美国宇航局的毅力号火星车在耶泽罗陨石坑边缘发现了丰富多样的古代岩石宝库，其中一些可能经过水的改变，可以追溯到数十亿年前。在克服了棘手的采样挑战之后，科学家们对这些独特的火星标本可能揭示的信息感到兴奋。
密封“绿色花园”样本是一项工程挑战。该样本由美国宇航局的“毅力号”火星探测器于2025年2月16日从杰泽罗陨石坑边缘一块名为“高原”的岩石上采集。最终，该样本于3月2日被密封。图片来源：NASA/JPL-Caltech/ASU/MSSS
美国宇航局的“毅力号”火星车正在探索耶泽罗陨石坑边缘被科学家们称为宝库的迷人岩层。这些岩石露头、巨石和层状表面为了解火星的古代历史、火星如何随时间演变以及它是否曾支持微生物生命提供了宝贵的线索。
自今年1月以来，“毅力号”已从五种不同的岩石中采集了岩心样本，并成功将其中三份密封在试管中，以便可能返回地球。该火星车还对七块岩石进行了近距离研究，并使用激光对另外83块岩石进行了远距离分析。这是自四年多前“毅力号”登陆火星以来，科学工作进展最快的一次。
毅力号用了三个多月的时间攀登耶泽罗陨石坑西壁，于2024年12月12日到达边缘。目前，它正在探索一处445英尺高的斜坡，科学团队称之为金缕梅山，那里岩石类型的多样性远远超出了预期。
这幅马赛克拼贴画展现了杰泽罗陨石坑外的火星表面，由美国宇航局的“毅力号”探测器于2024年12月25日拍摄。当时，这辆火星车从一块可能形成于火星早期地质时期的岩石中采集了被称为“银山”的样本。图片来源：NASA/JPL-Caltech/ASU/MSSS
“在之前杰泽罗陨石坑的科学活动中，可能需要几个月的时间才能找到一块与我们上次采样的岩石有显著不同，且在科学上足够独特以进行采样的岩石，”毅力号项目科学家、美国宇航局南加州喷气推进实验室的凯蒂·斯塔克·摩根说道。“但在陨石坑边缘，火星车所到之处都能发现新的、引人入胜的岩石。这完全符合我们的期望，甚至超出了我们的预期。”
这片区域之所以如此特别，是因为它曾经经历过剧烈的爆炸。耶泽罗陨石坑的西缘混合着破碎的、曾经熔化的岩石，这些岩石是由古老的陨石撞击从地下深处喷涌而出的——很可能正是陨石坑本身的形成。这些古老的碎片如今与数十亿年前在地表形成的层状岩石相邻。在某些地方，“毅力号”甚至发现，由水塑造的岩石与在其存在的大部分时间里都保持干燥的岩石紧挨着。
毅力号火星探测车的一台危险摄像机捕捉到了它于2025年3月10日（即任务的第1441个火星日）在“金缕梅山”采集“主河”岩石样本的场景。图片来源：NASA/JPL-Caltech
迄今为止最古老的火星样本？
毅力号于 1 月 28 日收集了第一块陨石坑边缘岩石样本，并将其命名为“银山”。（美国宇航局的科学家将火星特征非正式地称为“火星特征”，包括岩石和岩石样本，以便追踪它们。）这块岩石来自名为“浅湾”的地区，很可能形成于至少 39 亿年前火星最早的地质时期——诺亚纪，它可能在一次古老的流星撞击中破碎并重新结晶。
距离采样点约110米处，有一处露头引起了科学团队的注意，因为它含有火星地壳深处岩浆结晶的火成岩矿物。（火成岩可以由地底深处的岩浆或地表火山活动形成，它们是极佳的记录保存者——尤其是因为其中的矿物晶体保存了它们形成时刻的精确细节。）但由于岩石过于易碎，火星车两次（2月4日和2月8日）的取芯尝试均告失败。之后，火星车向西北方向行驶了约160米，来到了另一块科学上引人入胜的岩石，被称为“高原”。
来自火星探测车仪器的数据表明，高原几乎完全由蛇纹石矿物构成，这种矿物是由大量水与火成岩中含铁和镁的矿物发生反应而形成的。在这个被称为蛇纹石化的过程中，岩石的原始结构和矿物成分会发生变化，通常会导致其膨胀和断裂。这一过程的副产品有时包括氢气，在二氧化碳存在的情况下，氢气会生成甲烷。在地球上，这类岩石可以支持微生物群落。
高原取芯工作进展顺利。但密封却成了一项工程挑战。
毅力号火星探测器在“三岔路口”样本库的自拍：NASA 的“毅力号”火星探测器与它在杰泽罗陨石坑（绰号“三岔路口”）内搭建的样本库中的几个样本管合影。图片来源：NASA/JPL-Caltech/MSSS
“这种情况以前发生过一次，当时管道顶部堆积了大量岩石粉末，导致无法完美密封，”喷气推进实验室的机器人工程师凯尔·卡普兰说道。“为了‘高原’号的探测，我们使出了浑身解数。在13个火星日（火星日）的时间里，我们用工具刷了管道顶部33次，并进行了8次密封尝试。我们甚至还弹了第二次。”
在轻弹操作过程中，样品处理臂（火星车腹部的一个小型机械臂）会将试管压在火星车内部的壁上，然后将其拉开，使其振动。3月2日，轻弹和刷洗相结合的操作清洁了试管顶部的开口，使“毅力号”能够密封并储存含有蛇纹石的岩石样本。
八天后，火星车顺利密封了第三个边缘样本，样本取自一块名为“主河”的岩石。岩石上交替出现的明暗条纹是科学团队从未见过的。
岩石中还有更多秘密
在采集了主河样本后，火星探测车继续探索金缕梅山，分析了另外三处岩石露头（“莎莉湾”、“丹尼斯池塘”和“珍珠山”）。而团队的工作远不止于此。
“过去四个月对科学团队来说就像旋风一样，我们仍然觉得金缕梅山陨石坑还有更多值得我们探索的地方，”斯塔克说。“我们将利用最近收集的所有探测车数据来决定是否以及在何处从陨石坑边缘采集下一个样本。陨石坑边缘——你一定会爱上它们。”
美国宇航局的“毅力号”火星车是“火星2020”任务的关键组成部分，旨在探索这颗红色星球，这也是美国宇航局更广泛的“月球到火星”探索战略的一部分。该火星车由位于加利福尼亚州帕萨迪纳的美国宇航局喷气推进实验室 (JPL) 建造和运营，于2021年降落在耶泽罗陨石坑，以寻找古代微生物生命的迹象——这是其天体生物学任务的核心目标。
“毅力号”正在研究火星的地质和过去的气候，以帮助科学家更好地了解这颗行星的历史及其孕育生命的可能性。它还通过测试新技术和绘制火星表面的详细环境图，为未来的人类探索铺平道路。
值得注意的是，“毅力号”是首个收集并储存火星岩石和土壤（风化层）样本的任务。这些密封的样本将由未来的火星样本返回计划回收。该计划是由美国宇航局（NASA）和欧洲航天局（ESA）共同发起的，旨在将这些样本带回地球进行详细分析。
编译自/ScitechDaily