【博科园-科学科普（关注“博科园”看更多）】2020年7月美国宇航局火星探测计划最新的火星2020探测器将开始其漫长的火星之旅。在机遇和好奇号漫游者的追逐下，火星2020探测器将尝试回答我们关于火星的一些最紧迫的问题。其中最重要的是：火星是否有适宜居住的条件，以及是否存在微生物。
概念图描绘了美国宇航局火星2020探测器研究其周围环境。图片版权：NASA
为此2020年火星探测器将获得火星岩石的钻孔样本，并将它们放在缓存中。未来的载人任务可能会取回这些样本并带回地球进行分析。然而，在最近的一项声明中，美国国家航空航天局(NASA)表示，火星上的一颗流星将在2020年搭载火星探测器返回火星，该探测器将用于校准探测器的高价值激光扫描仪。这种激光扫描仪被称为扫描可居住环境，具有拉曼和发光的有机物和化学物质(SHERLOC)仪器。激光的分辨率能够照亮岩石样本中最精细的特征，包括石化微生物。但是为了达到这个目的，激光需要一个校准目标，以便科学团队能够微调它的设置。
在漫游者的机器臂上，SHERLOC使用光谱仪、激光和照相机来寻找有机物和矿物质，这些有机物和矿物质已经被水环境所改变，可能是过去微生物生活的标志。图片版权：NASA
通常这些校准目标包括岩石、金属或玻璃碎片，这些样本是复杂地质历史的结果。然而，在解决SHERLOC的校准需要时，JPL科学家提出了一个相当有创意的想法。在数十亿年的时间里，火星曾经历过撞击，将其表面的碎片送入轨道。在某些情况下这些碎片以陨石的形式来到地球，其中一些已经被确认。虽然这些陨石很罕见，与火星2020探测器收集的地质多样性样本并不相同，但它们非常适合于目标实践。
正如喷气推进实验室的卢瑟·比格尔，SHERLOC的首席研究员，在最近的NASA新闻声明中说：我们正在研究的是如此精细的尺度，由于温度的变化，甚至是漫游者落在沙地上，导致轻微的失调，需要纠正目标。通过研究仪器如何看到一个固定的目标，可以理解它将如何看到火星表面的一部分。在这方面，2020年火星探测器是在好公司。例如“好奇号”使用其化学和照相机(ChemCham)仪器，它依靠激光诱导的击穿光谱(LIBS)来确定岩石和土壤样品的元素组成。同样机遇号探测器的微型热发射光谱仪(Mini-TES)允许这种探测车从远处探测岩石成分。
美国国家航空和宇宙航行局火星2020任务的Rohit Bhartia持有一块陨石科学家已经确定来自火星的部分。图片版权：NASA/JPL-Caltech
然而SHERLOC是独一无二的，它将是第一个使用Raman和荧光光谱的仪器部署到火星。拉曼光谱包括在可见光、近红外或近紫外范围内的光，以及测量光子的反应。根据能量水平上下移动，科学家能够确定某些元素的存在。荧光光谱依赖于紫外激光以激发碳基化合物中的电子，这些化合物在生命存在(即生物签名)发光时产生化学物质。SHERLOC还将拍摄它所研究的岩石，这将使科学团队能够绘制出火星表面的化学特征。
为了达到的目的，SHERLOC小组需要一个足够坚固的样本来承受发射和着陆引起的剧烈震动。还需要一种含有正确的化学物质来检测SHERLOC对生物特征的敏感性。在约翰逊航天中心和伦敦的自然历史博物馆的帮助下最终决定了一份来自于阿赫米尔008陨石的样品（SaU008)。这颗陨石是1999年在阿曼发现的，它更坚固，其它的样本可以被切成薄片，而没有其它的陨石剥落。因此SaU008将是第一个火星陨石样本，帮助科学家寻找火星上过去的生命迹象。这也将是第一个火星陨石返回到火星表面——尽管技术上不是第一个被送回火星。
氧气等离子体清洁器，从它表面去除有机物。图片版权：NASA / JPL-Caltech
这一荣誉归于Zagami，这是1962年在尼日利亚获得的一块陨石，它在1999年被火星全球测量师(MGS)送回火星。这一任务在2007年结束，所以这一大块已经在火星轨道上漂浮。此外“火星2020”超级摄像机的团队还将在自己的校准测试中加入火星陨石。随着少量的SaU008，火星2020有效载荷将包括先进材料的样品。除了用于校准SHERLOC，这些材料还将被测试，以了解它们是如何抵御火星的天气和辐射的。如果它们能在火星表面生存下来，那么这些材料就可以用于为未来的宇航员制造太空服、手套和头盔。
在约翰逊航天中心(Johnson Space Center)，一名SHERLOC的联合调查员兼外太空材料策展人马克·弗里斯(Marc Fries)说：SHERLOC仪器是为人类太空飞行做准备和对火星表面进行基础科学研究的宝贵机会。它为我们提供了一种方便的测试材料的方法，当他们到达火星时，这些材料将会使未来的宇航员安全。随着每一个机器人任务被送到火星，美国国家航空航天局和其他太空机构正在努力工作，宇航员的靴子最终将在火星上着陆。当第一次载人火星任务完成时(预计在2030年)，他们将追随一些真正无畏的机器人探索者的足迹！
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参考：NASA
作者：Matt Williams
内容：经“博科园”判定符合今主流科学
来自：Universe Today
编译：中子星
审校：博科园
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