天體生物學和火星探索

按：本文是我2011年根據《NASA天體生物學系列漫畫書（第二輯）》翻譯編寫的（原書pdf）。本文曾於好奇號火星車著陸當天，由科學松鼠會幫助配圖，發表在其網站上（但目前圖片鏈接均已陣亡）。這次趁著火星液態水的大新聞，和《火星救援》電影的上映，舊文重發，以饗讀者。我為本次發布重新配了圖，除原書截圖外，還包括一些其他來源的圖片。

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天體生物學和火星探索

劉博洋 翻譯編寫

天體生物學是對宇宙中生命的起源、演化、分布和未來的研究。美國宇航局（NASA）成立之後將之確定為一項核心研究內容。在1960年，NASA建立了「地外生命計劃」，在那個太空探索事業快速發展的年代中，NASA向地球軌道乃至更遠的太空發射了大量的探測器任務，為天體生物學的誕生創造了條件。NASA已經探索了太陽系中的很多地方，但是本文中我們將重點關注其中對地外生命和天體生物學最重要的一個目的地——火星。

在太空時代開啟之初，火星完全是一個謎，但太空探索已經揭示了火星在過去曾經更像地球。但是，還有很多問題沒有得到解答。遠古的火星是什麼樣的？火星表面曾經有過液態水嗎？很久以前，火星可能曾經有過生命嗎？

火星任務的歷史是由艱苦的努力和輝煌的勝利交織而成的。造訪火星是非常危險和困難的。該行星的極端環境包括極寒的溫度、極具破壞力的塵暴、低重力和稀薄的大氣。很多火星任務都以失敗告終，但是那些僥倖成功的任務已經給我們提供了火星潛在的宜居性的驚人證據。

一、 研究肇始

1960年代，NASA新成立的地外生命計劃吸引了很多優秀科學家的目光。在這個十年中，NASA著力推進著其月球計劃，並建造了分析月球樣本和隕石等宇宙中的物質的儀器；而地外生命學家已將目光投向了更遠的地方，即離我們最近的兩顆行星——金星和火星。

NASA的水手計劃（Mariner program）的第一個成功任務是1962年的水手2號，它提供了我們第一次對金星的近距離觀察。科學家們曾經相信金星可能支持生命。美國宇航局局長詹姆斯·韋伯，評價水手二號的成功說：它給人類對金星的認識帶來的提高比有記載以來的幾千年歷史中的總和還要多。1965年7月14日，水手四號成為第一艘近距離探索火星的飛船。它辨認出了水可能曾經在火星表面流淌的地質證據。1967年水手五號再次前往金星。水手二號和五號對金星極端惡劣條件的觀測更坐實了火星是更好的尋找生命的地方的結論。

（首次飛越火星的水手四號。截取自新視野號探測器任務宣傳片。）

我們對火星的認識通過1969年的水手六號和七號得以加強，這兩艘飛船對火星表面20%的面積進行了測繪，提供了該行星很多獨特特徵的高清晰圖像。1971年的水手九號是第一艘進入其他行星軌道運行的飛船，它測繪了火星表面的80%。這一任務真正的揭開了火星的面紗，顯示出這一行星地質史的驚人細節，包括火山、峽谷、隕石坑及河床。水手九號最先發回了水手谷（Vallis Marineris）等地標的圖像，這一大峽谷正是為紀念該飛船而命名的。

（水手九號拍攝的水手谷西端）

該計劃的最後一個任務，1973年的水手十號，沒有訪問火星，但是展現了接下來的很多太空任務可能用到的新技術。水手十號是首個造訪多顆行星的飛船，且是第一個利用「引力彈弓」技術即從一顆行星（金星）來減速到足夠的速度來訪問第二顆行星（水星）的。

（水手十號軌道）

蘇聯也將視野投向了火星，火星二號（1971年）、火星三號（1971年）和火星五號（1973年）（Mars 235）任務都將飛船駛入了火星軌道。儘管每一次都遭遇很多困難，他們還是給出了關於火星表面和大氣環境的一些數據。

（蘇聯火星二號、三號紀念郵票）

二、 海盜雙子

早在1959年，NASA就開始研發探測生命的儀器。火星很快成為應用這一技術的首選之地。早期對火星的關注導致了地外生命和天體生物學史上最偉大的里程碑之一：1976年兩艘海盜號（Viking program）飛船在這顆紅色星球表面的著陸。NASA的海盜號孿生任務於1975年發射，是截至當時NASA最具野心的行星探索努力。海盜一號和二號任務都同時把一個著陸器和一個軌道器發往了火星。每個著陸器攜帶了14個實驗，包括一組特別為搜尋火星生命跡象的調研。

（海盜一號穿回的首張火星地表高清圖）

在1961年，NASA官方邀請英國科學家詹姆斯·拉夫洛克（James Lovelock），一個生命探測技術專家，來美國空間計劃工作。他在生命探測實驗方面有很多想法，參與了1965年一顆火星探測器的早期設計。他曾說，「我的童年是由儒勒凡爾納、奧拉夫·斯塔普雷頓等科幻作家的作品裝點的，因此我非常高興能有機會親自參與討論研究火星的計劃。」

（拉夫洛克，取自其個人網站）

拉夫洛克對基於細胞的生物反應來搜尋生命的方法有一些有趣的想法，他並沒有青睞傳統的辨認細胞中的DNA等物理結構這樣的想法。他說，「我們必須注意，要擺脫「地球中心」思想，（要搜尋生命跡象）我們必須尋找熵減現象。」 他把行星地球看做一個整體的生態系統，並且開始與卡爾·薩根（Carl Sagan）、戴安·希區柯克（Dian Hitchcock）和諾蒙·霍洛維茲（Normon Horowitz）等人討論這一觀點。

（拉夫洛克關於蓋亞假說的書）

拉夫洛克在NASA的工作定義了海盜號上的生命探測實驗的設計思路。這些實驗是把收集來的火星土壤樣本澆上水，以監測任何微生物生長的跡象。火星大氣的主要成分是二氧化碳，只有痕量的水蒸氣。這個發現給拉夫洛克和他的同事，喬治·何比（George Hobby）和傑瑞·哈巴德（Jerry Hubbard）以啟示，來設計一個能夠在這樣一個乾燥的行星上搜尋生命的儀器。這就是「熱解釋放實驗儀」。

（熱解釋放實驗儀）

而霍洛維茲對火星的新理解驅使他和他的同事搜尋生命並在地球上那些類似火星的不適宜生存的環境中測試海盜號的設備，這些地方包括南極洲的干谷（Dry Valleys）和智利的阿塔卡瑪沙漠（Atacama Desert）。諸如吉爾·列文和沃爾夫·威史尼亞克等科學家開始用來自南極干谷的土壤測試其海盜號生命探測實驗裝置。威史尼亞克在霍洛維茲及其同事認為貧瘠的土壤中探測到了微生物，這讓火星上存在生命的潛力的問題更加複雜了。因此即使是在海盜號發射之前，該任務已經激勵了地球上生物的研究。科學家努力發展出「生命」的基本定義，從而科學家知道了該在火星上尋找什麼。

（南極干谷，https://thelastdegrees.files.wordpress.com/2013/11/taylor_dry_valley.jpg）

霍洛維茲對此說道，「事實是我們並沒從火星上學到什麼——比起金星來說——除了它是一個可能找到生命的地方以外。」「當然，在火星上的平均條件下，沒有什麼我們已知的地球生物能夠存活——除非是在休眠狀態——但是如果我們承認火星可能曾經擁有更加適宜生命存在的條件只不過後來逐漸變得像現在這樣惡劣的可能性，並且如果我們接受生命可以在這樣一個早期階段產生的可能性，那麼我們就不能排除火星生命成功的使自身適應了環境變遷並存活至今的可能性。我們對於得到這樣的結果並不報以樂觀預期，然而一旦得到正面的答案，那將是非常重要的，將會極大地推動地外生命搜尋事業的前進。」

（諾蒙·霍洛維茲）

1969年12月，NASA挑選出海盜號將裝備的實驗，其中包括霍洛維茲的熱解釋放實驗，列文的同位素標記釋放試驗，威史尼亞克的「沃爾夫阱」和小山的氣體交換實驗。威史尼亞克，約書亞·里德伯格（Joshua Lederberg），麻省理工的亞歷山大·里奇和哈羅德·克萊恩被指派負責將這些生命探測實驗裝置集成到著陸器的體內，不幸的是，由於設計困難和有限的容積，之後沃爾夫阱被移除了。

（海盜號內部）

作為該生物實驗包的補充，海盜號著陸器還會攜帶微縮氣相色譜儀（GCMSs），該儀器是由由麻省理工的克勞斯·別曼（Klaus Biemann）以及地外生命科學家萊斯利·歐格爾（Leslie Orgel）和約翰·奧羅（John Oró）設計的。這些設備將會分離有機成分並且通過分子量對其進行辨認。氣相色譜儀被認為是海盜號上最重要的設備，因為即使那些生物實驗給出負面的結果，氣相色譜儀也能找到有機分子，那將會證明這些樣本中可能有細胞。人們還期待著火星上的有機分子成為其自身形成的化學和物理環境的靈敏的指標物，並希望其結構的細節將會說明很多可能的生物和非生物作用中到底哪些是真的在發生的。

（海盜號攜帶的微縮氣相色譜儀設備）

1976年7月20日，阿波羅11號登陸月球之後的七年，海盜一號著陸器在火星上的克利斯平原（Chryse Planitia）著陸。在9月3日，海盜二號在烏托匹亞平原（the plain of Utopia）附近著陸。

（海盜一號著陸地假彩色圖）

為了防止對火星的污染，海盜號著陸器是在一個特別的超凈間組裝的，在乾熱中烘烤以便殺死其上的一切微生物，並且直到登陸火星都一直保持與外界隔絕。著陸器上的照相機揭示了一個與地球迥異的地表——但它比起月球卻是更加似曾相識。海盜號地表攝影組組長托馬斯·馬遲（Thomas Mutch）說：「這真是難以置信的景象……」海盜號項目經理傑拉德·索芬（Gerald Soffen）對這一歷史性的登陸評價道：「我們創造了歷史：火星從此成為了一個實實在在的地方。它從一個詞語，一個抽象的概念，變成了一個實實在在的地方！」

（卡爾薩根與海盜號著陸器模型）

（海盜二號著陸，截取自前述漫畫）

7月28日，海盜一號著陸器的機械臂鏟了一鍬土，深約5厘米，並將樣本送入了生物實驗裝置和氣相色譜儀。全世界都在關注海盜號攜帶的實驗儀傳回的結果。那段時間，科學家們必須奮力工作，全世界都在關注其科學進展。傳媒和公眾熱切渴望其信息。研究人員發現自己時常工作在壓力和睽睽眾目之下，以至於科學家抱怨道，「我們都不大適應——我們彷彿是在魚缸裡面工作而周圍人都在圍觀，彷彿我們倒成了實驗對象。」

一開始，所有的生物實驗都顯示出樣本中具有生命活動的證據，熱解釋放實驗給出與光合作用正在發生相吻合的讀數，但是這一最初結果並沒有重現。氣體釋放實驗發現火星土壤中的氧氣釋放，但是很多科學家認為這個結果看起來更像是化學反應而不是生物反應。同位素標記釋放實驗給出了最強的信號，它探測到可能是微生物新陳代謝產生的二氧化碳。氣相色譜儀實驗則認為火星上不存在有機體。

這些結果是未曾預料的，和充滿疑點的。有些科學家認為用化學就能解釋海盜號實驗結果，但是也有人認為還是有可能是火星上生命造成的。有人當時對此評價說，「這就像是一場比賽，現在結果已經出來了：火星上沒有有機體，沒有生命。」

更多的科學家開始研究這些結果，然而隨著更多的測試，更多的問題被提了出來。有些結果被認為是「化學的」，而有些被認為是「生物的」。到了1979年，大多數科學家都認為化學解釋是更可能的。一名科學家評價道，「有的人比另一些人更青睞生命存在的可能性，而我認為使我們團結在一起工作的是這個問題本身的重要性，甚至包括否定的答案的重要性。」

經過所有的這些投注在海盜號上的時間和努力，在很多問題仍未得到解答的情況下，天體生物學將走向何方？海盜號並沒有找到確鑿無疑的火星生命跡象，但是它確使人思考，我們是否進行了正確的實驗。天體生物學至今仍在試圖回答這一問題。

三、 探索低潮

1988年，蘇聯與其他一些國家合作向火星發射了福波斯一號和二號（Phobos 1&2）。發射後幾個月，與福波斯一號的通訊意外中斷了。福波斯二號則順利到達火星，它還搜集了火星的一顆衛星福波斯（Phobos）的數據。然而就在福波斯二號準備向這顆小小的衛星釋放兩枚著陸器時，探測器傳回的信號中斷了。

（火衛一福波斯）

在福波斯號之後，隨著美蘇幾年都沒有開展新的火星任務，火星暫時蒙上了一層神秘面紗。

1992年，NASA發射了火星觀察者號（Mars Observer），但是回歸火星的激動沒能持續太長時間，在1993年8月22日，火星觀察者號在即將入軌時與地球失去了聯繫。到90年代中期，蘇聯解體帶來了政治劇變，但俄羅斯依舊推進了火星96軌道器和著陸器任務（Mars 96）。不幸的是，火星96的發射失敗了，飛船最終墜毀在地球大氣層中。

（火星觀察者號）

大多數火星觀察者號和火星96任務所使用的任務在後續的新任務中再次得到了運用。

四、 探路重返

1996年11月7日，NASA發射了火星環球勘探者號（Mars Global Surveyor, MGS）探測器，其中有些儀器是為已經失敗了的火星觀察者號設計的。火星環球勘探者號發回了天體生物學家研究火星上生命存在潛能所需的必要信息，這些數據覆蓋了全部火星表面，幫助我們更多地了解了水和沙塵在火星上的角色。

火星環球勘探者號相機觀測了火星天氣模式，發現了火星上的溝壑和泥石流，因而推斷火星表面或近表面曾經存在液態水源。例如，火星環球勘探者號在2004年和2005年拍攝的半人馬山（Centauri Montes）的圖像被用來辨認新溝壑的形成。這些沉積物看起來像是由流淌的水流造成的，這意味著可能直到今天火星上仍然存在液態水徑流。

（火星環球勘探者號拍攝的圖像）

海盜號的研究結果凸顯了我們還不具有地球上生命的足夠知識，這使得搜尋其他行星上生命跡象變得難以成功。科學家決定研究火星的環境可能會更好一些，既包括過去的環境也包括現在的環境，這可以幫助理解這顆行星是否曾經有過一個適宜生命的環境。地球上生命存活的一個關鍵是液態水，因此在太陽系中搜尋生命的工作開始著力於搜尋曾經或現在存在液態水的環境。

1997年，NASA發射了火星探路者號（Mars Pathfinder），這是NASA以廉價且局限關注特定課題為特徵的「發現計劃」（Discovery Program）系列行星任務中的第二枚。與海盜號不同，這個任務沒有攜帶任何搜尋生命的儀器。

（火星探路者號在火星表面工作的實拍圖）

然而它卻證明了一個去往火星的廉價任務是可能的。火星探路者號為未來的火星任務測試了關鍵的技術，包括氣囊輔助的著陸。該任務關注地質學，但它也給出很多有益的經驗教訓，從而讓其他一些「發現計劃」的任務對天體生物學家更具價值。

（火星探路者號的氣囊）

火星探路者號計劃科學家馬修·格羅姆貝克（Matthew Golombek）：「探路者號的科學成果給出了一個更溫和潮濕的火星歷史的線索。」火星探路者號發現了圓形石塊，看起來像是很久以前在火星表面奔騰的水流中磨圓的。這個發現是火星曾經溫暖到足以令液態水存在——甚至是長期存在——的證據。即使火星今日不存在生命，但這顆行星也許過去曾經可以支持生命。格羅姆貝克說，「像火星探路者號這樣的項目，冒一點風險往往可以帶來豐厚的回報。」

五、 再入低潮

1998年7月3日，日本成為又一個試圖造訪火星的國家。希望號（Nozomi）被設計用來拍攝火星表面的圖像，並且研究火星大氣和其與太陽風的相互作用。希望號沒能成功進入火星軌道，但保持繞日旋轉從而有機會在2003年再次嘗試入軌。然而，在2002年4月希望號接近地球來獲取引力加速時，飛船被強大的太陽耀發所毀壞，2003年12月，該計劃被廢止，希望號改變了軌道，來避免與火星相撞。

（Nozomi）//誤

（Nozomi和她爹）

NASA的下一次造訪火星也在發射之後面臨了困境。首先是火星氣象軌道探測器（Mars Climate Orbiter），它被設計來搜尋火星過去氣候變遷的證據。當飛船抵達火星時，它進入離行星過近的軌道，大氣層將其撕成碎片。

火星極地登陸者號（Mars Polar Lander）被設計來在火星南極高原（Planum Australe）登陸，登陸點位於火星南極二氧化碳冰冠附近。著陸器準備研究極地沉積物和土壤樣本，以判斷水冰是否存在。然而NASA在該飛船開始降落時與之失去了聯繫。

（南極冰冠）

六、 重返火星

2001年4月7日，NASA依靠火星奧德賽（Mars Odyssey）任務成功重返火星。這艘飛船在10月24日抵達火星，此後持續的傳回數據。

奧德賽號對氫分布的測繪尤其幫助了科學家發現火星極地地表下的大量水冰。奧德賽測繪了火星表面的化學元素和礦藏，提供了火星環境和該行星過去或現在適合生命存在的潛力的必要信息。奧德賽還研究了火星上的輻射水平，以確定未來人類登陸火星將面臨的潛在威脅。至今奧德賽仍在測繪火星礦藏，並成為一個通訊中繼站，科學家們可以通過它與其他派往火星的飛船進行聯絡。奧德賽必將會在未來火星探索中繼續扮演重要角色。

（火星奧德賽任務2015年9月釋放的一張圖像，具體故事見What Happened to Early Mars Atmosphere? New Study Eliminates One Theory）

2003年6月2日，歐洲空間局（ESA）發射了火星快車（Mars Express）任務，加入了向火星發射探測器的國際社會。火星快車項目經理魯迪·施密特（Rudi Schmidt）：「火星快車是第一個完全由歐洲實施的行星探測任務，這是一次令人興奮的對歐洲技術的挑戰。」

火星快車被設計用來再度將俄羅斯的火星96號任務損失的儀器發往火星。其主要目的之一是測定該行星表面曾經流淌的液態水上哪去了。該任務還攜帶了小獵犬二號（Beagle 2）著陸器，這是自從海盜號以來首個被特別設計用以尋找過去或現今生命證據的任務。小獵犬二號首席科學家科林·皮令爾（Colin Pillinger）：「小獵犬二號項目基於對火星隕石的研究。我認為真正驅使我們再次回到探尋火星上是否存在生命的事情，是海盜號做了而我們其實並沒有預先計劃的一件事：那就是它們有能力證明地球上的某些隕石確實來自於火星。」

（火星快車計劃拍攝的圖像）

火星快車計劃取得了巨大的成功，至今仍在傳回寶貴數據。該軌道器捕獲了火星上隕石坑、火山和其他特徵的高解析度圖像，火星快車還在火星大氣層中證認出甲烷，這是令人疑惑的——一些科學家相信這些甲烷可能來自於火星地表下生存的有機體。不幸的是，小獵犬二號著陸器在降落時失蹤了。項目科學家們試圖在軌道器拍回的圖像中尋找小獵犬二號的蹤跡，但是最終小獵犬二號被宣布失蹤。

七、 勇氣與機遇

2003年，NASA發射了另一個獲得驚人成功的火星任務，火星探索巡視器雙生子計劃（the twin Mars Exploration Rovers）。自從2004年1月登陸之後，勇氣號（Spirit）和機遇號（Opportunity）兩個火星車創造了許多傳奇。它們搭載了岩石研磨器（昵稱「老鼠」），這讓科學家們得以見到火星暴露在外的堅硬表面下隱藏著什麼。

勇氣號在機遇號登陸前三周降落在火星的古謝夫環形山（Gusev crater）中的寬廣平原上。勇氣號發現古謝夫環形山的地質起源主要是由火山活動造成，然而它最終也確發現了過去存在液態水的證據。

（古謝夫環形山想像圖，Kees Veenenbos創作）

（古謝夫環形山曾經有水時的想像圖）

在火星的另一側，機遇號完成了一次「一桿進洞」的精準著陸，它躍過平坦的子午線平原（Meridiani Plains），而直接進入了小小的鷹環形山（Eagle crater）。機遇號傳回的首張圖像是該環形山的壁，是數億年前一顆隕石在火星表面砸出來的地層橫截面。這樣的橫截面讓火星車能夠一眼看穿很久遠的地質歷史。鷹坑的一些岩石呈奇異的圓球形，被科學家昵稱為「藍莓」。機遇號發現它們是赤鐵礦石小球，地質學家認為赤鐵礦很可能是在很久之前在富含水的土壤中形成的。

（機遇號駛出鷹環形山；「藍莓」）

兩架火星車都曾經在鬆軟的沙土中度過旅途的艱險時刻。為了避免陷得更深，科學家有時不得不在幾周的時間裡命令火星車僅僅前進幾厘米。但有時充滿危險的軟土也會給出驚喜。勇氣號在經過這樣一片區域時，輪子壓過的地方翻出了鹽——正是地球上溫泉與火山岩相互作用所形成的同一種鹽。

（機遇號拍攝的圖像）//……如果我們的機遇號繼續前進……

兩架火星車也會遭遇塵暴和小型龍捲風，它們在火星表面逡巡肆虐。所幸這些塵暴並不足以將火星車拋向空中，而恰能拂去太陽能電池板上的積塵，讓火星車得以持續運行，正因為如此，它們才得以在遠長於最初設計的三個月任務期的時間裡持續運行。

（MRO/HiRISE拍攝的火星龍捲風）

機遇號繼續在火星表面刷新距離記錄，有了很多意料之外的發現。例如它發現了靜卧在廣闊的子午線平原上的隕石；它看到了纖狀的火星雲層，讓科學家們能夠得知從地面上看火星的天氣是什麼樣的。它甚至敢於沿著奮進隕石坑（Endeavor crater）的峭壁向下探索——這是一段危險的旅途，很多人認為沒有回頭路可走。但是在隕石坑內，有一面由裸露地層截面組成的巨牆，據信可以提供很多關於火星古代氣候史的線索。任務團隊認為值得冒這個風險。幸運的是，最終機遇號安全的爬出了奮進隕石坑，現在在火星表面繼續前行。

（機遇號拍攝的火星雲層）

現在勇氣號卻已沉寂了一段時間，我們只能寄希望於機遇號繼續扛起使命。

八、水！？

2005年8月12日，NASA發射的火星偵查軌道器（Mars Reconnaissance Orbiter, MRO）加入了火星軌道器的網路，MRO裝備了強大的儀器，包括一台探地雷達，能看到火星地表以下的情形。MRO的目標包括確定液態水是否曾經在火星表面長時間存在——其他的任務已經收集到了流淌的液態水的證據，但是這樣的液態水是否存在了足夠長時間以至於生命有機會得以演化呢？MRO還可以提供火星地表的遙感圖，幫助科學家為勇氣號和機遇號選擇合適的前進路線。這些圖也用於為未來任務選擇合適的登陸地點。

（MRO拍攝的火星表面RSL，已被確認為流動的液態水所導致）

從沒有像此時這樣多的探測器同時在火星工作，在軌道上和在地面上都有。這個探測器的網路正讓天體生物學家越來越接近解開火星的謎團。

2006年12月，NASA收到了來自火星環球勘探者號的最後一個信號——在這艘飛船艱苦工作了整整十年之後。火星環球勘探者號研發和發射階段的項目經理格蘭·卡寧漢姆（Glenn Cunningham）：「回望十年前的發射，我們還在擔心它能不能幹滿預定任務期。我們完全沒想到它居然有長達十年的運行壽命。」噴氣動力實驗室的火星環球勘探者號項目經理湯姆·索普（Tom Thorpe）：「這真是一個傑出的機器，做到了其設計者從沒預料到的事情——僅有的失效元件包括一個壞掉的太陽能電池板，一個失效的陀螺儀和一個用廢了的反應輪。其建造者和造作人員可以為其偉大的科學發現及其對後續任務的關鍵支持感到無比驕傲了。」

在火星環球勘探者號壽終正寢之後，NASA開始準備下一個登陸火星表面的旅程。該任務將基於此前失敗的火星極地登陸者號任務。

在2007年8月4日，鳳凰號火星登陸器（the Phoenix Mars Lander）發射升空。歐空局的火星快車在它落向火星表面的艱險旅程中協助它進行了定位。5月25日，鳳凰號成功著陸。2008年，鳳凰號稱為有史以來第一個探索火星北極地區的著陸器。該著陸器被設計用來搜尋過去和現今的水和其他生命所必需的化學元素的證據。該任務收集的數據將幫助回答一些重要問題，諸如「火星極地能否支持生命？」和「鳳凰號登陸點處的水歷史是怎樣的？」

鳳凰號降落時反衝火箭氣流吹走了鬆軟的土層，土層下一些光滑明亮的物質露了出來，這被認為可能是冰。鳳凰號開始用其機械臂挖掘時，它成為第一個接觸到地表下水冰冰層的火星探測器。在鏟子下，一些明亮的物質團塊露了出來，並在4天後消失。這說明他們是水冰。如果是乾冰的話，應該更快速地揮發才對。

（鳳凰號一鏟子下去挖出來的冰）

鳳凰號還用其機械臂鏟了一些土送入儀器。在一份樣品的最初加熱周期中，鳳凰號攜帶的熱蒸發分析儀（TEGA）探測到了水蒸氣。鳳凰號還發現了碳酸鈣，說明此處偶爾會有融水存在。

當鳳凰號探測器的一條支架被攝入影像時，科學家發現似乎上面有隨時間增長的水珠——液態水的水珠！這完全出乎意料。如果鳳凰號發現了液態水，它將推翻長期存在的理論——原有理論認為在火星稀薄的大氣層和極寒的溫度下，不會有液態水存在於地表。有些科學家認為鳳凰號探測器支架的溫度和鹽的存在導致了空氣中的水蒸氣凝結了，但這個問題尚未有確定答案。高氯酸鹽可以產生很多關於水的推測。例如，對冰上覆蓋的土層，高氯酸鹽可以吸濕從而可以提供生命的庇護所。

（鳳凰號支架上的疑似水珠）

鳳凰號與地球的通訊在2008年11月隨著火星冬季的來臨而中斷了。次年春天通訊未能恢復。其他軌道探測器拍到的圖片顯示鳳凰號被冰霜覆蓋。鳳凰號完成了它的使命，勇氣號火星車也同樣在2009年春天沉於寂靜。現在，勇氣號的孿生兄弟機遇號是火星表面唯一活著的火星車。

九、 迎接好奇號

機遇號不會寂寞太久的。2011年，NASA將會重返火星表面，這一回登陸火星的將會是一個大號的火星車，它就是為天體生物學特別打造的火星科學實驗室（MSL）——第一個送往火星的移動分析實驗室。該項目現已通稱為好奇號（Curiosity）。

（旅居者號、機遇/勇氣號、好奇號的輪子和全車大小對比）

好奇號比它的前輩們——探路者號、勇氣和機遇號——都大了不少。它所攜帶的設備是有史以來發往火星的探測器中最大的和最先進的科學設備，包括：

化學照相機：它能發射一束激光，把小於一毫米的小區域內的物質蒸發。利用激光該儀器能把樣品表面的塵埃蒸發掉從而可以分析岩石內部。化學照相機甚至可以遠距離分析岩石。

桅杆相機：火星地表的彩圖和視頻。

樣品分析儀：一個大的組件，包括一個光譜儀、氣相色譜儀和可調諧激光光譜儀。樣品分析儀將搜尋多種碳化合物，諸如甲烷，它們可能與生命有關。

機械臂相機：對礦物的近距離觀察，研究岩石、沉積物和灰塵的微觀結構。

阿爾法粒子和X射線光譜儀：測定岩石和土壤的化學組分（加拿大宇航局出資）

著陸成像器：在好奇號著陸過程中錄製彩色視頻，提供這一地區的「宇航員」視角影像，以便科學家決策接下來火星車往哪開。

化學和礦物儀：測定岩石和土壤中的礦物質，在特定條件下形成的礦物質有助於科學家推知火星的歷史環境。

動態中子反照率儀：由俄羅斯聯邦宇航局出資，該脈衝中子產生器可以探測冰和礦物質中的水，並且搜尋地表以下兩米內的水層和冰。

輻射評估探測器：通過測量火星表面的高能輻射來為未來人類的火星探測做準備。

降落和著陸儀：該設備將收集好奇號高速進入大氣層過程的工程數據，為未來火星任務的工程師提供寶貴的設計數據。該裝置位於隔熱層之內，在進入大氣層過程中可以提供保護。

環境監測站：西班牙天體生物學中心提供的這個天氣監測站由西班牙政府出資建造。

（好奇號的阿爾法粒子和X射線光譜儀特寫）

好奇號已經於北京時間2012年8月6日13時32分左右成功著陸在火星加勒隕石坑（Gale Crater）。

十、 好奇號之後

好奇號之後，NASA的下一個火星任務將會是MAVEN軌道器，計劃2013年發射。MAVEN的全稱是The Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN，將會是第一個著力於研究火星高層大氣的軌道器。MAVEN將會幫助科學家理解太陽風與火星大氣層的相互作用，以及火星大氣的損失是如何隨時間影響火星的氣候的。理解火星是如何損失其大氣也將幫助確定該行星是合適失去水的——這將成為搜尋其過去生命跡象的必要線索。

（MAVEN的軌道設計）

歐空局也將為新的火星任務測試新技術，諸如新的鑽孔技術。並且採集樣品的工具也正在地球上的測試地點準備著，這些測試地包括極地島嶼和加州遙遠的莫諾湖（Mono Lake）。歐空局的ExoMars項目目前包括一個軌道器，一個降落和著陸監視器和兩個火星車。第一個ExoMars火星車是由歐空局研發的，第二個叫做Max-C，是由NASA研發的。ExoMars將會為更加複雜的任務設立標杆，科學家們希望最終實現火星樣本的返回。

（莫諾湖）

如今，火星仍然是天體生物學最重要的目標之一，火星探索幾經沉浮，但也取得了輝煌的成就。

NASA火星探索項目的首席科學家邁克爾·馬約（Michael Meyer），說：「考慮到勇氣號和機遇號火星車超越其設計年限的超長服役期，要設想好奇號將會服役多久是傷腦筋的事情。它甚至將會服役到在火星上迎接我們的宇航員到達的那一天。」

（邁克爾·馬約，大家昨天都見了~）

以其精良複雜的儀器，好奇號將會成為海盜號之後第一個天體生物學任務，並且將會描繪火星現今和遠古環境的本質。我們現在相信，火星曾經有過適宜生存的環境，其中一部分可能至今仍然存在。我們的下一個目標是確定火星上到底是否曾經有過生命。好奇號是一個極其強大的火星車，其返回的數據將會塑造未來火星探索的形態。隨著好奇號和其他未來任務諸如MAVEN、ExoMars等的開展，2011年和接下來的幾年將會真正成為地外生命和天體生物學的激昂年代。（完）

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2015後記：

火星探索這麼多年來的主題都是水、水、水，現在終於落定了，真好。

當然，以後若干年的主題還是會繼續水、水、水的。

NASA今年又出了這個漫畫系列的第五本，講好奇號的。不過這幾天眼瞅著好奇號的風頭就被MRO給搶了，啊哈~

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