美國宇航局的好奇號火星車展示了一些新的科學能力，可能在這個過程中解開了一個紅色星球的謎題。
一項新的研究報告稱，任務團隊成員重新利用了漫遊車的導航裝置來測量重力場的微小變化。這種新穎的策略使研究人員能夠弄清楚好奇號正在探索其基座的巨大火星山是如何形成的——也就是說，它可能是由風吹的沙子和沉積物沉積而成的獨立土堆。
馬里蘭州約翰霍普金斯大學地球與行星科學系助理教授、主要作者凱文·劉易斯說：“展望未來，我認為這項研究展示了在其他行星表面進行重力測量的希望。” [美國宇航局好奇號火星車拍攝的令人驚歎的火星照片]
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劉易斯告訴Space.com：“它確實提供了關於地下的資料，而這些資料很難從任何其他儀器中獲得。”
汽車大小的好奇號火星車於 2012 年 8 月降落在 96 英里寬（154 公里）的蓋爾隕石坑底部，任務是調查該區域過去孕育生命的可能性。這項工作成果豐碩；好奇號的觀測結果表明，蓋爾在遠古時期曾長期存在湖泊和溪流系統——一次可能長達數億年。
蓋爾隕石坑的有趣之處還在於其他原因。例如，一座山從其中心升起 3.4 英里（5.5 公里）進入火星天空——這是一個引人注目的地質奇觀，在地球上沒有類似的例子。
科學家們長期以來一直在爭論這個被稱為夏普山的奇特山塊是如何形成的。它是曾經填滿蓋爾隕石坑但被侵蝕磨損的沉積結構的殘餘物嗎？或者夏普山是否以其目前的形式凝聚，隨著火星風將塵土和沙子落入蓋爾隕石坑而增長？
這就是今天（1 月 31 日）線上發表在《科學》雜誌上的新研究發揮作用的地方。劉易斯和他的同事繪製了好奇號行進路線上 700 多個點的重力場強度圖，好奇號從蓋爾的底部進入了夏普山的山腳。（重力場會隨著高度的增加而減弱，從而增加與行星核心的距離。）
利用這些“重力測量”資料，研究人員計算出好奇號車輪下方岩石的密度約為每立方米 1,680 公斤。這很低，意味著這些岩石相當多孔。[遠古火星湖泊和雷射爆炸：好奇號火星車前 5 年的 10 個最重要時刻]
劉易斯說：“它可能更像是一種壓實的土壤，而不是你可能認為的堅實、非常好的膠結岩石。”
他補充說，如果這些沉積物曾經被埋在 3 英里（5 公里）的其他沉積物之下，它們幾乎肯定會密集得多。因此，新的研究結果認為，夏普山主要是由風吹沉積物堆積而成，而不是從一個充滿隕石坑的特徵中削減下來的。
這並不是說曾經可能適合居住的湖泊沒有佔據蓋爾隕石坑的底部；劉易斯強調說，好奇號對湖底沉積物的觀測已經高度確信地確定了該水體的過去存在。但這些沉積物顯然沒有一直延伸到隕石坑邊緣。目前還不清楚它們上升到多高——湖泊沉積物和風吹沉積物之間的過渡點位於夏普山的斜坡上。
劉易斯說，軌道觀測已經確定了一個有趣的“不整合面”——在先前連續的沉積岩記錄中有一箇中斷——大約在好奇號當前位置上方 2,600 英尺（800 米）。因此，該區域是一個候選區域。
劉易斯說：“我們將看看好奇號是否能到達那裡，或者我們是否會得到從山上滾下來的上層單元碎片。但我們可能需要進行更多的探索才能找到這樣的過渡。”
讓我們回到重力資料。好奇號沒有攜帶任何專門的重力測量儀器，那麼劉易斯和他的團隊是如何進行測量的呢？
透過跳出固有思維。好奇號有兩個“漫遊車慣性測量單元”（RIMU），一個主要的和一個備份的。兩個 RIMU 都由三個加速度計和三個陀螺儀組成，漫遊車的操作員通常使用它們進行導航並確定好奇號在太空中的方向。但劉易斯想知道這些工程資料是否可以重新校準以捕獲有關重力場的資訊。
他說：“這是我考慮了很久的事情。我沒想到會有足夠高的精度可以用於科學目的。但我開始研究資料並校準一些複雜因素，例如溫度和其他一些變數。而且，果然，它達到了精度實際上具有科學意義的程度。”
因此，該團隊得以建立有史以來在另一個行星表面上的第一個“重力橫斷面”。劉易斯說，唯一在地球外進行的此類工作是 1972 年阿波羅 17 號宇航員在月球上進行的。
劉易斯說，未來前往火星和其他行星的漫遊車任務可以進行類似的測量。但他團隊使用的策略並非普遍適用。例如，研究人員可能無法從美國宇航局的精神號和機遇號火星車多年來收集的工程資料中提取重力測量資料。劉易斯說，這兩個高爾夫球車大小的機器人以稍微不同的方式收集了它們的工程資料。
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