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回顧:人類為啥至今沒有把火星土壤帶回地球?是不敢,還是帶不了?

2024-10-10科學

火星 ,作為太陽系裏距太陽第四近的行星,表面是 由赤鐵礦覆蓋所形成的赤橘色 ,因此被稱為「紅色星球」。自古以來,人類對於火星的重視程度都很高,在歐洲古羅馬神話中,火星被視為勇猛的「戰神」。而在中國古代,火星因其發出的紅色光芒被視為「災星」。

事實上,火星發出的紅色光芒與災禍並無聯系,這是因為火星表層的 紅色氧化鐵在風化作用下形成砂礫 ,這些沙礫在風的驅動下又席卷為 「紅色沙塵暴」 ,充盈的氧化鐵在太陽光的直射下,就會發出紅色的光芒。

在人類科技高度發達的現代,人類對於火星的了解愈發深入。自上世紀60年代蘇聯第一次向火星發射探測器火星1A號起, 人類向火星發射的各個探測著陸器和軌域飛行器總共不下四十多次 但從未真正把火星土壤帶回過地球

按理說,火星土壤的樣本對於我們研究火星有著非常重要的價值和意義,為什麽至今沒有進行把火星土壤帶回地球的嘗試?同樣作為人類探索天體的另一個熱門目的地 月球 ,人們就從上面 帶回來了不少的巖石土壤 ;那麽對於火星的土壤,科學家 究竟是不敢帶,還是帶不了?

火星-生命的希望

我們先來看一個問題:人類如此執著於探測火星, 火星究竟有什麽特別之處?

從探測的可行性來講,人類在研究月球之後的下一個目的地其實是 離地球更近的金星 。但是根據探測數據顯示, 金星的星球環境十分惡劣 ,充斥著達 四百多度的高溫和高壓 ,甚至還伴隨著對金屬探測器十分致命的 酸雨 ,堪稱 煉獄之星 ,因此並不具備合適的探測條件。

於是人類轉而將希望投向另一顆紅色星球-火星, 火星與地球的距離較近,大氣以二氧化碳為主 ,地形復雜,北低南高,遍布坑谷沙丘,甚至存在數量高達 幾千條的幹涸河床 ,而河床上的鵝卵石也留存有被水流沖刷的痕跡,地表下也存在大量的 水冰 ,甚至出現過類似 地下水 湧出的現象。

大量的證據表明, 在幾十億年前,火星與地球氣候十分相似,甚至短暫地出現過湖泊與海洋 ,但未知的原因導致了它們的消失,這給了我們 保護地球氣候 的重要啟發。

據推測, 火星的兩極也全都被冰體覆蓋 ,為其水源的創造形成了可能性。科學研究證明,如果南極冰冠全部融化,其 水資源可覆蓋至整個星球 ;而 火山噴發 也有可能 使火星地表下的冰水釋放出來 ,填滿火星表面的溝壑河床。

水是生命之源, 為外星生命的孕育和人類文明的延續都帶來了可能性 ,而火星不僅有水的存在,其星球環境也與地球最為相似。不僅如此,火星與地球環境的差異也為新技術提供了研究實驗的環境。因此,火星探測的價值十分顯著,並且有希望成為 人類移民的最佳目的地

人類探測火星之路

火星具有讓生命誕生和延續的希望,因此人類從未停下探索火星的腳步。

在人類向月球發射的數十艘探測登陸器以及軌域衛星裏,有 三分之二的任務都不幸失敗 ,但人類對火星的探測並沒有因為不斷的失敗而止步,在上個世紀七十年代美國發射的 水手9號環火星探測車 ,終於取得了 圓滿的成功 ,並在一年的工作期內向地球發回了 七千多張覆蓋火星表面百分之八十的照片 ,還對火星的兩顆衛星進行了探測,由此,人們正式開啟了對於火星的研究和探索。

人類最初探測火星時,只有一片死寂的荒漠粉碎了人類對於火星文明的美好幻想。但隨著後來探測水平的不斷發展,在火星發現的 流水遺跡 地下水 又給科學家們帶來了新的希望和興趣。

直到09年NASA利用 高分辨率電子顯微鏡 ,對南極洲發現的 火星隕石 進行觀測分析證明,該隕石有 25%由細菌組成 ,這無疑是 火星曾有生命存在的鐵證 ,由此火星又一次引發了全世界的關註,有關火星生命的探討話題也引發熱議。

2010年,俄羅斯展開了世界首個模擬火星之旅實驗,用以將來人類真正登陸火星積累經驗。2021年, 中國「天問一號」探測器與「祝融號」火星車也順利完成了火星探測任務 。NASA也擬定了 載人登陸火星計劃 ,在未來或許能夠讓太空人登陸火星進行長達16個月的工作和生活。

而人類探測火星,其主要目的在於對火星進行地質特征的探測,以研究了解和還原火星的演化過程,其中包括對 火山噴發、磁場、巖石 等多個地質元素的分析。因此,作為火星地質一部份的火星土壤樣本研究就具有十分重要的意義。

火星土壤?沒那麽簡單

那麽,人類在探測火星上似乎已經積累了足夠多的經驗, 那為什麽從來不把火星土壤帶回地球呢? 其實作階段最主要的原因,就是 人類科技還遠遠達不到火星取樣並返回地球的程度 ;將火星土壤帶回地球這件事,可沒我們想象的這麽簡單。

火星相比月球,其「征服難度」要大得多。從軌域執行來說, 火星執行到地球最短的距離都需要26個月 ,且從地球到火星的距離按照目前 人類飛行器 的速度來講 至少也需要半年 。遙遠漫長的路途對於飛行器的 發射燃料和訊號傳輸 都是一個 考驗

且作為氣候環境與地球極為接近的星球,它同樣有 大氣層和重力 ,這使得火星上的探測器如果要往返地球,就需要 比平時多突破一次大氣層阻力和重力的阻礙 ,也就是說,如果探測器要離開火星回到地球,則需要配備 推力火箭 。但我們現如今科技樹還沒有點到能做出火星推力火箭的程度,因此去往火星的探測器和火星車都只有 「單程票」 有去無回 ,更別提將火星土壤的樣本帶回地球了。

不過,雖然不能將火星土壤帶回地球,那我們可不可以 透過火星表面的探測器現場對火星土壤進行取樣分析 ?這樣就不用非要把火星土壤回地球才能進行科學研究了,遠端操控一樣可以達到目的。

遺憾的是, 當前探測器采集火星樣本的技術並不成熟 。在2020年,美國毅力號就對火星土壤的采樣做出了首次嘗試。 毅力號透過一大一小的兩個機械臂,試圖鉆探火星表層土壤,並用特制試管對其進行抓取 。但遺憾的是,由於技術上的細節問題,探測器並沒有成功采集到火星土壤,試管中 空空如也

那麽,人類如此執著取得的火星土壤究竟是未來希望還是「潘朵拉魔盒」呢?

火星土壤雖然能給人類帶來非常大的科研價值,但是也可能存在一些人類未知的 微生物病毒 ,由於其生存的火星環境與地球環境不同,而又有各方面證據表明其生命跡象的可能性,這導致土壤中的生物特性是非常難以預料的。貿然帶回地球,也許會像開啟了「潘朵拉魔盒」, 給人類和地球帶來的變化和影響不得而知

火星開發的可能性

當然,無論是現如今階段對於取得火星土壤樣本的不斷努力,還是在火星探測技術上的研究進步,其最終目的都是為了 完成對火星各項資源的開發利用 。雖然以我們人類現在的科學技術來看距離開發火星還有很長的一段距離,但是我們也應該對火星的未來抱有一定期待和想象,也許這些想象就會在不遠的未來成為現實。

提到火星開發,其主要發展方向為 能源開發和移民基地 。基於火星液態水的存在,將火星變為適宜人類居住的基地成為一個美好設想。而對建造火星基地,實作生態移民十分感興趣的私人航天集團Space X總裁 馬斯克 ,就十分有信心地表示將 在2050年之前,利用飛船將100萬人送上火星,並打造一座真正的火星城市

火星城市的想法看似過於超前,天馬行空,但是, 如今登陸月球都已經成為了現實,那火星移民還會遠嗎? 很多研究人員都認為在未來50年內實作火星移民還是具有一定的可能性,而能夠 提供充足水源和能源的采礦機器人則會成為移民火星的關鍵

在此之前,會讓太空人攜帶核武器前去「開路」。 利用核武器炸開火星的南極冰冠,而爆炸瞬間產生的高溫也會將冰融化成水 ,水的本身可以用來 發展農牧業,生產食物原料 。除此之外。利用水產生 氫氣和氧氣 ,以 維持人類呼吸 。而水的蒸發也能順便 改善火星上的大氣環境 ,使其變得更加適宜人類生存。

現如今,技術人員已經開發出了一種 新型鹽水電解系統 ,並在模擬火星大氣環境的實驗室裏進行了測試,這種系統能 將火星表面的含鹽水分解為可供呼吸的氧氣和用來當做燃料的氫氣 ,以支持太空人在火星上的生存和探索。而這種新的技術也使得人類離火星開發更近了一步。

結論

雖然以我們現在的科技發展水平,將火星土壤帶回地球都難以實作。但是基於火星的獨特性和人類對於未知求知探索的本能,我們也在 不斷努力和嘗試新的技術,逐漸加深人類對於火星的了解

相信在未來科技高度發達的時代,經過對火星 生態環境的改造 基礎設施的建設 ,科技改造火星成為 人類移民星球 的一大目標能夠變成現實。屆時,火星不再只是遠在天邊的一顆紅色星球,而是我們人類得以延續的下一個家園。