火星最新漫游探险家的实地记录

作者：雷切尔·伯科维茨

编译：纯珍

图片来源：NASA/JPL-Caltech/ASU/MSSS

Kodiak Butte，被毅力号的 Mastcam-Z在黎明时分向西看时拍到。倾斜的岩层使该地貌成为一个古老的河流三角洲。

“毅力”号火星车于2020年7月离开地球，寻找火星上古代微生物的化学证据，并采集岩石和表土样本，最终在20世纪30年代完成一项潜在任务返回家园。在审查了从轨道上拍摄的暗示古代水形成特征迹象的图像后，美国宇航局选择Jezero陨石坑作为这次任务的着陆点，被称为火星 2020。这座45公里宽的陨石坑位于火星赤道以北18 的伊西迪斯平原上，位于一个巨大的撞击盆地内。在登陆 Jezero 后的几个月里，火星车一直在研究岩石，测量大气的成分和特性，并拍摄照片。

火星车上最先进的仪器正在记录丰富的含水过程历史和大气环境的证据，这些都与地球有着惊人的相似之处。以下是上个月美国地质学会和美国天文学会行星科学部年会上公布的一些发现。

陨石坑的过去

发现：Jezero火山口西侧的悬崖是古老的河流三角洲，洪水泛滥的时期紧随着河流的流动。

我们如何知道：突出的Kodiak Butte是倾斜沉积岩层的所在地，这些岩层夹在8到10米厚的水平岩层之间。倾斜的河床标志着三角洲向湖中扩张时的前缘；水平层对应于曾经充满湖泊的不同水位。三角洲表层主要是由直径达1.5米的圆形巨石和鹅卵石组成的砾岩。运输巨石需要高能量的洪水的流动。伦敦帝国理工学院的地质学家和行星科学家、该项目的联合研究员桑吉夫·古普塔说：“这些地貌太大而不能成为河堤，而且它们包含的鹅卵石太大而无法被风吹动，因此它们不可能是风形成的。”

我们的想法：轨道成像仪显示了陨石坑的北部和西部边缘扇形地貌。研究人员怀疑它们是河流三角洲沉积物，但缺乏直接证据。至于随后的洪水，古普塔说之前没有任何迹象。“这完全是一个惊喜。”

关键工具： Mastcam-Z，一组变焦相机，从盆地对面获取悬崖面的特写视图。“清晨的图像非常壮观，”古普塔说。这些照片为 SuperCam 光学测量工具的子系统远程显微成像仪 (RMI) 提供了目标，以获得层的详细视图。RMI能够在2公里以外的地方发现巨石。

下一步：火星车将检查和取样细粒岩石，这些岩石可能从三角洲底部的悬浮液中脱落并沉入深水中，那里可能保存了有机物质。未来的任务可以将样本送回地球。

图片来源：NASA/JPL-Caltech/亚利桑那大学/USGS

Jezero 陨石坑部分的俯视图来自美国宇航局的火星勘测轨道飞行器。该毅力火星车位于底部中心。Kodiak Butte 位于左下方，沿着三角洲的陡坡（标记为 a-d）位于左上方。

岩和水的相互作用

发现：除了曾经拥有地表水之外，Jezero 陨石坑还维持着地下水，随着时间的推移，地下水改变了它渗入的岩石的成分。

我们如何知道：对火山口底部粗糙岩石的光谱分析表明，水蒸发时留下了富含铁的矿物质和盐分。“这里最引人注目的是岩和水的相互作用，”田纳西大学的地质学家、任务共同调查员琳达·卡 (Linda Kah) 说。流体会改变岩石的化学成分，直到其成分变成原始岩石和原始液体的混合物。岩石孔隙中的离散矿物层提供了有关水流过岩石的历史事件的信息。

我们的想法：轨道视图表明 Jezero 陨石坑曾经有一个湖泊，以及区域隆起的山脊，这些山脊可能是大型断裂系统的一部分，可能为地下水提供了通道。但是，如果没有对存在的矿物进行更仔细的检查，这种联系是不确定的。

关键工具：磨损工具从表面刮掉风化材料，露出未受干扰的岩石。使用有机物和化学品的拉曼和发光扫描宜居环境（SHERLOC）和操作和工程广角地形传感器（WATSON）摄像机，然后使用拉曼散射以高分辨率识别矿物成分和图像纹理。

下一步：火星车正在收集样本，研究人员希望最终将这些样本带回家进行地球化学分析，这可以梳理出流体与陨石坑原始岩石相互作用的历史。

尘暴

图片来源：NASA/JPL

毅力号导航相机拍摄的这张照片中出现了尘暴。

发现：在春季和初夏，尘土飞扬的对流涡旋或尘暴将大量灰尘带到陨石坑上方的大气中。

我们如何知道：快速的压力下降以及风速和风向的变化表明可以将物质带到高空的对流涡旋。许多涡流含有大量灰尘。致力于行星科学的研究机构Aeolis Research 的克莱尔·纽曼 (Claire Newman) 说：“我们还看到强风吹起灰尘。” 她是该任务的共同调查员，共同领导大气工作组。了解如何在沙尘暴之外扬起灰尘很重要，因为火星的大气层总是尘土飞扬，这会影响地球上的温度和能见度以及火星车和着陆器的功能。

我们的想法：其他火星任务已经观察到尘埃活动，但毅力是第一个携带完整工具包来解释背景扬尘是如何发生的。

关键工具：通过称为火星环境动力学分析仪 (MEDA) 的传感器包测量压力、风和辐射通量，跟踪涡流和尘暴的经过，同时相机捕捉到几十个尘暴。

下一步做什么：火星车移动到新位置时的测量结果将显示位置、季节和溶胶的变化如何影响大气尘埃的起伏。

风型

发现：区域和局部规模的斜坡风主导着Jezero的大气环流。

我们如何知道：白天风从东面和东南风传播，晚上从西面和西北风传播。这些方向与由火山口和 Jezero 所在盆地斜坡上的白天上坡和夜间下坡流控制的风一致。

我们的想法：好奇号火星车在盖尔陨石坑的观测表明，陨石坑的巨大斜坡强烈控制了风的模式。但是由于夜间观测存在问题，斜坡的影响从未被完全测量过。纽曼说，“Jezero陨石坑的环境和毅力号的大气传感器在大气和风成的天堂里是天造地设的。”

关键工具： MEDA 的风传感器显示出强大的区域和局部坡度控制。SuperCam 的麦克风首次聆听了高频风变化。

下一步：将盛行风向和强度可能如何驱动陨石坑表面观察到的侵蚀模式拼凑起来，将有助于研究人员解释火星的地貌特征和演化。

使命还在继续

毅力号目前正在穿越Jezero的Séítah充满沙子的地区。那里的岩石富含橄榄石的成分表明，它们的成因与迄今研究的岩石不同。美国宇航局喷气推进实验室行星科学家兼火星 2020 运动科学联合负责人 Vivian Sun 说：“我们仍在困惑的一项重大努力是塞塔地区及其与粗糙陨石坑底部的关系。” 明年，火星车将在火山口周围旅行，以检查河流三角洲的岩石。Sun说，“在我们到达三角洲之前，我们想要一个关于塞塔省地质的可靠故事。”