美国火星漫游车"洞察号"失联,但探索仍在继续

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21日，美国宇航局（NASA）宣布不太可能再收到火星漫游车“洞察号”（InSight）的消息。在执行火星探测任务四年后，“洞察号”因为缺电被迫宣布退役。四年来，“洞察号”检测到了重要的火星地震信息，帮助科学家进一步了解了火星的地质结构。“洞察号”的退出并未影响美国计划已久的火星探索计划，NASA仍计划在2040年左右将宇航员送上火星。

▲“洞察号”的最后一张照片，显示其地震仪于 2022年12月11日停在火星表面。

“洞察号”号宣布失联

美国宇航局与“洞察号”漫游车的最后一次联系是在12月15日，但没有收到任何回信。“洞察号”的失联在任务管理人员的意料之中，几个月来他们一直在等待这一时刻，因为早在5月，“洞察号”的太阳能电池板上已经积聚了大量灰尘，阻挡了固定航天器发电所需的阳光。NASA喷气推进实验室的首席研究员布鲁斯·班纳特（Bruce Banerdt）在接受采访时表示：“我感到很难过，但我觉得也不错，我们一直在等待‘洞察号’走到最后，我认为这是一次很棒的比赛。”

不过，班纳特研究员强调，“洞察号”仍有可能复活，特别是如果掠过火星的小型尘暴气旋在经过航天器时帮助它清除灰尘。如果太阳能电池板可以为电池充电，“洞察号”将尝试重新启动并恢复联系，“如果我们开始持续看到该信号，那将告诉我们’洞察号’可能已经恢复正常”。

▲“洞察号”于2022年4月24日拍摄的一张自拍照，显示太阳能板被四年来收集的火星尘埃覆盖。

“洞察号”于四年前抵达火星表面以测量这颗红色星球的地震情况，其名字源于NASA的任务“利用地震调查、大地测量和热传输进行内部勘探”（Interior Exploration Using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport）。这一任务标志着NASA火星探测重心的转移，即不再寻找水热迹象以及火星上可能已经灭绝的生命，而是专注于探究火星深层内部的奥秘。这项耗资8.3亿美元的任务旨在回答有关火星结构、成分和地质历史等问题。

火星的构造：失联前的完美检测

5月，在太阳能板被完全遮蔽时，“洞察号”用残余的电量检测到了一次4.7级的火星地震，持续了四个多小时，这是四年来最大的一次，释放的能量是之前记录的火星地震的五倍。虽然按照地球标准，这次火星地震的强度不大，但它的威力足以使地震表面波完全环绕火星的圆周，这是第一次在火星上观察到这种现象。加州大学地球、行星和空间科学教授卡洛琳·贝甘（Caroline Beghein）表示：“InSight着陆器上的地震仪记录了数千次火星地震，但从未发生过如此大的地震。”

火星缺乏板块构造，也就没有地球表面的地壳滑动。但尽管如此，由于地壳冷却时的收缩和开裂等其他压力，还是会发生地震，这能为科学家了解火星构造带来很多信息。对于5月的超大火星地震，贝甘研究发现：“这次地震产生了不同种类的波，包括两种从未被发现的被困在地表附近的波。”他认为，这两种波揭示了地壳在过去曾与大质量物体（如流星体）发生过碰撞，“很久以前沉积的交替火山岩和沉积层，或非常大的撞击如流星体，很可能是我们观察到的独特地震波的原因”。

▲“洞察号”在5月检测到的地震波的波场模拟。

在火星内部反弹的地震波还能提供行星的声波图，提供关于火星地壳、地幔和核心的新细节。通过“洞察号”检测到的地震波，可以发现火星的地壳比预期的更薄，大约只有15到25英里（24到40千米）。火星的核心仍然处于熔化状态，比预期的要大，直径为1120英里（1802千米），并且密度低于预期，这表明较轻的元素与铁混合在一起。这些元素会降低熔点，有助于解释为什么地核不是固体。“洞察号”上的其他仪器还测量了火星的天气和保存在岩石中的古老磁场的残余物。

“洞察号”的这一系列发现均让科学家震惊，而对火星地质结构的探究也有助于他们了解热量从火星渗出的速度有多快，从而重建几十亿年前火星表面的可能状态，以及当时火星表面的宜居程度。“洞察号”地震仪首席研究员、巴黎地球物理研究所的菲利普·洛尼翁（Philippe Lognonné）在NASA的一份声明中提到：“我们开辟了新天地，我们的科学团队可以为我们一路上学到的一切感到自豪。”班纳特研究员提到，这是这次任务的最大成果，“真正绘制出了火星的深处”。

美国宇航员能登陆火星吗？

“洞察号”漫游车虽已失联，但《纽约时报》提到火星表面上另一艘活跃的NASA航天器——“毅力号”（Perseverance）漫游车仍在积极钻探火星上的各种岩石，将岩石样本带回地球，供科学家在他们的实验室进行研究，为未来的火星任务奠定基础。早在“洞察号”号漫游车开始失效的5月，NASA就展示了将宇航员送往火星30天的未来计划，计划在21世纪30年代末至40年代初将宇航员送上火星。

针对登陆火星可能出现的一系列问题，NASA已经提出了相应的解决方案。比如针对火星的部分重力大约是地球三分之一的问题，NASA计划让登陆火星的宇航员将在微重力环境中度过数月后再抵达这颗红色星球，并让机组人员在执行任务期间住在加压漫游车中。美国宇航局空间建筑主任库尔特·沃格尔（Kurt Vogel）在一次会议中提到：“我们希望最大限度地利用科学，因此我们允许他们（宇航员）在适应条件足以穿上宇航服之前四处行驶。”

NASA的登陆火星计划仍处于早期阶段，可能会发生很大变化。但到目前为止，美国宇航局设想使用混合火箭级（由化学和电力推进提供动力）的类似栖息地的航天器将机组人员运送到红色星球。机组人员将由四人构成，其中两人降落到火星地面上。大约25吨物资和硬件将在火星上准备就绪，等待机组人员的到来并帮助其返程。

▲艺术家描绘的火星上载人前哨基地。NASA 正在努力在2030年代后期将这一愿景变为现实。

而漫游车对火星构造的持续探测将是NASA火星计划的重要铺垫，正如《科学日报》（ScienceDaily）提到：“绘制火星上的地震活动、撞击发生的位置和频率以及内部结构图对未来的火星任务十分重要，因为它将告知科学家和工程师在哪里以及如何构建框架以确保未来人类探险者的安全。”

新闻来源：Space、科学日报、纽约时报，图片来源于网络

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