发布单位:台北市立天文科学教育馆

  2022年1月30日,天问一号火星轨道飞行器发送回一段自拍影片,庆祝农历新年。

  这段38秒的影片里,在天问一号的机体上可以见到阴影和阳光的流动,机体的绝缘材料由于阳光的热而产生轻微膨胀,火星影像随即在机体下方出现,可以看见许多火星的表面特征。

  影片由天问一号一部安装在「自拍杆」末端专用于「自拍」的小型遥控相机所拍摄,这个可以伸展的自拍棒由形状记忆复合材料制成,超轻仅重0.8公斤,主要用于监测和评估关键设备的状况。

中国天问一号火星轨道飞行器最新发布的一段自拍影片截图。(图片来源:CNSA)
中国天问一号火星轨道飞行器最新发布的一段自拍影片截图。(图片来源:CNSA)

  截至2022年1月31日,天问一号已在轨运行557天,祝融号也工作了255个火星日,行进1524公尺的距离。至今,天问一号任务已送回约600GB的科学资料,两者设备状况良好。(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

  碳是地球生命的基础,近期好奇号火星车发现不寻常的碳元素的比例,可能与生命有关。好奇号于2012年8月降落在火星宽约154公里的盖尔陨石坑内,任务是确定该区域是否曾能提供微生物生存。研究小组很快就确定,数十亿年前此处存在数百万年的湖泊和溪流系统,可能能提供生命环境。

  这些含碳物质是2012年8月至2021年7月之间在盖尔陨石坑沉积物中收集。好奇号总共加热了24个粉末样品以分析化学物质,揭示碳12和碳13同位素混合物比例变化大。其中某些样本富含碳12,有些区极度稀少。在地球上,生物优先使用碳12进行代谢,因地球古代岩石样本中若富含碳12通常被解释为生物化学的信号,但是对火星碳循环的了解还不足认定是生物反应。

  研究人员对碳信号提出了三种可能的解释。有可能是火星微生物产生甲烷,进入火星大气后与紫外线作用转化为更复杂的有机分子,之后落回地面进入岩石中。但是,也可能是非生物的二氧化碳与紫外线反应结果。甚至是太阳系经过含碳的分子云而造成的。研究团队认为还需要更多数据探索原因。相关论文发表在PNAS学刊。(编译/台北天文馆研究员李瑾)

好奇号在第2,729个火星日拍摄盖尔陨石坑的景观。在这位置,好奇号钻“爱丁堡”孔,获得富含碳12的样品。
好奇号在第2,729个火星日拍摄盖尔陨石坑的景观。在这位置,好奇号钻“爱丁堡”孔,获得富含碳12的样品。

资料来源:Science Alert

发布单位:台北市立天文科学教育馆

  根据一项新的研究,当我们在火星上寻找生命迹象时,必须排除掉在这颗红色星球上的丰富的「假化石」。在这篇研究中,科学家概述了几十种非生物或非生物过程所产生的假化石,它们看起来像微生物的化石结构,会让人们以为些是曾经存在于火星上的微生物。

  你可能还记得真菌学家认为他们可能在火星上发现了蘑菇,又或者是昆虫学者认为他发现了虫子,即便在地球上,我们也很难区分真正古老的岩石和古代微生物的化石,但是只要我们对火星上的潜在微化石进行分析,了解产生假化石的过程,我们就有办法准确地解释所见之物。

  有些风化、沉积现象的物理过程可以产生看起来像化石的岩石,另一个机制是化学物质的混合可以产生像生物的结构;另外,不同类型的矿物也可以结合在一起产生被称为生物形态的假化石,下图是一些例子。

各种不同的伪化石样本
▲各种不同的伪化石样本

  有时候岩石的纹理也可以看起来像生物,因为生物可以在石头上蚀刻成图案或是一个洞,且各种元素的同位素比值可能与生物环境中的同位素比值相似。

  在很多情况下,看起来像微生物化石的物体在地球上的古代岩石中,甚至在火星陨石中都时有所见,但经过更加深入的检查,它们被证明是非生物起源的,为了避免我们再一次落入相同的陷阱,对火星环境下的模拟生命过程应更为谨慎,该研究发表于《地质学会期刊》上。(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

  2021年2月以来天问一号一直在绕着火星运行,5月时释放了祝融号火星车,成功登陆火星的乌托邦平原,在每个火星日绕行火星三圈,包括其中一次从祝融号头顶飞过,用太空船的天线,将数据从祝融号传送回地球。

  据上海航天技术研究院表示,天问一号在11月8日启动了发动机260秒,并将速度提高到每秒78公尺。这将太空船从原本每8小时12分钟绕行轨道飞行一次,距火星最近距离为400公里和最远距离12,000公里,变为每7小时5分钟绕轨道一次,近地点为265公里和约10,700公里的远地点。

  天问一号原始设计为周期7小时48分钟的绕行轨道。但由于祝融号在三个月的主要任务完成之后还是运作良好,任务科学家设计了新轨道,希望同时可以让天问一号除了协助将祝融号数据传递回地球外,也可兼具对火星进行全球调查的科学目标。

  天问一号携带七个科学酬载,包括的中、高解析度的相机,用于绘制火星大面积地图,以及清晰的行星表面图像。次表层探测雷达(MOSIR)是一种探测雷达,能侦察火星地表下的水冰,主要目标包括撞击坑、火山和峡谷。

  天问一号还带有一个用于详细分析表面成分的矿物光谱仪(MMS)、用于大气研究的火星离子与中性粒子分析仪(MINPA)和一个火星磁强计(MOMAG)进行火星空间磁场环境探测。其轨道经过两极,这意味着随着天问一号的绕行加上火星的自转,随着时间的推移,天问一号将能够探测火星的整个表面。

这张于2021年11月8日发布的图像为的祝融号在火星上的驾驶地图。图片来源:北京航天飞行控制中心(BACC)
这张于2021年11月8日发布的图像为的祝融号在火星上的驾驶地图。图片来源:北京航天飞行控制中心(BACC)

  绕行太空船原设计寿命为两年,在2022年年底期限将结束时,会根据实际具体情况而调整新的任务内容延长期限,有可能降低其轨道……等,以便更近距离地观察火星,获得更多探测数据。(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

这张沿着火星耶泽罗陨石坑陡坡拍摄的图像是由毅力号探测器的Mastcam-Z仪器所产生。顶部的插图是由远程显微成像仪提供的特写图像。
  图说:这张沿着火星耶泽罗陨石坑陡坡拍摄的图像是由毅力号探测器的Mastcam-Z仪器所产生。顶部的插图是由远程显微成像仪提供的特写图像。Credit: RMI: NASA/JPL-Caltech/LANL/CNES/CNRS/ASU/MSSSMastcam-Z: NASA/JPL-Caltech/ASU/MSSS

  对美国NASA毅力号探测器拍摄的图像进行的科学分析已证实,火星上的耶泽罗陨石坑(Jezero crater),现在是一个干燥、被风侵蚀的洼地,然而过去曾经是一个平静的湖泊,大约37亿年前由一条小河稳定地供水。

  这些图像还显示了陨石坑遭受过山洪爆发的证据。这次洪水的威力足以将数十公里上游的巨石冲走,并将它们堆积在这些巨石所在地方的湖床上。

  发表在科学(Science)期刊上的分析资料是位于陨石坑西部露出地表的岩石的图像。之前的卫星显示,从上面看,这片露头很像地球上的河流三角洲,当河流流入湖泊时,沉积层以扇形沉积。

  毅力号从陨石坑内部拍摄的新图像,证实了这片露头确实是一个河流三角洲。从露头处的沉积层来看,这条河流三角洲似乎流入了一个湖泊,这个湖泊在其存在的大部分时间里都是平静的,直到湖泊历史的末期,由于气候的急剧变化引发了偶发性洪水。

  研究团队成员、麻省理工学院地球生物学副教授Tanja Bosak说,现在可以寻找化石了,然而还需要一些时间才能到达我们真正希望对生命迹象进行采样的岩石。(编译/台北天文馆吴典谚)

资料来源:Phys.org

发布单位:台北市立天文科学教育馆

  新的研究表明,火星没有存在生命的原因(至少目前还没有发现),可能与星球体积大小差异有关。火星的直径只有地球的53%,这就使得火星不可能留住对生命至关重要的挥发物,比如水。

地球和火星。
地球和火星。

  圣路易斯华盛顿大学的行星科学家Kun Wang说,火星的命运从一开始就被决定了。岩石行星的大小可能有一个临界值,质量必须超过火星,才足以维持足够的水,以支持可居住的环境和板块构造运动。

  火星从一个相对潮湿的星球转变为干旱的尘暴区,有时被认为是由于火星失去了磁场。但也有可能是天体的表面重力对挥发物的影响有关,于是Wang的研究团队利用火星陨石样本进行钾同位素组成分析。

  20颗火星陨石的年龄从数亿年到40亿年不等,记录了火星不稳定的演化历史。通过测量挥发性元素的同位素(比如钾),我们可以推断出大部分行星的挥发性耗损程度,并在不同的太阳系天体之间进行比较。

  结果表明,火星在形成过程中比地球失去了更多的挥发物,但比月球和灶神星保留较多的挥发物,因为这两颗天体都比火星小得多,也比火星干燥得多。

  钾同位素组成与行星重力的相关性是一项新发现,对于不同行星何时以及如何接收和失去它们的挥发物具有重要的定量意义。

  我们现在知道系外行星是否有生命存在,第一阶段的决定因素是行星的大小是否可以保留挥发性气体。这项研究发表在《美国国家科学院院刊》上。(编译/台北天文馆吴典谚)

资料来源:Science Alert

发布单位:香港天文学会

洞察号(InSight)

  2021年9月18日,美国太空总署洞察号(InSight)测量到该任务探测到的最大、持续时间最长的火星地震之一,来庆祝它登陆第一千个火星日。地震估计约为4.2级,震动了近一个半小时。

  这是洞察号在一个月内检测到的第三次大地震。在8月25日,任务的地震仪检测到两次4.2级和4.1级地震。为了进行比较,幅度4.2地震已经是之前保持纪录的五倍能量。上次是2019年检测到的3.7级地震,一经过两年多的时间,火星似乎也通过这两次地震告诉我们一些新的东西,它的结构具有独特的特征。

  洞察号任务以研究地震波去了解有关火星内部的更多情况。震波在穿过火星的地壳、地幔和地核时会发生变化,为科学家提供一种观察火星地下深处的方法。数据可以揭露所有岩石世界的形成方式,包括地球和月球。

  如果该任务没有在今年早些时候采取行动,可能根本不会检测到地震,因为火星的高度椭圆轨道使它离太阳更远。较低的温度要使到洞察号要依靠加热器来保暖;再加上它的太阳能电池板上积聚灰尘,降低了储电功率水平,需要通过暂时关闭某些仪器来节省能源。

  操作团队为此采取了一种另类的方法,去设法让地震仪保持开启状态:他们使用洞察号的机械臂,在一块太阳能电池板附近洒下一些沙粒,希望当阵风吹过太阳能电池板时,沙粒会带走一些灰尘。结果该计划奏效,在几次除尘活动中,团队发现储电功率水平保持相当稳定。现在火星再次接近太阳,电力能量开始逐渐回升。

【图、文:节译自美国太空总署2021年9月23日新闻公布】

发布单位:台北市立天文科学教育馆

  毅力号继上个月样本采集尝试失败,第二次的尝试在9月1日成功钻取了岩芯,NASA的最终目标是将岩石样本送回地球,用以研究是否有古代微生物的生命迹象。

  毅力号的第二次钻探测试,选择了一块看起来相当厚的大石头,研究人员给了它一个绰号「罗切特」(Rochette),这块巨石坐落在山脊上,可能已经耐受火星上的所有催残数百万年,操作人员特地将取芯过程拍照纪录,以确定这次是真的有岩芯进入采样管。

「罗切特」钻探前后,由毅力号在不同时间、位置所摄影,右图可见明显钻探后的大洞。
▲「罗切特」钻探前后,由毅力号在不同时间、位置所摄影,右图可见明显钻探后的大洞。

  这次的岩芯样本约为一支铅笔的粗细程度,并且没有因为岩石松软而散掉,科学家将利用毅力号上的设备开始对其研究,而毅力号尚有41支剩余采样管可供采集,科学家预计在1年至2年的时间里将其使用完毕,也许到了本世纪30年代,另一个尚未建造的探测器会将它们安全地带回地球,届时科学家可以对样本进行更细微的分析,不过在那之前,毅力号会继续探索这颗红色行星。(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

  火星一片荒瘠,因为温度和缺水让生命难以应付,并且磁场微弱,而这意味着宇宙辐射将不断冲击火星表面。如果我们计划要在这片红色行星上长时间的生存,那表示我们还需要支持另一种生命——农作物的存在。然而,根据荷兰瓦赫宁恩大学和台夫特理工大学研究人员发现,即使在火星表面上建造温室,仍不足以保护植物使其免于受到火星表面的致命辐射。

  在理想的情况下,火星表面的温室将由圆顶组成,其目的是为了让有限的阳光可以尽可能地直接照射在农作物上。但目前制作温室玻璃的技术却无法阻挡不断照射在火星上的致命伽马射线,这些伽马射线比在地球上高出约17倍,而这足以显着影响火星温室中所种植的作物。

  研究人员做了一个实验,模拟伽马射线在火星环境下种植水芹和黑麦,他们使用5个独立的钴-60,使其均匀地散布在测试作物上方,以创造类似于火星上的辐射面,并且与生长在地球“正常”环境中的作物比对。实验结果发现,模拟火星辐射组的作物变成了侏儒,并且叶子呈现褐色,在生长28天后,与地球上正常的组别比起来收成量明显下降。当然其他因素如β和α辐射,也可能导致作物退化。

  因此研究团队建议建造地下农场,其优点可以阻挡大部分的辐射,而缺点虽然是无法照射到太阳光,但却可以使用LED和温度控制来建造一个更加可控制的环境。为了证明他们的理论,该团队接下来将征用荷兰一个冷战时期的地堡,在相同的实验下,看看如果辐射照射来自外部,是否会对地堡内种植的作物产生影响。虽然并非直接在火星风化层上模拟,但这却是人们可以了解如何在地球以外耕种的一种新方法。原文发表于《Universe Today》期刊。(编译/台北天文馆赵瑞青)

资料来源:Scitech Daily

发布单位:台北市立天文科学教育馆

  科学家指出过去火星南极地下所发现的液态盐水湖可能是其它的东西,根据一项新的分析,这片「地下湖」可能是由冰冻黏土矿物—特别是含水铝层硅酸盐组成的,又或者是成形的蒙脱石黏土层。

  几年前,科学家从「火星特快车」上的雷达探测仪MARSIS收集的数据中发现在火星的南极冰帽下,有一块区域强烈地反射了雷达信号,而这与一个巨大的地下湖泊反应一致。后续研究表明,此区还发现了另外三个强烈讯号,这些现象表明火星可能适合极端微生物、化学合成微生物居住。

过去所发现的火星地下湖讯号及相对位置。
▲过去所发现的火星地下湖讯号及相对位置。

  但仍有科学家提出质疑,火星真的非常非常冷,对于地下大型液态水库来说,即使是饱和盐水的冰点较低,这个温度还是太低了,水不可能以液态存在。研究团队认为合理的解释是,「冰冻的固态黏土可以产生反射讯号」,而这个结论取决于理论建模、实验室测量和遥感观测。

  近50%的火星表面存在蒙脱石成份的黏土矿物,尤其是南部高地的比例更大,好奇号已经在它所探索的古老湖床遗迹上看见了蒙脱石的沉积,还有大量的证据显示,在过去至少超过1亿年前,火星南极曾经存在液态水。

  研究团队认为蒙脱石黏土可能是在这个时期形成的,随后被埋在南极冰帽下,黏土层中失去的任何冰都会从上面的冰帽或下面的冻土中得到补充,所以它们一直保存至今,研究小组使用火星上富含的钙蒙脱土样品来验证他们的假设,将其冻结至230K(-43℃),并测量其介电系数,他们发现这与MARSIS的数据一致,此外,他们还使用模型来估计MARSIS在不同情况下可以观测到的回传功率,并再次发现蒙脱土是对于讯号反射的合理解释。

  考虑到最近火星的地质和火山活动的线索,如果火星内部是热的,液态水的说法仍然可以成立,但是我们现在不知道南极下面是否真有这样的火山活动,而蒙脱石黏土提供了一个不需要再额外验证因素的答案,该研究发表于《地球物理研究快报》上。(编译/台北天文馆技佐许晋翊)

资料来源:Science Alert