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《华夏地理》杂志于2001年2月创刊,是国内第一本高品位、深度展现多元文化的旅游地理类杂志。《华夏地理》杂志于2001年2月创刊,是国内第一本高品位、深度展现多元文化的旅游地理类杂志。作为国内唯一美国《国家地理》杂志授权的高档地理期刊,与全球国际版本使用统一版式,同步刊出。 2007年7月,《华夏地理》与美国《国家地理》正式版权合作,延续美国《国家地理》128年来探索世界、关爱地球的理念,以震撼的摄影图片和独到的深入报道,为中国的社会中间阶层每月带来反映世界变迁的精彩内容。

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火星上的田野调查   

2013-07-09 14:33:46|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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撰文:约翰·格罗青格 John Grotzinger
翻译:王晓波

“没有什么所谓的境外之地,只有旅行者本身才是境外的。”——罗比特·路易斯·史蒂文森

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 美国宇航局的这辆探测车重1吨,边长2.7米,以钚电池推动,可凭借6个铝制车轮翻越大块岩石,

每日行程约百米。四架照相机扫视着前方安危莫测的地面。

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     这是从好奇号降落地点看去的景象。探测车用吊臂将相机举到距地面约2米高的地方,模仿人眼视

     野拍下了这幅盖尔陨坑全景图。左右两侧可见灰色的灼烧痕迹,是“天空起重机”的火箭在放落

         探测车时留下的。远处伫立着5千米高的夏普山,好奇号正向那里开去。

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      好奇号的着陆地点原来是一处古河床。它驶入了坐落在前方和左方的小洼地,用几个月的时间对第

       一批岩石进行了钻探。岩石内部的化学证据表明,此处过去不仅有水,还曾具有供生物栖息的条件。

 
                                                                                  欣赏本专辑更多精彩图片 >>

 

  1880年,苏格兰人史蒂文森带着他的新娘探索加利福尼亚荒野时,有了上文的心得。而我是一支超过五百之众的旅行者团队的成员,我们待在加利福尼亚,利用史上最先进的外星探测机器人探索火星。在我落笔写下这些话的时候,好奇号正在盖尔陨坑的一块岩石上打洞。这连远古的穴居人都会干的活儿,看似并不能体现它身上的尖端科技。但事实恰恰相反。我们在地球上搞了十年的工程开发,又在火星上用了六个月时间准备,才得以向这块岩石下手。在上面钻一个5厘米深的洞,再取出一颗米粒大小的碎石,需要用数周时间。我们做这一切,是为了搜集化学证据,证实火星与地球的相似之处——它也曾拥有养育生命的条件。
  我是个地质学家,平日在地球上搞田野工作。我通常只会带不多几人出行。我们驾着四驱车进入穷乡僻壤,有时也从小型飞机或直升机上空降。然后我们会走很多路。筹备一次田野行动需要花几个月,不是十年;当我想从一块岩石取样的时候,伸手到背包里摸出岩锤,敲下一片,整个过程是几分钟的事,不是几周。回到实验室,我们用几天时间分析样本,不是像好奇号那样花上数月。在地球和在火星上一样,要通过大量练习才能把田野工作做好——但与火星上的难度不是一个级别。
  首先,光是搞明白如何让好奇号挥动锤子或钻头,就需要一大批出色的工程人员。他们在加州理工学院的喷气推进实验室,用好奇号的“双生姐妹”练习了几年,测试长达数万行的计算机程序,以之驱使2米长的机械臂完成任务要求的几百个动作,确保它能把30公斤重的钻头放在不过豌豆大的目标物上,动作轻柔得像一片羽毛。我们试钻了好几十块真岩石,又制造假岩石来试钻,因为我们担心火星上的岩石可能不一样。那里的天气肯定会不一样。每日里的温差有100摄氏度,会让包括钻头在内的整座火星车时胀时缩,所以我们必须找到防止它卡死的办法。我们还发愁钻洞产生的粉末会堵住车载化验室中微细的管道和滤网。许多细节都让我们心中忐忑。
  接着,在经历过著名的“惊怖七分钟”——“天空起重机”把好奇号轻轻放落火星地面的过程——之后,我们又心惊胆战地过了六个月。这可是造价25亿美元的崭新火星车,必须小心对待。我在地球上击石取样的时候,锤子偶尔会走偏,敲到握着凿子的那只手,大不了用个创可贴,过几天就好了。在火星上,我们可不希望钻子或冲击锤打到探测车上,永远不要。机械臂的关节构造可谓精益求精,成千上万行软件代码也经过了一再复查——但我们在真正尝试之前,仍不能确知它们在火星上的运作状况。别的不说,那儿的重力大约是地球上的三分之一,所以我们在加利福尼亚练习过的几十种行动,到了火星上又得重新练习,而且要一小步一小步地来。如果练习进行得不顺,有时真让人忍不住咆哮。但六个月之后,我们准备好在岩石上钻洞了。
  我们就像早期西方探险家寻找香料一样,为这宝贵的石头粉末费尽心机。我们到底在找什么?简而言之,好奇号在寻找生命可能曾存在于火星上的证据——可能曾养育微生物的环境,与可能是过去的微生物所制造的有机分子。我们并非在找生命本身;若要探测生物,好奇号上的科研仪器还不能胜任。它的工作是帮助我们确定,下一次太空任务应在何处搜寻生命。
  可供生命栖息的环境包括三大要素:水,能源,以及生命的基本构成元素——譬如碳。以前的太空任务已证实,火星上曾有液态水。轨道探测器从空中拍到了远古河谷;登陆的火星车找到了晶体结构含水的矿物。好奇号正在探测另外两大要素。由于今日的火星地表已不能支持生命存在,我们便去找远古形成的岩石,它们保有火星更潮湿、更接近地球时期的地质纪录。我们预期会在盖尔陨坑中央的夏普山沉积层中找到这样的石头。但好奇号在距离登陆地点不远处就遇上了一些,于是我们从那里开始钻探。
  我们必须通过钻探才能取得好样本。钻头可以触及岩石内部的材料,其退化程度较低,更有可能容纳对远古环境的忠实纪录。地球的远古环境是我二十多年来的研究焦点,经验告诉我,要找到这样一份纪录有多难——尤其当你要寻找可能由古生物制造的有机分子时。
  即便是在地球——我们知道它在几十亿年前就已富有生机——古生物的化学痕迹也只可见于寥寥几个地点。此事的悖论在于:水是生命不可或缺的成分,却也有着摧毁有机分子的力量。我们搜寻生命的那些地方都曾有水流过,水提供矿物质使沙砾或淤泥聚成岩石,却常常抹去了生命留下的有机痕迹,唯有少数情况例外。在地球上,我们已学会如何猎取这些例外。虽然希望不大,我们仍盼着好奇号能在火星上发现有机分子。非生命过程也能制造出有机分子,所以即便找到它们,也不能证明火星上曾有过生命。但如此一来,我们就能知道向哪里进一步探寻。
  我们钻探的第一块岩石就已证实,火星有过可供栖居的条件。那是一块平整的泥岩,内部蔓延着某种矿物质的脉络,是在水中形成的。好奇号完成的分析表明,当时水的酸度对生命而言不算过高——应该是可以饮用的。水中含有硫化合物,这对地球上有的微生物而言可以用作能量来源;此外也含有碳成分。岩石可能形成于30亿年前的一个池塘中,我们还不敢说那池塘当时是生命的家园——只能说它有条件是。
  了解更多,请点击进入华夏地理官网。

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