火星小可爱“祝融号”传回大量地质数据

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火星小可爱“祝融号”传回大量地质数据

Original Nature Portfolio Nature Portfolio  2021-12-13 12:40

原文作者：Smriti Mallapaty

天问一号和祝融号传回的数据揭示了火星北半球“无人问津”地区的重要线索。

中国内地和香港澳门的30余名科学家正在马不停蹄地处理祝融号火星车和天问一号环绕器传回的数据。多项研究现已发表，但研究者表示，之后数周、数月还将涌现更多的成果，帮助我们进一步了解火星北半球的气候、地质和历史。

中国科学院国家天文台负责接收这些来自太空的数据。2021年9月以来，国家天文台发布了近200GB的数据，这些信息是今年2至6月期间由祝融号和天问一号上搭载的8台设备采集的。这些设备包括多台相机、一个雷达系统，多个火星气象测量仪和一个激光光谱仪。

火星地表的一些特征，如疑似沉积物和泥火山等，暗示了这里曾有流水存在（参见：体重轻、跑得快：地质学家纷纷为祝融号指路）。为此，科学家试图搜寻火星地表下曾存在水冰的线索。正在分析其中部分数据的香港理工大学行星科学家吴波认为，这或许能提供火星上曾存在古代海洋的证据，“具有重大科学意义”。

祝融号7月拍摄的这张照片捕捉到了将其安全送达火星的降落伞和进入舱的部分设备。来源：中国国家航天局

今年2月，天问一号进入环火轨道。5月，天问一号向火星投放了着陆器，上面搭载的祝融号成功降落在火星上的一个广阔盆地——乌托邦平原。祝融号最初的设计使用寿命为3个月，目前已开始超期服役。祝融号在4个月内行进了1000多米，不仅造访了科学家有意考察的火星地貌，还“路过”了帮助其落火的部分进入舱和废弃的降落伞。

通信中断

9月，祝融号在国家航天局的遥控下进入休眠，因为此时从地球看，火星跑到了太阳背面，这会导致通信中断。不过，祝融号于10月再次被唤醒，此后又行驶了200米，这次前进的目标是可能曾是古代海洋的海岸线。

为期1个月的“失联”让中国各个研究机构的科学家得以腾出工夫分析数据。其实，早在今年3月，一些研究者已经拿到了天问一号拍摄的火星图像；国家航天局也公开了一些祝融号在降落过程中以及在火星表面拍摄的图片和视频。不过，科学家目前正在研究9月公布的数据，这批数据的体量要比3月的那批大得多。

这批数据包含祝融号地形导航相机拍摄的图像（参见：祝融号高清照片来了：航拍、自拍、卫星图，样样俱全）；温度、气压、风速等气候数据；激光光谱仪采集的火星岩石、土壤、沙丘的化学组成信息；还有次表层探测雷达采集的火星地下信息。

在此之前，除了国家航天局公开的一些影像资料外，此次火星任务公布或发表的研究成果并不多。研究者认为这是因为处理和清洗数据需要时间。

丹麦哥本哈根大学的行星科学家潘路解释道，这个步骤可以保证数据的可靠性，排除载荷设备发出的干扰。这是中国首次向其他行星表面发射探测器，所以进度自然也会比美国国家航空航天局（NASA）的最新火星任务要慢一些。潘路说：“既然是第一次，总有个学习的过程。”

澳大利亚昆士兰科技大学的天体生物学家David Flannery正与中国科学家进行联系，他认为任务团队的数据管理方法可能也推迟了新成果的发表。David Flannery还参与了NASA的毅力号火星任务。毅力号的每个载荷都是由不同团队设计的，这些团队可以提前几个月独享其设计载荷的数据，之后再向所有人开放。

但是在中国国家航天局的模式下，祝融号和天问一号上全部载荷采集的数据都要先经由国家天文台的处理，再提供给任务相关的科研团队。

在国家航天局7月发布的这张照片中，缓缓降落在火星地表的着陆器拍下了头顶的降落伞。来源：国家航天局

分析提速

目前已有两篇论文发布。9月下旬的一篇预印本论文[1]分析了祝融号车轮行进过程中搜集的图像和摩擦力数据。研究显示，祝融号碾过区域的特征类似于地球上质地紧密的沙质土壤。

中国地质大学（武汉）的行星科学家肖龙也在进行自己的研究。他表示，这项研究“为确定火星表层土壤的性质提供了很有用的数据”，有助于了解火星表面土壤和尘埃的形成。

另一项研究[2]于8月发表，该研究借助天问一号拍摄的高分辨图像，准确定位了祝融号的火星坐标。研究人员认为今后还会有更多的成果问世，包括一些关于该区域地形的研究。

这些数据目前仅向直接参与该任务的研究人员公开，但吴波表示，未来这些数据将由国家天文台向公众和国际社区开放。

这样或许能加快分析速度。Flannery认为，公开以后，经验更丰富的火星科学家就有可能尽早确定值得研究的地貌特征及其研究价值。他说：“地质学家只擅长于自己曾见过的岩石，但火星的有些地方很不寻常。”

任务的下一步

目前来说，祝融号将继续探索火星，就像NASA的一些火星探测器那样，其服役时间可能会达数年之久。

与此同时，天问一号的工作也进行得如火如荼，不久前刚进行了一次轨道修正。此前，天问一号的主要职责是承担祝融号和地球的中继通信；轨道修正后，天问一号还将独立开展火星观测。北京大学的行星科学家法文哲正在分析祝融号的雷达数据，他说，11月11日，国家航天局部署了天问一号的雷达天线并开始了测试。

11月上旬，中国国家航天局与欧空局（ESA）开展合作，共同测试欧空局的火星快车号轨道器是否能为祝融号和地球担任中继通信。潘路认为，在与中国增加国际合作方面，这次的试验是“可喜的一步”。

随着祝融号继续在火星漫游，吴波表示，他和他的团队总结了具有重要科研价值的火星地表特征，并在此基础上对未来的数据采集提出了建议。

参考文献：

1.Ding, L. et al. Preprint at Research Square https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-836162/v1 (2021).

2.Wan, W. et al. Remote Sens. 13, 3439 (2021).

原文以China’s Mars rover has amassed reams of novel geological data为标题发表在2021年11月30日《自然》的新闻版块上