自己的故事,如果有机会可以邀请它们跟你们分享呀!

发布于:安徽

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