发布单位:台北市立天文科学教育馆

2021年8月6日,显示了在火星岩板上钻出的洞,毅力号为首次尝试从火星收集样本做准备,由毅力号上的hazard cameras所拍摄。(图片来源:NASA/JPL-Caltech)
2021年8月6日,显示了在火星岩板上钻出的洞,毅力号为首次尝试从火星收集样本做准备,由毅力号上的hazard cameras所拍摄。(图片来源:NASA/JPL-Caltech)

  NASA火星车毅力号的第一次采样以失败收场,虽然过程看似顺利,但最终发现采样管内并没有任何火星岩石或泥土。

  2021年2月降落在火星的杰泽罗陨石坑的毅力号,主要有个两任务:寻找过去火星生命的迹象,以及收集和保存火星样本以备将来送返回地球。

  毅力号于2021年8月6日钻出了第一个样本收集孔,这算是耗资27亿美元任务的一个重要里程碑,但不久JPL随即宣布:毅力号传回地球的数据显示,采样管内没有发现任何火星岩石或泥土。

  毅力号携带43个采样管,任务计划是使用其7英尺长(2.1米)机械臂末端的钻头,钻入火星岩石的孔洞中提取的材料,至少填充20个采样管。依目前规划,在2030年代初与欧洲太空总署合作,进行另次火星任务,把样本带回地球。

  JPL表示:采样过程从头到尾完全自动化进行,数据显示,空心的取芯钻头按预期工作,样品管的处理似乎也是一切正常。

  JPL毅力号团队表示,对于这事件初步的想法是,问题有可能是空管因为目标岩石在取芯过程中没有按照预期的方式做出应有的反应所造成,而不太可能是采样和储存系统的硬体的问题。像这样钻孔采样顺利,而采样管却是空无一物的情况,在地球上的测试期间从未发生过。在接下来的几天里,该团队将花更多时间分析的数据、进行诊断,找出空管的根本原因。(编译/台北天文馆刘恺俐)

资料来源:Space.com

发布单位:台北市立天文科学教育馆

  洞察号自2018年发射后,至少测得733次的火星地震,利用其中35次较强的地震资料,绘制火星的地壳、地函、核球的图像,这也是首次利用地震数据探测地球以外的行星内部,也是了解太阳系岩质行星演化重要的一步,研究团队将其分为三篇论文发表在《科学》期刊上。

  科学家借由地震波通过某些材质时不同的传播速度及方式,以了解天体内部的构造,地球是如此,火星亦同,在21世纪初,人们还认为火星的地质活动稀少,无板块构造,只有一个独立的地壳层,虽然有古火山岩区,但未观察到新的火山活动。但是近期的观察显示,这颗红色行星并不像我们想象的死寂,2019年4月起,来自火星内部的轰鸣声,不断地传达到洞察号上,累计超过700次,以下是根据其资料所分析出的火星内部结构。

三篇论文分述不同的火星地底结构。
▲三篇论文分述不同的火星地底结构。

  第一篇论文以洞察号所在位置的地壳厚度为基础,从外到内描述了火星地壳的厚度,科学家推测地壳的厚度在24至72公里之间,并至少由两层组成。

  第二篇论文则在研究地函,科学家发现它由单一的岩石层组成,固态岩石圈向下延伸400至600公里(与地球的岩石圈类似,但地球的只有100公里厚),岩石圈的最深层可能也有一个物质熔融处,移动缓慢(类似地球的软流圈),这种极厚的岩石圈符合火星是一个「单板块行星」的模型。

  最后,第三篇论文介绍了火星内核及其边界,首先,研究人员发现火星的地函只有一层,地球的有两层(分为上部地函及下部地函)。其次,火星核比我们之前想像的要大得多,半径约为1830公里,超过火星半径的一半,地震数据也显示核心是液态的,但同时也意味着密度更低,这表示除了铁、镍之外,火核可能还含有硫、氧、碳、氢等较轻的元素,这对地核-地函边界的矿物学意义重大。(编译/台北天文馆技佐许晋翊)

资料来源:Science Alert

发布单位:台北市立天文科学教育馆

  国家航天局探月与航天工程中心7月9日公布了5张「祝融号」火星车行进路上沿途的火星地貌图像。

  中国的祝融号火星车登陆火星后,截至7月8日,在火星表面已工作了54个火星日,向南行驶探测,行驶里程超过300公尺,导航地形相机每日对沿途地貌进行摄影,利用次表层雷达、气象测量仪、火星磁强计展开探测研究,途中若遇到岩石、沙丘…等特殊地貌时,也会利用表面成分探测仪、多光谱相机等进行定点探测和研究。

祝融号传回火星地貌图像
7月4日,「祝融号」火星车行驶至沙丘南侧,对周围地形地貌感知成像,火星沙丘全貌。

祝融号传回火星地貌图像

祝融号传回火星地貌图像
上图具纹理特征的火星岩石和祝融号火星车车辙,下图为覆盖着尘土的火星岩石,这两张图片由多光谱相机取得的多个谱段数据合成而成。

祝融号传回火星地貌图像
6月26日,祝融号到达一处火星沙丘,利用导航地形相机拍摄了红色沙丘高分辨率影像,拍摄点距离沙丘约6公尺,图中可见周围散布着大小不同形状的石块,正对着火星车的石块宽约0.34公尺。

祝融号传回火星地貌图像
此图左侧为一堆岩石,远处右上角为背罩和降落伞,拍摄时祝融号和着陆点的直线距离约210公尺,距离背罩和降落伞约130公尺。

(编译:台北天文馆刘恺俐)

资料来源:新华网

发布单位:台北市立天文科学教育馆 观赏方式:肉眼观赏 双筒望远镜辅助观赏 可拍照 ★★

  2021年7月13日15时发生火星合金星,火星在金星南方0.49度处。从地球中心向外看,当火星和金星的赤经经度相同时,称为「火星合金星」,通常是这两颗行星比较接近的时候。

  当天金星亮度-3.8等,火星1.8等,皆位于狮子座,日落后可见于西方天空。当日为农历六月初四,月相为眉月约在火星及金星上方10度左右。最佳观赏时间为日落后到20时之间,找西方地平线约5度至20度仰角天空无遮蔽处即可观赏。

  在7月12日至14日期间,火星和金星的距离都在1度以内,大约相当于手臂打直后,一个食指宽度左右。除了直接观赏外,若使用双筒望远镜观看,则可以看到火星和金星一红一白同框的画面,相当特别!(编辑/台北天文馆赵瑞青)

火星合金星
2021年7月13日傍晚时所见火星合金星景象模拟图。

发布单位:香港天文学会

  2021年5月15日7时18分,天问一号成功登陆火星乌托邦平原南部预选区。火星作为类地行星和太阳系八大行星之一,早已受到人类所关注,其中一个重要原因便是火星上有水的存在。

  火星上现今的水主要以极地冰盖或者地下冰的固态形式存在。另一方面,大量地质学证据显示,火星上曾有大规模的液态水。对比火星古今的水体规模可以看出火星早期表面曾经流淌的水消失了。其原因通常认为火星液态水消失是水向外太空逃逸所致,然而依据现今火星大气的观测结果和三十亿年前火星沉积物的观测结果,通过同位素分馏模型计算大气逃逸仅能减少一部分的水。

  加州理工大学的谢勒 (Scheller)博士等通过建立一个全新的氢同位素分馏模型,对火星水的去向提供了一个新的解释。该模型建立一个水的交换储库,其中包含大气水、液态水、极地冰和地下冰,其水的来源为火山喷发,而水的去向则包括大气逃逸和地壳矿物水合作用。该模型以火星现今水体含量为边界条件,通过计算氢同位素分馏,获得火星不同地质历史时期(诺亚纪Noachian,40亿至37亿年;赫斯珀利亚纪Hesperian,37亿至30亿年;亚马逊纪Amazonian,30亿年至今)的水体通量。同时基于火星表面岩石样品高温实验获得的氢同位素数据对模型进行标定,以提高模型的准确性。

不同地质历史时期的氢元素同位素交换模型(Scheller et al., 2021)
不同地质历史时期的氢元素同位素交换模型(Scheller et al., 2021)

  模型计算结果表明,火星水体的氘/氢去向主要受水岩作用和大气逃逸控制,其相对比例从3:8到99:1不等,也就是说高达30%至99%的水以可以以水岩作用的形式消失。这一结果可以很好的解释火星水体的氘/氢去向,并与地质学证据相吻合。

  基于上述模型结果,谢勒博士等认为火星不断干旱化正是由于地壳化学风化作用所致,这一过程显示火星广泛分布的诺亚纪时期的含水矿物所记录。事实上,地球上也在发生类似的矿物水合过程,但不同的是,地球的板块构造事件可以以火山喷发等形式将矿物结晶水释放出来,重新参与水循环。因此地球水循环可以在地质年代的时间尺度上实现再循环,而火星水循环则难以实现。这一不可逆转的化学风化过程控制着水循环的地质年代尺度,从而对于塑造火星作为类地行星的宜居性发挥了关键作用。

  此外,模型还可以进一步预测火星冰体的氘/氢同位素值,从而将它与气候变化结合起来。在暖期,发生矿物水合作用和大气逃逸的水通量会增加,快速提高冰体的氘/氢值;在严寒期,氘/氢值可能缓慢下降或上升,取决于火山去气和大气逃逸的水量平衡。

  氘/氢比是天然水和其它流体中的氘(重氢)与氢之间的比率,以及与含水矿物质结合的水中的比率。这个比率产生关于流体的起源和地质历史以及关于流体/岩石相互作用的资料。

【图、文:节录自中国科学院地质与地球物理研究所2021年6月4日新闻公布;新闻资讯由林景明提供】

发布单位:台北市立天文科学教育馆

中国天问一号太空船于2021年5月15日7时18分成功降落在火星乌托邦平原!
中国天问一号太空船于2021年5月15日7时18分成功降落在火星乌托邦平原!

  中国天问一号太空船于2021年5月15日7时18分成功降落在火星乌托邦平原(Utopia Planitia)!天问一号在2020年7月发射,于2月到达火星。虽然同期发射的NASA的毅力号已在2月18日着陆,但是中国没有自己的详细火星地图,因此天问一号进入围绕火星的椭圆轨道后,观测并选择着陆点。登陆艇与轨道太空船在15日4时分离,历经3小时进入火星大气,再经过9分钟成功减速着陆。先前仅美国多次登陆过火星,首次是1976年的维京号。苏联在1970年代也多次尝试,最成功是火星3号,但在登陆20秒后失去讯息。英国于2003年使用小猎犬2号成功着陆,但是太阳能板未能全部展开无法通讯而失败。

  天问一号主要任务是研究火星是否存在过生命或具备生命存在的环境,以及火星演化和太阳系的起源等题目。登陆艇附带六轮太阳能动力漫游车「祝融号」,最高移动速度为每小时200米,任务预计寿命为90个火星天。祝融号配有多样探测火星环境的仪器。如桅杆上装有两具摄影机,可为岩石拍照与导航。中间的MSCam多光谱相机将研究岩石的矿物。还有一具PoPeR透地雷达,可寻找地下100米内的水和冰。另一个值得注意的仪器是MarSCoDe火星表面成分检测器,它与毅力号的SuperCam类似,使用雷射将岩石样本汽化从而揭示其成分。这次成功的火星登陆后,中国可能会有进一步的研究任务,如2030年前将火星岩石带回地球的计划。(编译/台北天文馆助理研究员李瑾)

资料来源:Scientific American

发布单位:台北市立天文科学教育馆

火星火山流

  亚利桑那大学的科学家在Icarus期刊发表的研究,显示火星在过去的50,000年中可能发生过喷发,表明火星可能仍处于火山活动状态,增加适合生命生存的可能性。

  火星上的大多数火山爆发在30亿到40亿年前,留下如奥林匹斯山等巨大的火山。先前的研究表明,大约250万年前火星可能仍然有较小的火山喷发。现在,科学家使用绕火星轨道太空船的数据,发现位于赤道相对无特征的区域˗称为埃律西昂平原(Elysium Planitia)的平原,有块约13公里宽的光滑且深色火山岩,环绕在32公里宽的火山裂隙。科学家表示,以前在火星所见大多数火山迹像都是熔岩流过地表所构成,但是这次地形不一样,它似乎是熔岩流之上相对较新的灰烬和岩石的沉积物。研究人员发现,喷发物的性质、组成和分布与火山碎屑流的型态相符。火山碎屑流是膨胀气体驱动的爆炸性岩浆爆发,如公元79年吞噬庞贝城的维苏威火山事件。

  新发现的火山岩距离NASA洞察号火星探测器(InSight)约1600公里,该探测器自2018年研究火星的地质活动,并且发现两次地震起源此区附近。研究人员表示,如果熔岩仅在5万年前才喷发,而现在该地区仍有地震,那就意味着它可能再次喷发。这项研究的合作者表示,导致这种喷发的可能原因,是含气体的岩浆接触到永冻土,造成蒸发并引发剧烈的爆炸。有趣的是,喷发点距离火星上最年轻的大陨石坑Zunil只有10公里,因此有可能是撞击事件触发了火山喷发。这项新发现,以及InSight探测到的行星内部不断发生的地震,与NASA MAVEN太空船探测到甲烷羽流,似乎都在说火星还没有死。(编译/台北天文馆助理研究员李瑾)

资料来源:Space.com

发布单位:台北市立天文科学教育馆

  经过一个月的技术测试,证明可以在火星上进行独创号的动力控制飞行之后,NASA赋予独创号直升机新的任务,在毅力号探险车前方侦察,致力于资料蒐集以协助毅力专注执行其科学任务,寻找过去微生物曾经存在的迹象。

  独创号将进行的侦察方式未来可能对人类的探测任务也有帮助,它可以为探测者找到最佳的穿越路径,并搜寻人类不可能到达的位置。

  NASA表示,这个重达4磅(1.8千克)的迷你直升机在周五成功完成了原计划的五次飞行中的第四次,而且比以往几次都飞得更快、更远。

Ingenuity Completes Its Fourth Flight And Gets an Exciting New Mission
独创号完成了第4趟飞行,比以往飞行都来得更快、更远。飞越火星表面时,它还拍摄了许多照片。此图为毅力号Hazcam所拍摄。

  第五次飞行将在近日进行,之后独创号任务将再延长一个火星月(最初计划为一个月)。之后独创号任务是否继续下去,将取决于它的性能状态是否良好,不会对毅力号的探测任务造成阻碍。

  之后独创号将面临一个严酷挑战,抵御温度骤降至华氏130度(摄氏90度)酷寒的火星之夜, 因为独创号的设计是使用太阳能加热器以保持温暖,但是这种加热器只能使用一个月,工程师不确定在它破裂之前可以经历多少次冻融循环。

  依NASA的计划,未来毅力号将离开2月18日降落的位置Jezero陨石坑,这表示着毅力号将驶离独创号直升机、超过可以通讯范围。

  尽管如此,NASA还是希望毅力号在发现一块岩石露头后能停留在该地区一段时间,他们认为火山口的岩石露头可能包含一些最古老的物质,NASA希望在7月毅力号就能收集到第一个样本。

  自从4月19日首次飞行以来,独创号的成功就吸引了公众的目光,尽管如此,NASA表示这都只是毅力号和独创号一次偶然而且短暂的结盟。

资料来源:Science Alert

发布单位:香港天文学会

早期火星温暖环境或因为拥有冰冷云层

  美国芝加哥大学行星科学家,地球物理科学系助理教授艾云·凯特(Edwin Kite)为首的研究团队,使用电脑模拟提出新的火星早期气候模型,火星早期地表高空具有引起了温室效应的冰冷云层,而形成这一云层的条件是地表覆盖较少的冰层。

  如果地表冰层覆盖率较高,则低空湿度较高,低空形成的云层并不会导致温室效应。但若冰层覆盖较少,例如仅存在于两极,则更利于高空云层的形成,水将在高空停留超过一年,导致较强的温室效应。

  此前存在的有关火星早期变暖过程的多种模型的解释效果都较差,如小行星撞击导致的升温无法解释它数百年持续时间。 而此次提出的模型缩小了理论与观测的差距,能够解释火星存在的古老河流和湖泊痕迹。

  美国太空总署(NASA)登陆火星的毅力号火星车可以通过多种方法(例如:分析卵石化学成份,重建火星过去的大气压力)来验证这个猜想。 凯特团队的研究能够帮助了解行星气候稳定性,以及稳定性可能的崩溃方式,也将为寻找宜居星球提供资讯。

  研究全文刊登在2021年4月26日出版的《美国国家科学院院刊》。
【图:NASA;文:节译自科学圈网页;新闻资讯由林景明提供】

发布单位:香港天文学会

  2021年4月24日上午,在中国航天日,国家航天局正式公布中国第一辆火星车命名为祝融号。

  祝融是中国上古神话中的火神,三皇五帝时掌火之官。《礼记》曰:孟夏之月,其帝炎帝,其神祝融。首辆火星车命名来自中国传统文化元素,与中国其它太空船的命名一脉相承,例如:嫦娥、墨子、悟空、北斗等。以火神的名字命名中国第一辆火星车,是现代科学与传统文化的融合。

  祝融英文名称采用直接音译方式确定为:Zhu Rong。

  火星车全球征名活动自2020年7月24日开始,得到各界广泛关注和参与,历经作品提交、评委函审、初评入围、网络投票、终审评审五个阶段,确定中国第一辆火星车名称为祝融号。

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【图:中国新闻网,文:节录自国家航天局2021年4月24日新闻公布;新闻资讯由林景明提供】