2021年9月10日，美国宇航局的毅力号火星车在一块名为Rochette的岩石旁留下了这张自拍照。此前，它钻出了两块粉笔大小的岩芯，这也是毅力号首次成功采集的样品。本图片由NASA/JPL-CALTECH/MSSS的57张图像拼合

撰文：MAYA WEI-HAAS

美国加利福尼亚州帕萨迪纳市，美国喷气推进实验室的墙上，手工打造的木板上挂着一排钛金属取样管。每个管子都代表着几千万公里外的同类取样管。那些取样管装在某个机器人“地质学家”的肚子里，用于采集火星上的岩石或空气。

一年前，这个机器人地质学家“毅力号”火星车在红色行星上着陆，之后在火星一个陨击坑里漫游了3公里多。沿途，它拍摄了几千张照片，分析岩石的化学成分，测试了许多新技术，比如分解二氧化碳，制备可供呼吸的氧气。

图源：ESA/DLR/FU-BERLIN

图源：PHOTOGRAPH FROM VIDEO BY NASA/JPL-CALTECH

2021年2月18日——过去一年里，毅力号在火星的耶泽罗陨击坑里漫游了3公里多。如上图所示，古老的水流留下了左图中扇形的三角洲。该图片由欧洲航空局火星快车号轨道器上的高分辨率立体相机拍摄。下图中，火星车正在降落台上逐步靠近火星表面。

在这些活动中，毅力号火星车还在测试极为复杂的技术：采集珍贵的岩石样本，以备未来回收到地球。

几十亿年前，火星的大气层可能更厚一些，因而也更温暖、湿润，与如今荒芜的星球相比，或许对生命也更友好一些。根据火星表面研究岩石的火星车和从上空俯瞰的轨道器发回的数据，科学家们拼凑出了火星繁茂的过往。还有一些线索来自掉落到地球上的火星陨石，但是它们在地球大气层的燃烧使其作用有限。

如今，科学家通过毅力号的“眼睛”，一直密切关注着有趣的岩石或土壤，将其装进采样管中，留给未来的探测任务取回。这一任务名为“火星取样返回（Mars Sample Return）”，有助于科学家以史无前例的精细程度来研究火星过去与现在的环境，并很可能揭示这个如今荒芜的星球上曾经是否有过生命。

20世纪60年代，水手号航天器让我们第一次近距离看到了火星，此后至今，科学家们一直在梦想着能有一次火星取样返回任务。

2021年2月21日——这张图像是毅力号的主眼、一对可缩放的Mastcam-Z相机拍摄的360度全景图像。该图像是毅力号抵达火星第三天拍摄的142张图像拼接合成的。合成图像：NASA/JPL-CALTECH/MSSS/ASU

“如今我们正在将它变成现实。”喷气推进实验室的系统工程师Ian Clark在去年首次试采样前说道。

尽管毅力号遇到了几个障碍物，但是，由于它成功装填了六个岩芯，研究团队比以往任何时候都更接近最原始的火星岩石。Ian Clark说：“在相当长一段时间里，这可能都是一项最根本性的科学探索任务。真是太让人兴奋了！”

狂欢与困惑

Avi Okon是毅力号采样、暂存系统的副首席系统工程师。对他而言，第一次采样尝试是毅力号任务中最棒也是最糟的时刻。2021年8月6日上午，毅力号发回的第一组数据表明，它已经成功在耶泽罗陨击坑钻到了第一份样品。（耶泽罗陨击坑是一个直径约45千米的陨击盆地，其中可能曾经有湖泊。）

2021年4月25-26日——在这张拍摄于Van Zyl Overlook瞭望台的照片中，可以看到毅力号在火星土壤中留下的轨迹。毅力号在这里停留了13天，与此同时，机智号直升机在这类进行了首次飞行。合成图像：NASA/JPL-CALTECH/ASU/MSSS

“大家都说一切都完美无瑕。”Avi Okon回忆道。他说当看到团队多年的努力终于结出硕果时，他感到欢欣鼓舞。但是接下来传回的数据很快就用迷惑打消了之前的喜悦。取样管里没有岩石。

经过数日的奋战，团队终于发现是样品太脆，在火星车打钻时就碎成了小块。这一挫折再次提醒了人们远程控制火星上的操作是多么困难。

几个月后又迎来了另一次提醒。2021年12月29日，一些碎石卡在了火星车的钻套和转盘缝隙里。Avi Okon描述说，这让整个团队陷入了“砾石炼狱”。

不过，美国宇航局的工程师们证明他们在测试时设置的“敌手”都是值得的。他们先发制人，在火星车上加了许多特性，使其避免陷入灾难。就此事而言，毅力号的取样部件上设计有开口和小窗，能让碎屑漏掉。通过让冲击钻快速转动，并让火星车开到一个斜面上，团队成功将碎石抖落。

2021年4月25日——机智号上在第三次飞行时，上面安装的黑白相机拍到了自己的影子。图源：NASA/JPL-CALTECH

Avi Okon说：“这就是设计上的超前思维。它赋予了我们变强的能力。”

最终，该团队总共收集了6份火星岩石样品，外加一份第一次尝试时获得的火星大气样本。火星车还用一个装有地球物质的管子采集了另外一份空气样本，用于检测污染情况。

毅力号第一年采的样，以及所收集到的数据已经表明耶泽罗陨击坑的地质状况复杂得惊人，远古的陨石撞击、湍急的水流、肆虐的风和渗出的岩浆共同将其塑造成如今的模样。

前两份岩芯来自一块名叫Rochette的巨石，早期分析表明它是玄武岩，属于火山岩的一种。科学家在这块岩石的腔洞里发现了盐。这可能是很久之前的水分蒸发后留下的，而且可能蕴藏着小团的远古的火星之水。

接下来的两份岩石样品来自一片名为Séítah的沙地。当科学家在分层的岩石上打钻时，他们惊讶地发现了矿物质，而这些矿物质形成于岩浆腔室或厚熔岩流。这些岩石随后被水改变，当它们被取回地球时，科学家就能一窥火星湿润的过往。在碎石卡住事件之后，火星车还在一处名为Issole的露出岩层上取了两份样品。

2021年7月1日——毅力号在创造了最长自驾记录109米后，回头拍下了自己的轨迹。图源：NASA/JPL-CALTECH

毅力号还有很长的路要走。进入主任务的第二年后，它将迈向一处扇形的三角洲与海滩，那里可能有一些最有可能找到远古生命痕迹的地点。毅力号之后的路线尚未确定，不过在耶泽罗陨击坑里搜集到的种种岩石与土壤样品已经足以帮助科学家拼凑出火星动态变化的历史。

在太空中接篮球

尽管毅力号火星车在火星上的第一年里遭遇了重重挑战，但艰难的还在后面：将样品运回地球。

2021年9月6日，毅力号首次成功采集到火星岩石的岩芯样品，并装进钛金属取样管。图源：NASA/JPL-CALTECH

毅力号在名为Rochette的岩石上钻出的两个孔。图源：NASA/JPL-CALTECH

左侧的孔名为Montagnac（9月7日打钻），右侧的孔名为Montdenier（9月1日打钻）。美国宇航局和欧洲航空局将通力合作，发射航天器到火星表面收集这些密封的样品，并将其带回地球。

美国宇航局和欧洲航空局将就样品回收开展合作，发射多个航天器，而下一阶段的任务最早将在2026年发射。届时，一个着陆器将会运送一辆小型火星车取回毅力号在火星地表上留下的取样管。

之后，这辆小型火星车会把取样管装进篮球大小的舱体里，之后用一枚小火箭发射到火星轨道。最近，美国宇航局宣布这枚名为“火星上升飞行器（Mars Ascent Vehicle）”的火箭将由洛克希德马丁空间系统公司制造。

喷气推进实验室火星样品返回项目的主管Richard Cook介绍，另一个由欧洲航空局制造的航天器将会飞到火星轨道，“接住篮球”，然后将其带回地球。

有个特征让这些样品如此迷人，也让取回过程尤为艰难，那就是它们中可能有生命。尽管概率很小，但微生物仍有可能在现代火星上维持生命，而这可能会对地球生命构成威胁。

Richard Cook说，从火星轨道抓取到样品容器的航天器将会把它装进一系列保护容器内，就像是俄罗斯套娃一样。这些样品随后会飞向地球，最早将在2031年坠落在美国犹他州的荒漠里。目前，样品取回团队正在最终确定设计方案，以便航天器组装工作能在明年左右启动。

2021年11月16日——在毅力号结束在火星上第一年的时候，美国宇航局的好奇号火星车即将迎来探索火星的十周年。这幅艺术化的画面是由好奇号的黑白导航相机拍摄的两幅全景图组成，后期处理时添加了蓝色、橙色和绿色。图像中心是俯瞰夏普山侧翼的视角。好奇号从2014年起就一直在攀登这座4800多米的高山。图源：NASA/JPL-CALTECH

与此同时，毅力号正在全速前进。2月4日是它在火星地表上单日走的最远的一天，共走了约246米。

毅力号的老伙计“机智号”直升机则帮助科学家看到了更广阔的地面。这架去年首次在另一个行星上进行动力飞行的小家伙，可以提前探路，为毅力号在崎岖的火星地貌中找出最安全、最有趣的路线。

火星车采集的每份样品都让人振奋。Richard Cook说：“它绝对点燃了我们的激情。我们一定要把这事办好，我们一定要把它们取回来。”

（译者：mikegao）