從“找水”到“取樣”，探索火星生命之謎

◎本報記者 史 詩

近日，科學家根據“好奇”號在探測蓋爾隕石坑時獲得的資料，發現隕石坑中縱橫交錯的裂縫中，可能充滿了富含水的蛋白石，這可能是人類未來探索火星的重要資源。研究還發現，巨大的火星地下裂縫網路提供了豐富的水和輻射遮蔽條件，可能比火星地表更適合居住。

火星和地球一樣，都是位於太陽系宜居帶的行星。“火星的宜居性演化，過去或現在是否支援生命存在，既是認識火星的前沿科學問題，也是理解地球家園的需求。”中國科學院院士、地質與地球物理研究所研究員潘永信闡釋了火星探測的重要意義。

時至今日，我國的“祝融號”火星車仍在火星烏托邦平原上為我們探索著火星的奧秘。

找水是火星探測的重要目標

“火星早期有過大量液態水，但在諾亞世紀晚期至西方紀早期，火星氣候發生劇烈變化，液態水逃逸，逐漸演變為如今乾旱、寒冷、更加氧化且‘不太宜居’的環境。”潘永信說。

2022年9月26日，我國科研人員根據“祝融號”火星車次表層探測雷達的回傳資料，發現位於火星車著陸區數米厚的風化層下，存在著兩組由粗變細的沉積地層，可能反映了約35億年至32億年以來火星表面多次被水活動改造的過程。

科學家猜測，在火星的早期歷史中，它因某些原因失去了一些大氣層，導致了水的乾涸。科學家一直在努力拼湊這段“消失”的古老歷史。

“水是最重要的生命要素。多個證據表明，過去火星等量水深大約為100—1500米。大部分水進入了地殼，一小部分透過大氣迴圈輸運分解進入太空。”中國科學技術大學地球和空間科學學院執行院長汪毓明及其團隊就曾對火星表面的物質和大氣迴圈方式進行深入研究。

“未來一段時期內，火星探測的主旋律是圍繞‘火星水—宜居性—生命搜尋’進行的。”潘永信說，許多重大科學問題尚未解決，諸如火星生命、氣候過程與變化、內部圈層過程等，將是今後研究的重要方向。

取樣返回是未來火星研究重點

雖然在過去幾十年的探測中，科學家對火星的宜居性環境特徵及演化有了初步瞭解，但仍未發現明顯的火星生命活動痕跡。

“樣品研究將從另外一個維度開啟火星宜居性演化的奧秘。”中國科學院地質與地球物理研究所研究員魏勇堅信，未來10年，火星的研究重點將是小範圍宜居環境區域內的取樣返回。

據悉，日本計劃於2029年採集至少10克火星樣品返回地球，美國也計劃於2030年前後將“毅力號”採集、儲存的樣品送回地球。

中國火星探測任務工程總設計師張榮橋透露，在首次火星探測取得圓滿成功的基礎上，按照“一步實現繞著巡、二步完成取樣回”的發展路線，2030年前後我國將實現火星取樣返回。

“火星取樣返回任務將是我國深空探測的另一個飛躍。但當前仍面臨去哪兒採和何時去採的問題。”魏勇說，解決“去哪兒採”的問題，需要考慮哪裡最有可能找到適合生命起源的環境及生命訊號，以及如何在火星環境中繼承嫦娥五號取樣技術的成功經驗；解決“何時去採”的問題，需要考慮火星沙塵暴對探測器的影響，這就需要建立預測全球和局地沙塵暴模型，界定沙塵暴對取樣返回任務的危害等級。

探測火星已經不易，取樣返回更是難上加難，人類迄今還沒有實現這一壯舉。張榮橋介紹，目前，國際上47次火星探測任務中，僅25次成功或部分成功，火星著陸任務的成功率更是僅有45%。

魏勇建議，一方面，要儘快成立取樣點遴選專家指導委員會和工作組，在滿足工程約束的條件下挑選出科學意義最大的地點；另一方面，需要集中優勢力量聯合攻關火星沙塵暴的監測和預測等問題，預判火星環境是否滿足“著陸、取樣、上升”任務執行條件。

（科技日報）