香港大學(xué)天體學(xué)家參與天問三號火星樣本返回任務(wù)

在火星上曾經(jīng)存在過生命嗎？半個多世紀(jì)以來，這個問題一直是人們持續(xù)探索和研究的主題，并且與地球上生命如何以及何時出現(xiàn)的問題密切相關(guān)。

目前，有六個活躍的探測任務(wù)正在探索這顆紅色星球，尋找過去（以及可能存在）生命的證據(jù)，其中包括美國宇航局的“毅力號”火星車、“好奇號”火星車和火星勘測軌道飛行器（MRO）、阿聯(lián)酋的“希望號”火星軌道飛行器、歐空局的“外火星”痕量氣體軌道飛行器（TGO）以及中國的“天問一號”火星探測衛(wèi)星和火星車。在不久的將來，由兩艘航天器組成的采樣返回任務(wù)“天問三號”也將加入這些任務(wù)。

與美國宇航局/歐空局火星樣本返回（MSR）任務(wù)架構(gòu)類似，該任務(wù)將包括一個著陸器/上升器用于采集樣本，以及一個軌道器/返回地球器用于將樣本帶回地球。

中國正式啟動天問三號火星采樣返回任務(wù)，計劃于2028年發(fā)射，收集并帶回火星土壤和巖石進行詳細(xì)研究。

近期，香港大學(xué)（HKU）宣布，其科學(xué)團隊將包括地球科學(xué)系天體生物學(xué)家李一良教授。李教授將領(lǐng)導(dǎo)一個香港大學(xué)小組，負(fù)責(zé)選擇任務(wù)的著陸點：一個曾經(jīng)有液態(tài)水流動的區(qū)域，那里擁有豐富的物質(zhì)，可能保存著過去（或現(xiàn)在）生命的證據(jù)。

與他一起參與研究的還有來自深空科學(xué)研究所、深空探測實驗室、中國地質(zhì)科學(xué)院、國家航天局探月與航天工程中心（LESEC）、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、遙感信息工程學(xué)院、地球與行星物理重點實驗室、行星科學(xué)研究中心、北京空間飛行器總體工程研究所（ISSE）、中國科學(xué)院（CAS）和中國地質(zhì)科學(xué)院的研究人員。

香港大學(xué)天體生物學(xué)家李一良教授是該任務(wù)的主要貢獻者之一，他領(lǐng)導(dǎo)的團隊致力于選擇具有科學(xué)價值的著陸點。

李一良教授也是一篇描述該任務(wù)目標(biāo)的論文的主要作者。

作為天問三號科學(xué)團隊的核心成員，以及近期《自然天文學(xué)》雜志一篇觀點文章的合著者，李教授支持中國在火星上尋找生物特征。該任務(wù)的核心目標(biāo)是從可能保留微生物生命跡象的環(huán)境中采集樣本（如果這顆紅色星球上曾經(jīng)存在過微生物的話）。

天問三號任務(wù)將部署兩枚火箭：一枚搭載著陸器收集火星物質(zhì)，另一枚搭載軌道器回收樣本并返回地球。鉆探作業(yè)目標(biāo)深度將達到兩米，遠離可能降低火星表面生物特征的有害輻射和氧化劑。樣本將被轉(zhuǎn)移至軌道器返回，然后進行先進的地面分析。

中國火星采樣返回任務(wù)路線圖，將于2028年發(fā)射

尋找火星生命證據(jù)的征程始于美國宇航局的“海盜1號”和“海盜2號”任務(wù)，這兩個任務(wù)由軌道器和著陸器組成。

海盜1號

兩臺著陸器分別降落在位于火星北部低地的克里斯平原和烏托邦平原。據(jù)信，該地區(qū)曾是橫跨火星北半球的全球性海洋，這使得它成為美國宇航局科學(xué)家尋找生物特征的理想地點。

雖然結(jié)果尚無定論，但搜尋工作仍在繼續(xù)，并因“探路者號” 、“勇氣號”、“機遇號” 、“好奇號”和“毅力號”等任務(wù)的到來而得到了加強。

毅力號

天體生物學(xué)研究也受益于地球上最近的發(fā)現(xiàn)。根據(jù)最新的化石證據(jù)，科學(xué)家推測生命在太古代（約40億年前）地球的海洋中出現(xiàn)。多項證據(jù)也表明，在最初的十億年里，微生物生命的進化對于地球成為宜居星球至關(guān)重要。在火星的諾亞紀(jì)（約41億至37億年前），火星的條件與地球相似，包括更稠密的大氣層、地表流動的水以及活躍的火山活動。

火星位于太陽系的宜居帶內(nèi)，據(jù)信曾擁有溫暖濕潤的氣候和濃厚的大氣層。這些早期火星環(huán)境可能孕育了生命，尤其是與地球惡劣環(huán)境中類似的極端微生物。

為了進一步研究這個問題，科學(xué)家們希望從富含水合礦物（對生命至關(guān)重要）且微生物活動可能保存數(shù)十億年的地區(qū)獲取樣本。因此，選址是任何樣本返回任務(wù)至關(guān)重要的第一步，該團隊的論文詳細(xì)介紹了其方案和策略。

論文還描述了科學(xué)有效載荷以及用于檢測返回樣本中潛在生物特征的方法。這些樣本將從2米（約6.5英尺）的鉆井深度提取，這一點至關(guān)重要，因為在這個深度，有機物質(zhì)不會受到輻射和有毒過氯酸鹽的影響。

根據(jù)國際空間研究委員會（COSPAR）的行星保護政策，該團隊還建議在合肥郊區(qū)建立一個火星樣本實驗室。合肥是中國重要的科研中心，匯集了眾多頂尖科研機構(gòu)。

該實驗室將配備必要的科學(xué)儀器，對返回的火星樣本進行全面分析，同時確保樣本的安全保存，防止受到外星生物污染。如果確定樣本不含活性生物制劑，將被送往指定實驗室進行進一步的詳細(xì)分析。

中國現(xiàn)在有望成為第一個從火星帶回可能含有有機物（甚至可能是生命形式！）樣本的國家。作者也很相信如此。

天問三號任務(wù)將以天問一號的成功為基礎(chǔ)，天問一號于 2021 年成功進入火星軌道、著陸火星表面并部署了祝融火星車。

在此過程中，中國成為第一個在一次任務(wù)中完成所有三個目標(biāo)的國家，中國希望在 2028 年再次做到這一點。中國國家航天局于 3 月 11 日發(fā)布了機會公告(AO)，為國際合作開啟了該任務(wù)。感興趣的可以看之前發(fā)的文章

【月球火星】中國為火星采樣返回任務(wù)，開放國際合作機會，附聯(lián)系方式

最終選定合作者的時間定于2025年10月，選定的有效載荷的飛行模型將于2027年交付。如果一切按計劃進行，樣品將于2031年返回地球。