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回顾:人类为啥至今没有把火星土壤带回地球?是不敢,还是带不了?

2024-10-10科学

火星 ,作为太阳系里距太阳第四近的行星,表面是 由赤铁矿覆盖所形成的赤橘色 ,因此被称为「红色星球」。自古以来,人类对于火星的重视程度都很高,在欧洲古罗马神话中,火星被视为勇猛的「战神」。而在中国古代,火星因其发出的红色光芒被视为「灾星」。

事实上,火星发出的红色光芒与灾祸并无联系,这是因为火星表层的 红色氧化铁在风化作用下形成砂砾 ,这些沙砾在风的驱动下又席卷为 「红色沙尘暴」 ,充盈的氧化铁在太阳光的直射下,就会发出红色的光芒。

在人类科技高度发达的现代,人类对于火星的了解愈发深入。自上世纪60年代苏联第一次向火星发射探测器火星1A号起, 人类向火星发射的各个探测着陆器和轨道飞行器总共不下四十多次 但从未真正把火星土壤带回过地球

按理说,火星土壤的样本对于我们研究火星有着非常重要的价值和意义,为什么至今没有进行把火星土壤带回地球的尝试?同样作为人类探索天体的另一个热门目的地 月球 ,人们就从上面 带回来了不少的岩石土壤 ;那么对于火星的土壤,科学家 究竟是不敢带,还是带不了?

火星-生命的希望

我们先来看一个问题:人类如此执着于探测火星, 火星究竟有什么特别之处?

从探测的可行性来讲,人类在研究月球之后的下一个目的地其实是 离地球更近的金星 。但是根据探测数据显示, 金星的星球环境十分恶劣 ,充斥着达 四百多度的高温和高压 ,甚至还伴随着对金属探测器十分致命的 酸雨 ,堪称 炼狱之星 ,因此并不具备合适的探测条件。

于是人类转而将希望投向另一颗红色星球-火星, 火星与地球的距离较近,大气以二氧化碳为主 ,地形复杂,北低南高,遍布坑谷沙丘,甚至存在数量高达 几千条的干涸河床 ,而河床上的鹅卵石也留存有被水流冲刷的痕迹,地表下也存在大量的 水冰 ,甚至出现过类似 地下水 涌出的现象。

大量的证据表明, 在几十亿年前,火星与地球气候十分相似,甚至短暂地出现过湖泊与海洋 ,但未知的原因导致了它们的消失,这给了我们 保护地球气候 的重要启发。

据推测, 火星的两极也全都被冰体覆盖 ,为其水源的创造形成了可能性。科学研究证明,如果南极冰冠全部融化,其 水资源可覆盖至整个星球 ;而 火山喷发 也有可能 使火星地表下的冰水释放出来 ,填满火星表面的沟壑河床。

水是生命之源, 为外星生命的孕育和人类文明的延续都带来了可能性 ,而火星不仅有水的存在,其星球环境也与地球最为相似。不仅如此,火星与地球环境的差异也为新技术提供了研究实验的环境。因此,火星探测的价值十分显著,并且有希望成为 人类移民的最佳目的地

人类探测火星之路

火星具有让生命诞生和延续的希望,因此人类从未停下探索火星的脚步。

在人类向月球发射的数十艘探测登陆器以及轨道卫星里,有 三分之二的任务都不幸失败 ,但人类对火星的探测并没有因为不断的失败而止步,在上个世纪七十年代美国发射的 水手9号环火星探测器 ,终于取得了 圆满的成功 ,并在一年的工作期内向地球发回了 七千多张覆盖火星表面百分之八十的照片 ,还对火星的两颗卫星进行了探测,由此,人们正式打开了对于火星的研究和探索。

人类最初探测火星时,只有一片死寂的荒漠粉碎了人类对于火星文明的美好幻想。但随着后来探测水平的不断发展,在火星发现的 流水遗迹 地下水 又给科学家们带来了新的希望和兴趣。

直到09年NASA利用 高分辨率电子显微镜 ,对南极洲发现的 火星陨石 进行观测分析证明,该陨石有 25%由细菌组成 ,这无疑是 火星曾有生命存在的铁证 ,由此火星又一次引发了全世界的关注,有关火星生命的探讨话题也引发热议。

2010年,俄罗斯展开了世界首个模拟火星之旅实验,用以将来人类真正登陆火星积累经验。2021年, 中国「天问一号」探测器与「祝融号」火星车也顺利完成了火星探测任务 。NASA也拟定了 载人登陆火星计划 ,在未来或许能够让宇航员登陆火星进行长达16个月的工作和生活。

而人类探测火星,其主要目的在于对火星进行地质特征的探测,以研究了解和还原火星的演化过程,其中包括对 火山喷发、磁场、岩石 等多个地质元素的分析。因此,作为火星地质一部分的火星土壤样本研究就具有十分重要的意义。

火星土壤?没那么简单

那么,人类在探测火星上似乎已经积累了足够多的经验, 那为什么从来不把火星土壤带回地球呢? 其实现阶段最主要的原因,就是 人类科技还远远达不到火星取样并返回地球的程度 ;将火星土壤带回地球这件事,可没我们想象的这么简单。

火星相比月球,其「征服难度」要大得多。从轨道运行来说, 火星运行到地球最短的距离都需要26个月 ,且从地球到火星的距离按照目前 人类飞行器 的速度来讲 至少也需要半年 。遥远漫长的路途对于飞行器的 发射燃料和信号传输 都是一个 考验

且作为气候环境与地球极为接近的星球,它同样有 大气层和引力 ,这使得火星上的探测器如果要往返地球,就需要 比平时多突破一次大气层阻力和引力的阻碍 ,也就是说,如果探测器要离开火星回到地球,则需要配备 推力火箭 。但我们现如今科技树还没有点到能做出火星推力火箭的程度,因此去往火星的探测器和火星车都只有 「单程票」 有去无回 ,更别提将火星土壤的样本带回地球了。

不过,虽然不能将火星土壤带回地球,那我们可不可以 通过火星表面的探测器现场对火星土壤进行取样分析 ?这样就不用非要把火星土壤回地球才能进行科学研究了,远程操控一样可以达到目的。

遗憾的是, 当前探测器采集火星样本的技术并不成熟 。在2020年,美国毅力号就对火星土壤的采样做出了首次尝试。 毅力号通过一大一小的两个机械臂,试图钻探火星表层土壤,并用特制试管对其进行抓取 。但遗憾的是,由于技术上的细节问题,探测器并没有成功采集到火星土壤,试管中 空空如也

那么,人类如此执着取得的火星土壤究竟是未来希望还是「潘多拉魔盒」呢?

火星土壤虽然能给人类带来非常大的科研价值,但是也可能存在一些人类未知的 微生物病毒 ,由于其生存的火星环境与地球环境不同,而又有各方面证据表明其生命迹象的可能性,这导致土壤中的生物特性是非常难以预料的。贸然带回地球,也许会像打开了「潘多拉魔盒」, 给人类和地球带来的变化和影响不得而知

火星开发的可能性

当然,无论是现如今阶段对于取得火星土壤样本的不断努力,还是在火星探测技术上的研究进步,其最终目的都是为了 完成对火星各项资源的开发利用 。虽然以我们人类现在的科学技术来看距离开发火星还有很长的一段距离,但是我们也应该对火星的未来抱有一定期待和想象,也许这些想象就会在不远的未来成为现实。

提到火星开发,其主要发展方向为 能源开发和移民基地 。基于火星液态水的存在,将火星变为适宜人类居住的基地成为一个美好设想。而对建造火星基地,实现生态移民十分感兴趣的私人航天集团Space X总裁 马斯克 ,就十分有信心地表示将 在2050年之前,利用飞船将100万人送上火星,并打造一座真正的火星城市

火星城市的想法看似过于超前,天马行空,但是, 如今登陆月球都已经成为了现实,那火星移民还会远吗? 很多研究人员都认为在未来50年内实现火星移民还是具有一定的可能性,而能够 提供充足水源和能源的采矿机器人则会成为移民火星的关键

在此之前,会让宇航员携带核武器前去「开路」。 利用核武器炸开火星的南极冰冠,而爆炸瞬间产生的高温也会将冰融化成水 ,水的本身可以用来 发展农牧业,生产食物原料 。除此之外。利用水产生 氢气和氧气 ,以 维持人类呼吸 。而水的蒸发也能顺便 改善火星上的大气环境 ,使其变得更加适宜人类生存。

现如今,技术人员已经开发出了一种 新型盐水电解系统 ,并在模拟火星大气环境的实验室里进行了测试,这种系统能 将火星表面的含盐水分解为可供呼吸的氧气和用来当做燃料的氢气 ,以支持宇航员在火星上的生存和探索。而这种新的技术也使得人类离火星开发更近了一步。

结论

虽然以我们现在的科技发展水平,将火星土壤带回地球都难以实现。但是基于火星的独特性和人类对于未知求知探索的本能,我们也在 不断努力和尝试新的技术,逐渐加深人类对于火星的了解

相信在未来科技高度发达的时代,经过对火星 生态环境的改造 基础设施的建设 ,科技改造火星成为 人类移民星球 的一大目标能够变成现实。届时,火星不再只是远在天边的一颗红色星球,而是我们人类得以延续的下一个家园。