从“找水”到“采样”，探索火星生命之谜

本文转自：科技日报

◎本报记者 史 诗

近日，科学家根据“好奇”号在探测盖尔陨石坑时获得的数据，发现陨石坑中纵横交错的裂缝中，可能充满了富含水的蛋白石，这可能是人类未来探索火星的重要资源。研究还发现，巨大的火星地下裂缝网络提供了丰富的水和辐射屏蔽条件，可能比火星地表更适合居住。

火星和地球一样，都是位于太阳系宜居带的行星。“火星的宜居性演化，过去或现在是否支持生命存在，既是认识火星的前沿科学问题，也是理解地球家园的需求。”中国科学院院士、地质与地球物理研究所研究员潘永信阐释了火星探测的重要意义。

时至今日，我国的“祝融号”火星车仍在火星乌托邦平原上为我们探索着火星的奥秘。

找水是火星探测的重要目标

“火星早期有过大量液态水，但在诺亚世纪晚期至西方纪早期，火星气候发生剧烈变化，液态水逃逸，逐渐演变为如今干旱、寒冷、更加氧化且‘不太宜居’的环境。”潘永信说。

2022年9月26日，我国科研人员根据“祝融号”火星车次表层探测雷达的回传数据，发现位于火星车着陆区数米厚的风化层下，存在着两组由粗变细的沉积地层，可能反映了约35亿年至32亿年以来火星表面多次被水活动改造的过程。

科学家猜测，在火星的早期历史中，它因某些原因失去了一些大气层，导致了水的干涸。科学家一直在努力拼凑这段“消失”的古老历史。

“水是最重要的生命要素。多个证据表明，过去火星等量水深大约为100—1500米。大部分水进入了地壳，一小部分通过大气循环输运分解进入太空。”中国科学技术大学地球和空间科学学院执行院长汪毓明及其团队就曾对火星表面的物质和大气循环方式进行深入研究。

“未来一段时期内，火星探测的主旋律是围绕‘火星水—宜居性—生命搜寻’进行的。”潘永信说，许多重大科学问题尚未解决，诸如火星生命、气候过程与变化、内部圈层过程等，将是今后研究的重要方向。

采样返回是未来火星研究重点

虽然在过去几十年的探测中，科学家对火星的宜居性环境特征及演化有了初步了解，但仍未发现明显的火星生命活动痕迹。

“样品研究将从另外一个维度打开火星宜居性演化的奥秘。”中国科学院地质与地球物理研究所研究员魏勇坚信，未来10年，火星的研究重点将是小范围宜居环境区域内的采样返回。

据悉，日本计划于2029年采集至少10克火星样品返回地球，美国也计划于2030年前后将“毅力号”采集、存储的样品送回地球。

中国火星探测任务工程总设计师张荣桥透露，在首次火星探测取得圆满成功的基础上，按照“一步实现绕着巡、二步完成取样回”的发展路线，2030年前后我国将实现火星采样返回。

“火星采样返回任务将是我国深空探测的另一个飞跃。但当前仍面临去哪儿采和何时去采的问题。”魏勇说，解决“去哪儿采”的问题，需要考虑哪里最有可能找到适合生命起源的环境及生命信号，以及如何在火星环境中继承嫦娥五号采样技术的成功经验；解决“何时去采”的问题，需要考虑火星沙尘暴对探测器的影响，这就需要建立预测全球和局地沙尘暴模型，界定沙尘暴对采样返回任务的危害等级。

探测火星已经不易，采样返回更是难上加难，人类迄今还没有实现这一壮举。张荣桥介绍，目前，国际上47次火星探测任务中，仅25次成功或部分成功，火星着陆任务的成功率更是仅有45%。

魏勇建议，一方面，要尽快成立采样点遴选专家指导委员会和工作组，在满足工程约束的条件下挑选出科学意义最大的地点；另一方面，需要集中优势力量联合攻关火星沙尘暴的监测和预测等问题，预判火星环境是否满足“着陆、采样、上升”任务执行条件。