作者:甘晓 来源:中国科学报 发布时间:2021/5/15 15:45:32
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祝融着陆科学详解:从地月系到行星际

 

5月15日7时18分,天问一号探测器成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区,我国首次火星探测任务着陆火星取得成功。中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平在贺电中指出,天问一号探测器着陆火星,迈出了我国星际探测征程的重要一步,实现了从地月系到行星际的跨越。

火星探测器天问一号着陆火星表面模拟图(国家航天局供图)

《中国科学报》采访中国地质大学(武汉)地球科学学院行星科学研究所教授肖龙,对相关情况进行了介绍。

走出“摇篮”

“地球是人类的摇篮,人类终将长大,离开自己的摇篮。”在中国科学院院士欧阳自远的科研生涯中,宇宙航行之父康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基的这句话令他最振奋和动容。

近年来,从嫦娥一号到嫦娥五号,我国在月球探测方面已取得优异成绩。“从科学上理解‘地月系’这个概念,月球是地球的卫星,地球和月球构成了一个天体系统。”肖龙表示。因此,可以理解为,仍未摆脱地球引力的月球探测,还是在地球“摇篮”中。

“行星际”探测则将是面向太阳系的其他七大行星。2020年12月,国家航天局在介绍嫦娥五号任务相关情况时表示,“十四五”期间,除了正在进行的火星探测任务“天问一号”外,我国还规划了三次行星探测任务,包括一次小行星探测和取样,一次火星采样返回,还有一次木星系环绕探测和行星穿越探测。一系列探测任务构成我国“天问”系列任务,有别于针对月球的“嫦娥”探测任务。

在肖龙看来,只有行星际探测才是真正意义上的走出地球“摇篮”。“此次天问一号探测器成功着陆火星,正是我们中国人走出‘摇篮’的第一步。”

着陆区选择:安全第一

5月14日晚间23点,“天问一号火星车祝融”微博推送了一条消息,称“登陆火星最大的难点在于全自动软着陆”,过程中没有地面信号,跟地球完全“失联”。

据国家航天局公布的消息,15日凌晨1时许,天问一号探测器在停泊轨道实施降轨,机动至火星进入轨道。4时许,着陆巡视器与环绕器分离,历经约3小时飞行后,进入火星大气,经过约9分钟的减速、悬停避障和缓冲,成功软着陆于预选着陆区。

祝融号着陆点(国家航天局供图)

对此,肖龙欣慰地告诉《中国科学报》:“着陆达到了这么高的准确程度,十分不容易。”

作为地球科学家,肖龙参与了天问一号的着陆区的研究工作。他介绍,和不久前完成任务的嫦娥五号的着陆点选址一样,他们也是依靠已经公开的数据开展地形地貌研究。

乌托邦所在的火星北部是被火星熔岩填平的低矮平原,地形平缓,地壳较薄,陨石坑较少,且地质年龄较为年轻。“此次选址首要考虑到着陆的安全问题,确保工程安全第一。”肖龙强调。

同时,据“天问一号火星车祝融”微博,乌托邦平原可能是远古火星海洋所在地,可能是探测火星生命的绝佳地点。

肖龙指出,未来,工程方面的技术验证工作得到完善和提升后,火星探测的科学问题将会更加聚焦,“指哪打哪,直奔黄龙”。

柴达木盆地“破题”

“为了更加准确地凝练火星探测的科学问题,科学家一直试图在地球上寻找类火星环境进行研究工作。全世界的科学家已经在地球上选择了几十个这样的环境,用于开展火星类比研究。”肖龙告诉《中国科学报》。

中国科学家也不甘落后,自2013年起,肖龙团队便开始在我国柴达木盆地中开展野外考察。

他介绍,太阳系中,火星与地球环境最相似,火星是沙漠星球,和地球上的一些戈壁、沙漠地区非常类似。综合考虑多项因素后,柴达木盆地是最合适开展和火星做类比研究的区域之一。

柴达木盆地曾经是个高原湖泊,后来逐步干旱,形成以干盐滩和风沙地貌为主的特殊地貌景观区,它经历了从湿润的宜居之地到极度干旱的荒漠的过程,存在许多雅丹、沙丘等地形地貌。“火星过去同样有水、有大气层,后来才变化成现在的干旱沙漠,过程是类似的。”肖龙说。

肖龙团队在柴达木盆地进行科学考察时留影(团队供图)

科学家们相信,在地球上弄清楚柴达木盆气候变化和地质演化的过程,对了解火星的“前世今生”将有较大帮助。

由肖龙编撰的有关柴达木盆地研究的英文图书(团队供图)

不仅在地质方面,柴达木盆地的条件还将对探测火星生命提供帮助。肖龙解释说,过去的生命往往会以化石或者微生物的形式保留在沉积物中,在柴达木盆地中的干盐湖区域,由地表向下的盐度、辐射和含水条件不一样,可能存在不同的微生物。通过探测这些环境中的微生物特征,也有可能对火星生命探测提供启示。

最后,肖龙期待,天问一号探测器相关数据经地面应用系统处理、分发后,能够尽快“抵达”科学家,开展后续研究,揭开更多火星之谜。

 
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