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火星发现第一个液态水湖,增加火星存在生命的期望

发布时间:2018-07-27 10:26:23 来源:中国数字科技馆 责任编辑:飞起来

  新一期的《科学》杂志公布了一个重大发现:欧空局的火星快车号探测器在火星南极极冠之下1.5千米处,发现了一个直径达到20千米的地下水富集区域,极有可能是个巨大的湖泊。要知道杭州西湖最宽处才仅仅3.2千米。

重磅!火星发现液态湖 终结了30多年的争论

火星南极附近发现液体湖

  火星地下湖的发现终结30多年的争论

  火星上发现了第一个液态水湖(地下湖),这增加了火星上存在生命的期望。据媒体报道,火星极地冰盖底部存在液态水的假说于30多年前首次提出,之后的争论一直没有决定性的结果。英国广播公司报道称,此前,研究人员已经发现了火星上存在间歇性液态水的迹象,这是研究团队第一次发现水持续存在。

  意大利空间局(ASI)的研究员称,这一发现解决了关于火星上是否存在液态水的旷日持久的争论。发表在最新一期《科学》杂志上的研究文章称,这个地下湖的温度非常冷,并且里面充满了盐和其他矿物质混合物。

  此次发现是被意大利天文学家团队首先探测到,他们使用的是火星快车号(Mars Express)探测器,该探测器在2012年5月至2015年12月期间对这颗火星的南极极冠进行了勘测。冰与水之间,或冰与水饱和沉积物之间的界面能够产生明亮的雷达反射,火星快车号探测器上的火星亚表面和电离层探测高新雷达(Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionosphere Sounding,MARSIS)正是用于进行此类探测的设备。

  MARSIS已经在火星亚表面进行了超过12年的调查,搜寻液态水的证据。有报道显示,在靠近火星南极层状沉积(South Polar Layered Deposits,SPLD),即火星南极冰盖最厚部分的区域,具有强烈的基底回波。这些特征被解释为,由于雷达信号是通过非常冷的纯水冰层传播,信号衰减可以忽略不计,因此回波依然强烈。

重磅!火星发现液态湖 终结了30多年的争论

  火星快车号(Mars Express)探测器在南部极地冰冠附近探测到了地下湖的存在

  起底“功臣”火星快车号探测器

  2003年6月2日,欧洲航天局首个火星探测器火星快车号搭乘俄罗斯联盟号运载火箭发射升空。火星快车号(Mars Express)是欧洲航天局的火星探测卫星,也是该局首次火星探测计划。火星快车号包括两个部分:火星快车号卫星与猎兔犬-2号登陆器。不过猎兔犬-2号后来失去联系,任务失败。

  作为欧洲宇航局的第一个火星探测器,火星快车号成功升空标志着人类探测火星的活动进入新的活跃期。这次发射由俄航天部队在哈萨克斯坦的拜科努尔发射场进行,采用的是“联盟”中型运载火箭。

  欧洲宇航局耗资3亿欧元研制的火星快车号探测器重达2吨,上面携带了欧洲各国的7台科学仪器。按计划,火星快车号卫星将从火星轨道上对火星进行全火星年(669个火星日,相当于687个地球日)观测,主要任务是对火星表面进行拍摄。

  而猎兔犬-2号登陆器重45公斤,可以挖掘几十厘米深的火星表层土壤,并对土壤颗粒进行分析,分辨出180种盐分、矿物质、水和有机物质。此外,登陆器还可以记录火星大气温度、气压和风速等有关数据,并将收集到的信息发送回地面。按计划,猎兔犬-2号登陆器将对当地的火星表面进行为期180个火星日的考察,但最终任务失败。

  研究人员为着陆器所取的名字具有象征意义。19世纪30年代,达尔文搭乘英国海军的猎兔犬号(也译作比格尔号)帆船进行环球考察,为他提出进化论奠定了坚实的基础。火星着陆器取名为“猎兔犬-2号”,是因为科学家希望它能像达尔文乘坐的帆船一样,帮助他们解答火星上有无生命存在的问题。

重磅!火星发现液态湖 终结了30多年的争论

NASA好奇号火星探测器第一次低角度自拍

  火星探测比月球探测还要火热

  截至2016年底,全球共进行了约115次月球探测,44次火星探测。但是20世纪90年代至今,人类总共进行了18次火星探测,而月球探测仅进行过14次。目前,仍有5个火星轨道器和2辆火星漫游车在工作,而去年只有1个月球轨道器和1个月球着陆器启动。现今,世界上的航天大国均先后制定了以火星系统为目标的探测计划,由此可见,当今的火星探测比月球探测还要火热。

  在火星探测方面,美国人的确独占鳌头。20世纪90年代起,美国就在“阿波罗”登月和发射航天飞机等雄厚的技术基础上,开始实施“火星生命计划”,其科学目标是确定火星上是否有生命存在。2001年,美国发射了“火星奥德赛”探测器,首次发现火星上有大量水冰。2003年,美国先后发射了第二代火星车——“勇气号”和“机遇号”,它们再次证实火星上有水的存在。2013年,美国发射的“火星大气与挥发物演变”探测器,则是世界首个研究火星上层大气的探测仪器。

  欧洲方面,2016年3月14日,俄罗斯与欧洲航天局合作研制的“火星生物学——2016”成功发射,该宇航器主要用于探测火星大气中的甲烷含量并验证火星着陆技术。据外电报道,至2020年,俄罗斯还将与欧洲航天局合作执行“火星生物学——2020”任务。

  回眸亚洲,2013年11月5日,印度发射了第一个火星探测器——“曼加里安”,成为亚洲第一个成功探测火星的国家。由于印度运载火箭推力较小,所以“曼加里安”不能靠火箭推力直接进入地火转移轨道,而是先环绕地球20余天,依靠探测器自身的发动机多次点火、逐渐加速,才能达到第二宇宙速度。据了解,“曼加里安”主要用于研究火星表面、大气和矿物特征,探寻火星上是否有甲烷和生命迹象。

  自1960年以来,俄罗斯17次尝试登陆火星,均以失败告终。美国也遭遇过多次失败,直到1976年海盗-1号探测器才成功着陆。

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火星车与着陆器外观图

  我国将于2020年实施火星探测任务

  探测火星时间有讲究。按照浩渺宇宙太阳系行星运行的规律,每隔26个月,火星才有一次距离地球最近的机会,航天人把它称为“最佳时间窗口”。而在这个时间窗口发射火星探测器,不仅对运载火箭来说是最省能量的,同时,发射宇宙探测器的有效载荷也会相应增多。

  据我国火星探测计划首席科学家万卫星介绍,我国火星探测卫星将于2020年在7、8月份之间的“窗口期”择机发射,预计卫星在飞行7个月左右抵达,将于2021年发回相关探测数据。卫星设计寿命1个火星年,接近2年时间。

  目前,卫星探测器系统、地面数据应用系统、火箭发射系统、测控系统等各方面工作已经全部展开,相应工作方案都在不断设计、完善、试验中,有些已经初步完成。其中,我国首次火星探测的相关载荷也已经基本确定,探测器总共有13种有效载荷,其中环绕器7种、火星车6种,涉及空间环境探测、火星表面探测、火星表层结构探测等领域。

  据了解,我国首次火星探测任务将突破火星环绕、着陆、巡视探测等关键技术,实施环绕和巡视联合探测,通过开展火星全球性的综合探测及局部地区高精度科学探测,研究火星的内部、表面、大气及空间环境,涉及到太阳系起源与演化、地外生命信息探寻等重大科学问题。