“凤凰”号火星探测器

“凤凰”号火星探测器

水是地球生命之源，所以，探索地球以外的生命，很多是围绕对是不是存在水进行的。“凤凰”号探测器在火星表面发现了可能是水的痕迹，当然引起了全世界的轰动。

“凤凰”号火星探测器于美国东部时间2008年5月25日19时53分（北京时间5月26日7时53分），在火星北极成功着陆。

“凤凰”号探测火星上的水

“凤凰”号于2007年8月从美国佛罗里达州卡纳维拉尔角发射，经过4.22亿英里（约6.79亿千米）的长途跋涉才来到火星。按计划，凤凰号将在火星实施为期90天的探测任务，以对之前尚未探测过的火星北极地区展开勘测，据认为此处可能有大量冰藏在地表下面。“凤凰”号将研究冰是否融化过，寻找北极永冻土中有机化合物的踪迹，以确定火星是否曾经出现过生命。

与利用安全气囊反弹到降落地点的姊妹火星漫游者“勇气”号和“机遇”号不同，“凤凰”号着陆器是利用反冲火箭下降，能更加准确地降落在预定地点。这种降落方法也更适用于更加沉重的飞船降落，美国宇航局需要利用这种方法支持可能的人类火星探索。从历史上来看，55%尝试着在火星表面降落的努力都以失败而告终，而“凤凰”号利用的着陆方法已经有32年没有尝试过。

“凤凰”号的设计寿命为90天，在火星上探测的时间绝对不会有“勇气”号和“机遇”号那么长。这是因为“凤凰”号上的太阳能电池板不能产生足够多的能量，令其安然度过火星冬天。

成功着陆后，重约350千克的“凤凰”号将在原地等候15分钟，待着陆掀起的尘埃物质落定，将展开太阳能电池板，升起气象天线杆，将周围环境的第一批照片传回地面。在接下来的几个火星日，“凤凰”号将检查机载仪器，伸展机械臂铲起第一堆火星土壤样本。一个火星日约比地球上的一天长40分钟。在度过第10个火星日之前，“凤凰”号将进入“挖掘”阶段，每天有2小时用来挖土壤，这个阶段占据此次任务的绝大部分时间。

“凤凰”号在火星工作的模拟图

“凤凰”号与在火星上经历尘暴考验的“勇气”号和“机遇”号火星车风格迥异。2004年登陆火星的这对孪生火星车，作业方式是在火星靠近赤道区域的表面漫游，而“凤凰”号将会采取在火星北极地区“蹲点”的方式，固定在一个地方不动。

2002年，美国“奥德赛”号探测器曾在火星北纬65度以北发现大范围冻水层存在的证据。“凤凰”号就是奔着这片冻水层而去的。

科学家猜测，冻水层可能是火星远古海洋的冰冻残留物，也可能是火星大气层中的水蒸气散播到地表之下形成的，或者是远古巨大冰原后退时遗留下来的。

人类发射的火星探测器迄今均未在火星干旱的表面发现水存在的痕迹。“凤凰”号“探冰”的一个重要目的，是探测火星极地的地下冰是否存在融化并创造出一个湿润的“地下小环境”的可能。

“凤凰”号的设计很独特，由3条腿支撑，机械臂长20英尺（约6.1米），由铝和钛两种材料制成，工作起来像一台反铲挖土机，一铲下去能在火星上挖出20英寸（约50.8厘米）深的沟，接着旋转就能将土壤样本取出。尽管“凤凰”号不具备直接探测火星过去或当前生命形式的功能，不过科学家仍然希望能揭开火星北极圈是否含有适合微生物生存的迹象之谜。

科学家一般认为，融化的冰水以及有机物质和稳定热源是生命存在的三要素。为了避免“凤凰”号无意之中将地球有机物带到火星，技术人员对“凤凰”号经过干热处理和精确清洗，使其表面微生物数量降至最低。作为防污染的举措之一，机械臂还被封存于特殊材料之中。

“凤凰”号上的7种探测工具是：

长达2.35米机械挖掘臂，可以垂直向下深挖到火星地表下半米处的土壤，并将样本递送到两部分析仪器中。

安装在机械臂末端的挖掘铲上的机械臂照相机，可以拍摄土壤以及土壤中冰的特写图像。

热量和释出气体分析仪可将土壤样本放在一个微型烤箱中加热，并测量随着温度上升，样本中水蒸气、二氧化碳及挥发性有机物的变化。

显微镜以及电化学和传导性分析仪器。显微镜主要用于分析矿物颗粒样本，分析细度可达到一根头发的1/1000。电化学分析仪用于分析一些化学特性，如是否有溶解的盐分存在、土壤酸碱度等。位于机械臂上的传导探测器则可以检查土壤的热量及电传导特性。

立体照相机绑在“凤凰”号的一根桅杆上，可拍摄着陆点地形的高清晰度彩色立体图像。

气象站可以监测火星大气层的尘埃、温度等变化。

火星降落成像仪可在着陆时动态拍摄火星着陆位置的地质情况。

2008年6月15日，“凤凰”号探测器在挖掘火星表面的红土时发现了一些发亮的小方块，在阳光的照射下，4天后这些小方块消失了。2008年6月20日，美国航空航天局（NASA）科学家正式宣布，“凤凰”号火星着陆探测器在着陆地点附近挖到的发亮物质是冰冻水，从而证实火星上的确存在水。这也是人类通过探测器在地球以外首次获得冰冻水样本。

“凤凰”号探测任务负责人、美国亚利桑那大学的科学家彼得·史密斯在新闻发布会上说：“我们已经找到证据，证明这些坚硬的明亮物质的确是冰冻水，不是其他什么物质。”

科学家已经排除了这些小方块是干冰或盐的可能性。因为盐不会蒸发；而二氧化碳需要更低的温度才能变成固态（干冰）。在“凤凰”号着陆地点目前白天的温度大概是零下32℃，晚间是零下80℃。在火星稀薄的大气中，干冰需要更低的温度。彼得·史密斯说，在火星上，水的沸点只有4℃，水在很低的温度下就会迅速蒸发。

“凤凰”号发现冰冻水

美国航空航天局科学家同时透露，“凤凰”号机械臂2008年6月19日在挖掘时碰到了坚硬的表层，科学家判断这很可能是更大的冰层。

科学家称，他们要探索的真相不仅仅是在火星上找到水，还要探寻火星上的矿物质、化学成分和有可能的有机化合物。

“凤凰”号火星探测器探测到来自火星云层的降雪，而且找到了火星上曾经存在液态水的最新证据。“凤凰”号上一个用来收集火星大气层和火星表面相互作用的激光设备已经探测到火星降雪，降雪来自“凤凰”号着陆点上空大约4千米的火星云层，数据显示降雪在到达火星表面前已经气化。

负责“凤凰”号气象检测系统的加拿大约克大学教授吉姆·怀特威说，火星上下雪的景观从来没有被发现过，科学家未来将寻找可能降落火星表面的降雪。

除了首次发现降雪，“凤凰”号还找到了火星上存在碳酸钙和黏土的线索。碳酸钙是石灰石的主要成分，在地球上，绝大部分碳酸盐和黏土只有在液态水的作用下才能形成。这些证据来自“凤凰”号上的热力与释出气体分析仪及电化学传导性显微镜分析仪。

“凤凰”号采集到的火星土壤样本被装入“热力与释出气体分析仪”进行加热，结果释放出无色气体，经质谱仪分析，这种气体就是二氧化碳，而且释放气体的温度与大家熟知的碳酸钙释放二氧化碳温度一致。通过电化学传导性显微镜分析仪检测，发现土壤样本中钙的浓度与碳酸钙缓冲液的钙含量一致。此外，通过“凤凰”号上的原子力显微镜分析，土壤中有一些表面光滑的微粒，这些微粒与黏土十分相像。

“凤凰”号将火星土壤样本放入烧杯内的水里溶解。经过一番浸泡和搅动，“凤凰”号将可以测试溶液的各种特征，去了解火星土壤的特性。“凤凰”号携带了4个烧杯用以研究火星土壤，每一个只使用一次。每个烧杯内表面安装了26个传感器，作为一种“电子舌头”去辨别火星土壤的“味道”。

“凤凰”号用机械臂上的铲子在一个名叫“仙境”的地方铲冰土，证实在一个沟壑内就可以获得表层土、表层土下面的土以及冰冻土的样本。

科学家确信，“凤凰”号在“仙境”延伸出来的一条沟里拥有完整的火星土截面。通过接触冰土，“凤凰”号上的机械臂证明自己能抹平土壤和冰交界处的土层，暴露出土壤下冰层平坦的面。现在科学家可以继续实施挖掘和将样本输送到“凤凰”号携带的分析仪器中的计划。科学家还将对样本进行试验，确定土壤中的一些冰在过去更温暖的气候环境中是否曾呈现液态。

这是实现“凤凰”号任务的既定目标的一个鼓舞人心的步骤，此次任务的目的是全方位研究火星的水的历史，确定火星北极土壤是否可以支持生命存在。在登陆火星后的第33天，即6月28日，美国宇航局的“凤凰”号火星登陆器拓宽了“白雪公主”沟槽并刮起了几小堆冻土。科学家们表示，这些刮下来的碎屑正是该登陆器分析仪希望得到的土样。

“凤凰”号机械臂利用铲子上的刀片在埋在表面下土壤下面的冰层中刮了50次。然后，机械臂将这些碎屑堆成几个10～20立方厘米的小堆，每个小堆包含2～4茶匙左右的碎屑。刮削造成了一个大约2毫米深的格子。

6月29日，科学家们在“表面立体成像仪”拍下的照片中看到了这些碎屑，一致认为它们含有“冰层和土壤分界面接近完美的样本”，并命令机械臂铲起一些碎屑用仪器进行分析。

铲子首次把纹理相当细密的物质撒到热力与先进气体分析仪上。这个分析仪带有小型烤箱，用于烘烤和嗅探土壤，看是否含有像水一样的挥发性成分，从而确定冰的融点。

“凤凰”号的总体任务将是：挖掘在表面下土壤下面结成冰的水；触摸、查看、蒸发、嗅探土壤和冰，查明火星上是否存在过液态水；确定火星北极土壤是否可以支持生命，并通过极地全景镜头研究火星气候。“凤凰”号在火星土壤没有发现任何生命迹象。