編者注（8/6/21）：在這篇報道釋出後不久，NASA官員宣佈，從“毅力號”接收到的資料顯示，探測器在首次取樣活動中並未採集到岩石。“毅力號”任務組已經組建了一個響應團隊，以評估情況並計劃額外的樣本採集嘗試。本報道已更新，包含了這一新資訊。
在任務執行近六個月後，“毅力號”火星探測器終於進行了它的奠基儀式。今天清晨，NASA 最新派往這顆紅色星球的使者鑽入一塊岩石，然後提取、密封並存儲了一個小指大小的樣本，將其放置在探測器腹部保護艙內的管子中。
至少，那是原計劃。發回任務控制中心的初始影像顯示，已經鑽出了一個鑽孔，遙測資料表明，在樣本似乎從岩石中提取出來後，它在探測器內部按照計劃進行了處理。NASA 噴氣推進實驗室 (JPL) 的一些人開始公開慶祝探測器取得的表面上的成功。
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但“毅力號”傳送回來的最新資料和影像表明，在鑽探過程中沒有采集到岩石——任務團隊正在緊急查明哪裡出了問題。目前，主要的理論是岩石的行為方式出乎意料，而不是探測器本身出現了機械故障。
這項看似微小的地質盜取行為本應標誌著火星樣本返回計劃的開始，這是一項多機構、多工的努力，旨在將這個管子——以及更多管子——帶回地球，讓科學家們獲得來自我們鄰近世界的首批原始樣本。對於整個“毅力號”團隊——以及地球上大多數行星科學家來說，這次取樣工作的意義怎麼強調都不過分。“毅力號”最初的抓取行動是宏大探索的開端，它可能會徹底改變我們對火星以及生命本身的看法。而這一切的實現，都要歸功於幾代科學家和工程師的汗水、鮮血和淚水。
“有數百甚至數千人以某種方式為這項任務做出了貢獻，”Vivian Sun說道，她是 JPL“毅力號”科學考察的聯合負責人。“你們站在前人任務和團隊的肩膀上。”
這個樣本將是計劃在 2030 年代某個時候返回地球的最多 43 個樣本中的第一個。在專門設計的接收實驗室中，這些寶貴的材料原本是要由科學家進行法醫般的檢查，他們希望解開傑澤羅隕石坑的地質歷史，這是一個佈滿層狀沉積物的盆地，曾經是短暫的湖泊和河流三角洲的所在地——而且，也許，還存在火星微生物。第一個關於地球以外生命的確鑿證據可能不是來自異常的飛行物體、神秘的無線電傳輸或系外行星的太空望遠鏡快照，而是來自我們隔壁世界的普通岩石中發現的微化石。
這就是取樣嘗試的<0xE2><0x80><0x94>過程，如果未來的取樣嘗試取得成功，接下來會發生什麼。
選擇岩石
到目前為止，“毅力號”或“珀西”一直在忙於在火星上“安頓下來”。當它的機器人夥伴“機智號”直升機在傑澤羅周圍完成了飛行和成功飛行之後，“珀西”一直在四處行駛——有時是自主駕駛——欣賞風景，用雷射射擊石頭，拍攝了超過 10 萬張照片，繪製周圍環境地圖，並從富含二氧化碳的大氣中製造氧氣。
所有這一切都只是它主要任務的序幕：研究岩石以尋找古代生命。理論上，一項劃時代的發現可能來自探測器上的成像儀和化學感測器，但在一些岩石被帶回地球之前，任何決定性的發現都不太可能發生。在“毅力號”有能力收集的43 個樣本中，它的第一個樣本來自一個名為隕石坑地面斷裂粗糙單元的古老地質單元。
這就是“毅力號”二月份著陸時的岩石型別。值得注意的是，儘管“珀西”自那以後一直在這種岩石上漫遊，但科學家們對它仍然知之甚少。例如，他們尚不能確定它是否是火山成因的——因此可能是探測器將遇到的最古老的岩石之一——還是沉積岩，由流水或風沉積在更古老的物質之上。解決這個基本難題將有助於研究人員確定傑澤羅現代地質的確切形成方式和時間。“無論它是什麼，對於整個盆地的地質歷史都具有不可思議的意義，”NASA 約翰遜航天中心“毅力號”返回樣本科學家 Justin Simon 說道。
今年夏天早些時候，“毅力號”團隊從該單元中選擇了一塊附近的適合鑽探且覆蓋著灰塵的岩石，用於期待已久的破土動工。在“珀西”刷掉一小塊表面區域的灰塵後，探測器用兩個裝置——行星儀器用於 X 射線岩石化學 (PIXL) 和用於有機物和化學物質的掃描宜居環境拉曼和發光 (SHERLOC) 儀器——仔細研究了這塊岩石，以更多地瞭解其地球化學成分。
為“毅力號”首次樣本採集選擇的岩石的檢視（左）和顯示岩石無塵地表一部分的特寫鏡頭（右）。圖片來源：NASA 和 JPL-Caltech
但“主要事件”直到現在才發生，NASA 噴氣推進實驗室“毅力號”專案系統工程師 Rick Welch 解釋道。星期四晚些時候， 地面控制人員向“毅力號”傳送指令，讓它使用其兩米長的機械臂接近並鑽入岩石，提取一個圓柱形巖芯樣本，其尺寸與一塊黑板粉筆相似。樣本透過探測器腹部第二個較短的機械臂在多個腔室之間傳遞，經過尺寸測量和拍照，最終被密封並快取。
從巖芯到快取，這個過程花費不到八個小時完成——這是一項令人印象深刻的工程壯舉，尤其是在那些渴望看到這些寶貴岩石是否包含生命證據的科學家們看來。“他們正在火星表面上鑽探，看在上帝的份上，”加州大學戴維斯分校的進化生物學家 Jonathan Eisen 說道。“我的意思是，這太令人驚歎了！”
當然，岩石樣本本身似乎已經丟失，這真是一個令人不快的意外。科學家和工程師將在未來幾天努力找出哪裡出了問題——並且在時機成熟時，他們將再次嘗試對岩石進行取樣。
“雖然這不是我們希望的‘一桿進洞’，但在開闢新天地時總是存在風險，”NASA 科學任務理事會副局長 Thomas Zurbuchen 在最近的一份宣告中說道。“我相信我們擁有合適的團隊來解決這個問題，我們將堅持不懈地尋找解決方案，以確保未來的成功。”
尋找生命
目前的計劃是，探測器的一些樣本將留在傑澤羅的某個地方，而另一些樣本將儲存在“毅力號”上。大約在 2028 年，歐洲航天局的自主樣本取回探測器應該會收集大部分或全部樣本，以便運送到 NASA 發射的附近火星上升飛行器，之後它們將被髮射到軌道上。在那裡，一艘歐洲航天器將像棒球手套接球一樣跟蹤並收集樣本容器，然後返回地球。樣本最早應於 2031 年在美國西部的沙漠中著陸——最有可能是在猶他州。
Sun 說，假設最終取回了樣本，來自隕石坑地面斷裂粗糙單元的第一個樣本不太可能包含生命證據，特別是如果岩石是火山成因的——例如熔岩流。最具天體生物學前景的目標在“毅力號”的未來：曾經積累沉積物的前湖床部分以及將這些物質從周圍區域輸送過來的古代河流三角洲。然而，由於火星乾燥、寒冷、受輻射的地表條件，這些區域也被認為提供任何現存生物體的機會渺茫。任何活著的微生物都可能潛伏在難以接近的地下深處，在行星較溫暖和可能更潮溼的內部。這就是為什麼，如果“珀西”的岩石樣本中發現了任何活物，幾乎可以肯定會是來自地球的生物汙染，Eisen 和其他人說道。
當然，找到古代生命跡象的機會是未知的。但火星曾經擁有能偏轉輻射的行星磁場和更多的地表水。無論生命是透過來自年輕地球的隕石被帶到年輕的火星，還是在紅色星球上獨立產生，許多專家懷疑它在世界早期時代會有很好的繁榮機會。“我認為我們不太可能找到過去生命的證據，”Eisen 說道。
Simon 說，與在地球上尋找原始生命相比，在火星上找到古代生物可能實際上更容易。地球不斷移動的構造板塊摧毀了它的大部分原始地殼，有效地抹去了我們星球最早的地質時代。火星似乎從未發生過板塊構造，因此可能孕育生命的古老地貌今天仍然存在——假設它們沒有被熔岩覆蓋或被撞擊破壞。
微生物礦物
無論是在遙遠的火星上還是直接在地球上，當天體生物學家研究“毅力號”的岩石時，他們究竟會尋找什麼？西班牙天體生物學中心研究員、毅力號團隊的歐洲返回樣本顧問 María-Paz Zorzano 說，微生物產生的富含礦物質的結構是一個明顯的目標。
樂觀地看，這些結構會類似於地球的疊層石，即分層狀的微生物堆，儘管今天很少見，但在某些 35 億年前的岩石中以豐富的化石形式出現。但沒有人會押注於如此確鑿的發現：大多數其他據稱例子的非常古老的、生物產生的礦物結構都是主題激烈辯論。即使在我們自己的星球上，被認為是生物起源的結構也經常在後來被證明是無機成因的。將這種推斷擴充套件到地球之外——就像現在臭名昭著的火星隕石中假定的微化石案例一樣——確實是一個不確定的前景。
這就是為什麼任何可疑結構都可能需要生物標誌物來佐證——生物標誌物是某種程度上表明生命存在的分子。熟悉的生物化學支柱，如 DNA、RNA 和蛋白質，對於此類搜尋來說是不太理想的候選者，因為它們容易受到輻射和地質活動的降解。Zorzano 說，脂質——細胞膜中使用的脂肪——可以儲存更長時間，因此可以用作古代生命的標記。與生命相關的其他化學物質的集合，包括磷、硫和各種含氮化合物，也可能在漫長的歲月中持續存在。同樣的壽命也可能適用於生命所偏愛的元素變體——例如較輕型別的碳。葉綠素和其他用於吸收特定波長光的生物色素也已知可以在地質時間內保持一定程度的完整性。
Zorzano 說，如果火星上的生命類似於地球上的生命，那麼這種偵探工作會更容易。但火星微生物可能與地球微生物的設計大相徑庭，需要更多基於對宇宙中所有生物例項適用的物理規則的模糊假設的“不可知論”生命識別實驗。
即使撇開將樣本返回地球的長達十年的時間線不談，對它們進行古代生命調查也將是一個漫長而持久的過程：一個月又一個月，一年又一年，一個接一個地，必須排除任何可疑岩石斑塊的所有可能的非生物學解釋。與此同時，任何假定的生物標誌物仍然必須符合行星的更廣泛背景：如果古代生物學的“確鑿證據”訊號只出現在記錄了已知對生命不利的條件的岩石中，研究人員只會成功地發現更深層次的謎團，供後代人困惑和研究。
科學家們可能無法發現火星生命的跡象。但是，也許，他們可能會成功地做到這一點。如果發現這樣的發現與地球上的生命有共同的進化譜系，那將是一回事：至少，我們那時會知道我們在宇宙中並不孤單。但 Eisen 說，如果我們發現獨立起源於火星的生命，“從科學和哲學的角度來看，它的價值將是無與倫比的。” 這樣的發現將強烈表明，生命幾乎可以在任何地方湧現，就像總是從被遺忘已久的磚牆中萌發的鮮花一樣。生命可能是普遍規律，而不是宇宙中的例外。
火星樣本返回之旅才剛剛開始。正如首次採集嘗試中的困難所表明的那樣，道路的盡頭仍然遙遙無期。那些追隨它的人無法保證到達任何天體生物學應許之地。但是，夢想著有一天可能會發現外星生命隱藏在火星岩石中，這確實是一個令人著迷的想法。“從統計學上講，宇宙中必然存在生命。宇宙太大了；必然存在生命，”Eisen 說。“但這在您真正找到證據之前沒有任何意義。”