如果太空探索是一場受歡迎程度競賽，火星可能會難以獲得崇拜者。曾經是 20 世紀行星科學家的寵兒，但隨著其他令人興奮的地點——例如，探索嚴重不足的金星，或土星令人興奮的衛星土衛六——開始更受關注，火星的魅力有所降溫。但火星並沒有完全放棄其在聚光燈下的時間。今年夏天，三項新的任務將發射到這顆紅色星球——其中至少一項任務可能會透過重新尋找生命來重燃人們對火星的興趣。
7 月 14 日，阿拉伯聯合大公國的希望號軌道飛行器——該國建造的首個行星際航天器——計劃搭乘日本火箭升空前往火星。在同一個為期一個月的發射視窗期——每 26 個月發生一次，屆時行星與地球對齊以便於穿越——中國的天問一號軌道飛行器和著陸器也可能加入，這也是這個新興太空強國首次執行火星任務。NASA 的“毅力號”探測車，美國太空機構為尋找火星生命而進行的最新努力，也可能會在這個視窗期發射。歐洲的羅莎琳德·富蘭克林探測車原本也計劃加入這次火星艦隊。但由於部分原因是冠狀病毒大流行，它推遲到 2022 年。儘管如此，這三項任務清楚地表明，這顆紅色星球尚未失去其吸引力。
NASA 對火星的探索一直穩步持續。繼 20 世紀 60 年代和 70 年代的 Mariner 探測器傳回了這顆行星的第一批影像之後，海盜 1 號和 2 號著陸器成為首次——也是至今為止最雄心勃勃的——尋找火星生命的任務。雖然結果尚無定論，但海盜號著陸器之後又陸續有軌道飛行器和探測車，最終在 2012 年好奇號探測器著陸，這些都描繪出了一幅關於這個世界曾經樣貌的迷人景象。“我們已經瞭解到，火星擁有多種宜居環境，”休斯頓月球與行星研究所的天體生物學家肯達·林奇說。“人們更加積極地認為，有可能找到證據表明生命在火星過去的某個時期存在過。”
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“毅力號”是這段旅程的下一步。由於在最終測試階段後期發現了一個小的硬體問題，探測器的發射現已安排在 7 月 30 日至 8 月 15 日之間，此前曾略有延遲。如果一切按計劃進行，它將於 2021 年 2 月 18 日在火星上一個名為傑澤羅隕石坑的迷人區域著陸。這個隕石坑直徑 45 公里，是一個擁有數十億年曆史的河流三角洲的所在地，這個環境可能儲存了早期行星上生命存在的明顯跡象。
“這是一個撞擊坑，擁有超過 35 億年曆史的古老河谷，這些河谷將水注入隕石坑的盆地，形成了一個相當於美國太浩湖大小的常年湖泊，”德克薩斯大學奧斯汀分校傑克遜地球科學學院的蒂莫西·古奇說，他在著陸點選擇過程中主導了傑澤羅隕石坑的案例。“它不是火星上唯一的三角洲，[但] 它是暴露最好的三角洲之一。地球上的湖泊是非常好的宜居環境，生命在其中蓬勃發展。三角洲沉積物可以儲存湖泊中可能存在的任何潛在生命的記錄。”
“毅力號”配備了一套儀器，將以精細的細節探測這個區域。在某些方面，這輛探測車是“好奇號”的雙胞胎：兩者外觀幾乎相同。它們的著陸系統也將相同。兩者都使用相同的自主火箭動力“空中吊車”平臺，該平臺先前曾將“好奇號”用纜繩緩緩降落到火星表面上的精確著陸點。
雖然外觀與“好奇號”相似，但在外殼下，“毅力號”卻是一個截然不同的野獸。這輛探測車受益於多項升級，包括改進的、更精確的著陸系統和硬化的輪子，以更好地應對崎嶇的火星地形。而“好奇號”的工具適合評估火星的宜居性，但“毅力號”將更專注於尋找生命本身的證據。
“我們正在尋找生命跡象，這促使我們採用一套不同的儀器，”NASA 噴氣推進實驗室“毅力號”專案科學家肯·法利說。“在機械臂上，我們有一個名為 PIXL 的儀器，它可以測量郵票大小的岩石區域中的元素分佈。在同一區域，我們可以使用名為 WATSON 的儀器拍攝視覺影像。我們可以使用名為 SHERLOC 的儀器測量有機物的分佈。這些東西結合在一起，提供了最令人信服的方法來找到可能存在於火星上的那種簡單生命的證據。”
這些證據可能包括隱藏在傑澤羅隕石坑大量碳酸鹽巖沉積物中的微生物化石生命的跡象。在地球上，這種環境儲存了古代疊層石，這是一種由原始微生物形成的土堆狀層狀結構。“這些可能會作為宏觀大小的化石留在岩石記錄中，我們或許能夠看到，”萊斯大學專注於火星的地質學家柯爾斯滕·西巴赫說。“這非常雄心勃勃。說我們期望這樣會是一個強烈的說法。但這些是我們正在尋找的東西。”此類證據將使用 SHERLOC 的紫外拉曼光譜儀進行檢查，這是火星上的首個同類光譜儀。這樣做將允許在不首先用雷射束汽化岩石的情況下測量岩石的成分（“好奇號”採用的更具破壞性的技術）。
然而，“毅力號”單獨可能無法理解這些證據。這輛探測車的關鍵目標之一是收集可能具有天體生物學意義的樣本，然後將它們儲存在火星表面上的小快取中。計劃是未來的樣本返回任務著陸，撿起這些快取，並在大約十年後發射返回地球。該任務的具體後勤細節尚不清楚，但這很可能是一項涉及 NASA 和歐洲航天局的國際努力，將於 2028 年左右抵達，並在 2031 年將樣本帶回我們的星球。“最終，為了真正確認生物特徵的存在，樣本必須返回地球，”達特茅斯學院的行星地質學家弗朗西斯·里維拉-埃爾南德斯說。
“毅力號”還有一些額外的技巧。一種名為 MEDA 的儀器將監測火星天氣，而 MOXIE 將練習從火星空氣中的二氧化碳中產生氧氣——這可能是未來人類任務的關鍵工具。RIMFAX 儀器將是首個登陸火星的探地雷達，能夠探測到 10 米深的水和冰。各種車載攝像頭將以前所未有的視覺清晰度揭示探測器周圍的環境，製作表面影片以及著陸本身的詳細錄影。
如果這還不夠，這輛探測車甚至還在其腹部塞了一架名為“機智號”的“直升機”。“機智號”重不到兩公斤，將在任務的最初 90 天內部署和操作。這將構成在另一個世界上進行空中飛行的首次嘗試。“這架直升機與我們以前真正製造過的任何東西都不同，”NASA 噴氣推進實驗室“毅力號”專案副經理馬特·華萊士說。雖然主要只是一項技術演示，“機智號”還將嘗試從空中拍攝火星影像，包括搭載它到達地面的探測車的照片。
著陸後，“毅力號”將在為期兩個地球年的主要任務中探索傑澤羅隕石坑，研究和收集生命跡象。完成這項任務後，這輛探測車可能會被開出隕石坑，去探索另一個附近的名為中途島的區域，那裡富含碳酸鹽巖。“人們認為那是另一個宜居環境，”法利說。那裡一些房屋大小的岩石也可能是由形成傑澤羅隕石坑的撞擊丟擲的行星地幔碎片——引人入勝的研究目標，可能為火星地表下提供新的見解。
希望號和天問一號也將與“毅力號”一起登陸火星。前者是旨在研究世界大氣層的軌道飛行器。在一個火星年中，它還將考察這顆行星的氣候——包括大規模的沙塵暴，其中一場沙塵暴導致了 NASA 的機遇號探測車在 2018 年的隕落。然而，除了其科學目標外，“希望號”還旨在標誌著阿拉伯聯合大公國從石油驅動型經濟向以科學和工程為重點的經濟轉型。“我們的太空計劃和火星任務是實現更大目標的手段，”希望號專案負責人奧姆蘭·沙拉夫說。“這關乎阿聯酋的未來。”
中國的“天問一號”任務也同樣是一種宣告。中國已經透過將人類送入太空、開發空間站和進行探月任務（包括首次在月球背面著陸）展示了其宇宙雄心。現在，藉助“天問一號”，它旨在證明自己也是一個行星際太空強國。“這將帶來很多聲望，”報道中國航天飛行的記者安德魯·瓊斯說。“只有 NASA 能夠在火星上著陸和執行。”
然而，“天問一號”將略有不同尋常。在 2021 年 2 月抵達這顆行星後，它將在軌道上停留數月，然後部署其著陸器和探測車並嘗試著陸——可能在烏托邦平原，離海盜 2 號著陸器不遠。然後，這輛探測車將駛離其著陸平臺，並使用其六種儀器（包括一種用於研究地表下冰和水的雷達裝置和一種用於測量岩石成分的雷射工具）研究其周圍環境。其預期壽命為三個地球月。
希望號和天問一號本身就是值得稱讚的努力。但“毅力號”很可能在火星探索的下一個階段佔據中心舞臺。它是一臺多面手機器，其任務目標幾乎可笑地過於龐雜。“毅力號”將在火星上放飛直升機，製作火星天氣報告，甚至從稀薄的空氣中製造氧氣。然而，它最偉大的絕招是它將使我們多麼接近於瞭解我們是否真的不孤單在這個宇宙中。“我們完全處於新的領域，”NASA 科學任務理事會副局長托馬斯·祖布欽說。“這就是它如此令人興奮的原因。”