一年前，美國國家航空航天局的毅力號探測車衝破火星大氣層，安全降落在耶澤羅隕石坑中。耶澤羅隕石坑是一個寬45公里的凹陷地，科學家們懷疑這裡曾經是一個深邃而長久的湖泊。探測車的最終目標是靠近耶澤羅隕石坑的西邊緣：一大堆扇形的沉積物，這些沉積物大約在35億年前透過隕石坑邊緣的缺口衝入盆地。換句話說，目標是一個河流三角洲——這正是可能儲存古代火星生命跡象的環境型別。
毅力號是人類尋找古代火星生物圈遺蹟的宏偉征程中的先鋒。這項耗資27億美元的任務的首要目標是收集數十個火星岩石樣本，其中許多樣本來自三角洲。然後，在2030年代初期，一系列航天器應該將這些樣本送回地球進行近距離檢查，這可能會讓科學家們最終回答太陽系是否曾經擁有超過一個孕育生命的星球的問題。
美國國家航空航天局行星科學部門主任Lori Glaze說：“也許過去的微生物生命可能在火星稍微溫暖和潮溼的時候就存在了。火星表面——地質、地質歷史——被儲存了下來。我們可以在表面看到43億年前的情況……你在其他地方做不到這一點。”
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這段影片由美國國家航空航天局毅力號探測車拍攝的16張影像拼接而成，平移掃過耶澤羅隕石坑一部分的全景圖，揭示了中遠處的棕色山丘，這些山丘是隕石坑古代河流三角洲的一部分。 來源：NASA/JPL-Caltech/ASU/MSSS
毅力號早期的觀測已經揭示，耶澤羅隕石坑的地質歷史比之前想象的更加豐富，環境條件發生了劇烈的變化。現在，隨著探測車加大其樣本收集活動的力度，後方的科學家們渴望將其送往西部，前往誘人的河流三角洲及其潛在的生物寶藏。然而，火星並不總是按規則出牌。在這個探測車在火星表面度過的第一個地球年中，這顆行星已經丟擲了一些意想不到的挑戰。
格雷澤說：“每次我們向火星發射任務時，我們都必須更多地瞭解火星實際上將如何對待我們的航天器，並且我們必須學習如何在那種環境中操作。” 但她補充說，毅力號做得很好。“事情進展得非常順利。[團隊]正在取得非常大的進展。”
著陸帶外的早期科學
慶祝其首個火星週年紀念的不僅僅是毅力號。它是去年二月到達火星的三個太空任務之一。阿拉伯聯合大公國的希望號軌道飛行器仍在環繞這顆行星執行。中國的多元件天問一號任務——由軌道飛行器、著陸器和探測車組成——也在那裡。該任務的探測車祝融號目前正在探索火星平原烏托邦平原，距離毅力號所在地東北約1800公里。
然而，回到耶澤羅隕石坑，毅力號的火星探險幾乎立刻就發生了意想不到的轉折，從2021年2月18日探測車著陸地點開始。
加州理工學院的任務專案科學家Ken Farley說：“在之前完成的所有模擬中，最有可能的著陸地點是一大片平坦區域，我們開始稱之為‘著陸帶’，就在三角洲前面——我的意思是，實際上在三角洲前100米以內。所以我們開玩笑說，2月19日我們醒來時會看到一面牆在我們面前。而且，嗯，我們沒有。”
註釋的耶澤羅隕石坑衛星影像，日期為2021年12月15日，顯示了毅力號（淺藍色點）自2021年2月18日著陸以來進入隕石坑Séítah區域（白色線）的路線。探測車將沿著原路返回著陸點，然後沿著新路線（藍色線）前往耶澤羅隕石坑的河流三角洲。 來源：NASA/JPL-Caltech
當探測車下降到表面時，一個車載導航系統自主引導毅力號到一個軟體認為“安全”的區域——確實如此。但是，探測車最終並沒有降落在距離三角洲一個地球日車程的範圍內，而是降落在大約2.5公里之外，在被稱為Séítah的危險、多沙、岩石遍佈的地形另一側，Séítah在納瓦霍語中意為“沙地之中”。繞過那片區域將使探測車到達其主要探索目標的路徑長度增加一倍以上。然而，當毅力號勘察其周圍環境時，任務控制員選擇讓它在隕石坑底部停留並探索Séítah，然後再折返並前往三角洲。
美國國家航空航天局噴氣推進實驗室（JPL）毅力號副專案科學家Katie Stack Morgan說：“自從好奇號降落在蓋爾隕石坑以來，我就一直在研究它。而且，[對於]我們從毅力號傳回的第一張影像，我看著那片景觀，心想，‘哇，我們不在蓋爾隕石坑了。’這與我在蓋爾隕石坑見過的任何東西都不同。”
探測車沒有降落在湖泊沉積物中，而是發現自己身處佈滿奇異的、有時是塵土飛揚的岩石的破碎基岩上。其中許多岩石都覆蓋著一層引人入勝的紫色塗層，類似於地球上的沙漠清漆——與耐寒、抗輻射的陸地微生物型別相關的銅綠。最初，岩石紋理和地球化學特徵難以分類。但是，一旦探測車磨穿了耶澤羅岩石的風化表面，科學家們, 就看到了他們在熔岩流中期望看到的東西——而不是湖底。
法利說：“我們已經確信所有已識別的岩石都是火成岩。它們與湖泊無關。”
耶澤羅隕石坑底部的火成岩是火山產生的，含有通常在厚熔岩湖和熔岩流底部附近形成的大橄欖石晶體。科學家們仍然不知道這些岩石是如何或何時最終出現在耶澤羅隕石坑中的，但現在清楚的是，毅力號正在滾動的表面不是最初的隕石坑底部。進一步的調查顯示，這些岩石已被水蝕變，水在其內部挖掘出小的隧道和口袋，現在這些隧道和口袋中充滿了鹽類礦物。至少在地球上，這種礦物質非常適合儲存生命跡象。它們的存在，加上神秘的紫色清漆，使得這些火山岩成為出乎意料的誘人目標。
斯塔克·摩根說：“火成岩通常不是你尋找生命跡象的地方，因為它們來自生命不一定喜歡的非常熱的岩漿。但是，當這些岩石位於地表或地下並與水相互作用時，你就會在岩石本身內創造出可能適合居住的小生態位。你在那裡有化學成分；你在那裡有水；你在那裡有鹽類礦物的沉澱。”
當毅力號將其目光投向更遠的地方時，它發現了耶澤羅隕石坑的山脈邊緣和三角洲的牆壁。（“我們確認我們確實有一個三角洲，所以檢查一下那個框，”斯塔克·摩根說。）它還發現了一個名為科迪亞克的奇特岩石露頭，團隊成員用它來衡量耶澤羅古代水域的深度。岩石上的圖案表明，至少有一次，水位下降得驚人的低，降至東部一條流出通道下方100多米。其他觀測提供了洪水湧入隕石坑的跡象，洪水具有足夠的力量攜帶現在隨意散落在某些區域的大巨石。換句話說，耶澤羅湖有時穩定而平靜，有時又會被強烈的徑流沖刷。
科迪亞克的岩層是一座頂部平坦的山丘，靠近影像中心，揭示了耶澤羅隕石坑古代歷史的篇章，這些篇章以漸進的沉積物沉積和大規模洪水為標誌。 來源：NASA/JPL-Caltech/ASU/MSSS
奇怪的是，耶澤羅隕石坑似乎比預期的要多風得多。幸運的是，這並沒有困擾毅力號的機器人朋友，名為“機智號”的直升機。自2021年4月以來，機智號一直表現良好——事實上，非常好，以至於在最初的測試之後，團隊開始使用它來幫助引導探測車透過崎嶇的地形，如Séítah。 法利說：“它在這些測試中表現出色。現在它是我們的夥伴，它正在繼續飛行併為我們進行偵察。”
向西走，年輕的探測車
收集和儲存樣本也被證明比預期的要棘手。去年八月，當毅力號第一次嘗試收集巖芯時，任務人員很樂觀。他們已經在地球岩石上測試了機械裝置，並對指導該過程的軟體進行了廣泛的故障排除。目標岩石沒有顯示出明顯的挑戰性怪癖。這項任務應該很容易。
但是，第一個取芯管卻令人沮喪地空無一物。 JPL的任務樣本快取系統負責人傑西卡·塞繆爾斯說：“結果得到一個零體積的空管真是令人震驚，不幸的是。那從來都不是我們擔心的事情——沒有采集到樣本。我們擔心那麼多其他事情。”
事實證明，這塊岩石已經被水蝕變得如此嚴重，以至於在毅力號鑽頭的壓力下碎裂——這不是一個理想的結果，但它給團隊留下了一個裝滿火星大氣層的有用管子。然而，第一次樣本採集失敗令人感到壓力，如果問題繼續下去，它們可能會破壞這次千載難逢的機會，即收集和返回來自火星的原始物質。
美國國家航空航天局的火星直升機“機智號”在飛行中的景象，由毅力號探測車於2021年4月25日拍攝。 來源：NASA/JPL-Caltech
從那時起，團隊重新集結，成功收集了六個巖芯，塞繆爾斯說，這驗證了該系統實際上按計劃工作。“不是我們。是火星，”她說。的確，當鵝卵石最近楔入探測車的樣本快取硬體中時，火星又上演了一次樣本收集惡作劇，毅力號不得不做一點小小的搖擺來擺脫它們。
塞繆爾斯說：“取樣過程中永遠不會有沉悶的時刻。它讓我們保持警惕。它讓我們不斷思考不同的環境條件。”
總的來說，從火星上取回一小批樣本是一項大膽的任務，即使任務的每個活動部件都完美執行，也幾乎在我們技術掌握範圍之內。 歐洲航天局首席火星工程師Albert Haldemann說：“我們正在突破我們今天擁有的技術極限，以便在火星上著陸並從火星發射火箭，這個火箭的大小基本上只夠將一個籃球送入軌道。”歐洲航天局是整個樣本返回工作的合作伙伴。
毅力號已經收集的火成岩巖芯可以用來測量火星古代磁場的強度，並精確地確定隕石坑各個時期的年齡。目前，科學家們猜測耶澤羅隕石坑的水大約在35億年前晃動，但法利說，這個估計值存在5億年的不確定性。團隊成員表示，他們很快將開始決定毅力號應該何時何地存放初步的材料快取——以防探測車在下一個航天器到達以取回其寶藏時不再工作。
哈爾德曼說：“如果一切都在毅力號上，而毅力號意外死亡，我們就一無所有了。因此，將在潛在的著陸點放置一個安全快取——越快越好。”
在離開隕石坑底部之前，毅力號將再填充兩個其43個車載超淨樣品管。然後它將向西轉，並加快速度：“我們將全力衝向三角洲，”斯塔克·摩根說。