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Aug. 16 2021

火星探測車毅力號首度採樣,樣本卻化為粉末與碎塊

  • 首度嘗試採樣時,毅力號探測車在火星表面鑽了一個洞,但採樣管中卻意外地沒有岩芯樣本。IMAGE BY NASA/JPL-CALTECH

    首度嘗試採樣時,毅力號探測車在火星表面鑽了一個洞,但採樣管中卻意外地沒有岩芯樣本。IMAGE BY NASA/JPL-CALTECH

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毅力號首度採樣任務空手而歸──但它目前正在前往下一個採樣地點,準備再接再厲!

雖然美國航太總署(NASA)在探索火星上屢次取得引人注目的成功,但有時候火星也會給科學家出難題。毅力號(Perseverance)探測車日前首度嘗試對火星岩石進行採樣,沒想到最後採樣管中卻空空如也。一開始NASA的專家還摸不著頭緒,但事後發現,岩石樣本可能在採樣過程中遭到粉碎。

毅力號目前正駛往更南方的採樣目標,準備於9月底再度嘗試。

首度嘗試採樣時,步驟繁瑣的程序一開始似乎進展相當順利。探測車在火星上鑽了一個孔,以氣密方式將採樣管密封,並在8月6日將採樣管安全放入火星車底部的模組。「系統本身非常完美地運作。」毅力號任務經理珍妮佛.崔瑟波(Jennifer Trosper)說。

但當研究團隊整理數據時,他們發現採樣管中空無一物。先前在地球上的測試,有時會取得較小的岩芯樣本,但崔瑟波表示:「採樣管中一定都會有樣本。」下一個採樣點的岩石或許會跟在地球上測試的比較類似,希望成功率能因此提升。

過去有好幾個火星任務,也曾在鑽探火星岩石時鎩羽而歸。崔瑟波表示,這對火星任務來說「似乎不太令人意外」。像是火星洞察號(InSight)登陸器上的一個自鎚擊式探熱儀,只打進表面下方2-3公分就被意外彈出。

「火星又一次告訴我們,它和地球不同。」崔瑟波說。

岩芯遺失之謎

雖然現在的火星是片寒冷的沙漠,但從蜿蜒的河道到廣闊的河流三角洲,處處都充滿過去曾有水存在的跡象。毅力號於2021年2月登陸火星,在一個可能曾是淡水湖泊的45公里寬隕石坑中尋找古代生物的線索。

這次計畫的其中一個關鍵,是要從火星表面收集第一批原始樣本。毅力號探測車上有43個超淨採樣管,應該可以從隕石坑底部和古老的河流三角洲收集到數十個樣本。然後,探測車會將樣本暫存在一個尚未確定的地點,未來的火星任務將前往此處,收集這些樣本帶回地球。

NASA噴射推進實驗室(JPL)的薇薇安.孫(Vivian Sun)負責共同領導毅力號任務的第一次科學活動,她解釋採樣過程是經過「精心設計和協調」的一連串事件,每次需耗時11天。首先要研磨岩石表面,清除任何可能的灰塵或外膜,以研究下方岩石的組成。

研究團隊發送啟動自動化流程的命令後,毅力號在8月5日晚上進入首度嘗試採樣的最後步驟。他們在太平洋時間的第二天凌晨2點醒來,檢查毅力號的進展,發現它已成功鑽入地表。傳回的影像完全如他們所預期:被一圈槽屑沙環所包圍的洞。崔瑟波說:「這真是漂亮」。

上午8點30分左右,團隊收到了探測車內密封採樣管的影像,但之後他們檢查了其他數據。

在採樣管密封前,探測車內的機械臂將採樣管向上推入偵測器,測量樣本的體積──結果竟然發現裡頭空無一物。研究團隊接著下載了向下查看採樣管的影像,確認裡頭沒有東西。

「我們開始摸不著頭緒。」崔瑟波說。

接下來兩天,團隊開始尋找問題來源。一張對著採樣孔內拍攝的照片顯示底部有一團可疑的沙塵。透過測量孔洞深度與檢視周遭環境的照片,團隊認為岩芯並未掉落,而是鑽頭把這塊出奇異碎的岩石磨成了碎片。

「硬體設備都遵照指令運作,但石頭這次卻不願意配合。」在NASA負責毅力號採樣與儲藏作業的首席工程師露易絲.詹杜拉(Louise Jandura)在一篇任務部落格中寫道。

不配合的火星岩石

這不是火星岩石第一次超乎科學家的預料。2008年降落火星的NASA鳳凰號(Phoenix)登陸器,曾嘗試將這顆行星鏽蝕的紅色風化層舀進特殊的裝置,並加熱岩石以分析組成成分。但沒想到這些物質比預期中的更「黏」,石頭無法輕易地從勺子上掉下來。崔瑟波表示,科學家到現在都還在爭論為什麼會發生這種情形。

另一個問題,則是來自NASA洞察號登陸器上的「鼴鼠」自鎚擊式探熱儀,這個探測器目前正在研究火星的內部情形。每次探熱儀嘗試鑽進火星內部時,都會再次彈出。NASA在嘗試過好幾次之後,認為是因為缺乏摩擦的緣故,才使得探測器一直無法穿透超過地下 2-3公分左右的深度,最後終於在2021年1月宣布放棄嘗試。

研究團隊在毅力號發射前的數個月準備期間,在地球上試著採集了一百多個樣本,練習並確認所有過程都能依照計畫進行。但崔瑟波表示,在規畫前往火星或其他星球的太空任務時,科學家討論的經常是「未知的未知數」──發生完全出乎意料的狀況。這個粉碎的樣本就是如此。

這些謎團也提供了發現新事物的機會。崔瑟波說:「我們工作的其中一個美妙之處,就是讓部分『未知的未知數』為人所知」。

 

延伸閱讀:神祕「電波爆發」原來離我們這麼近! / NASA登陸器首度偵測到「火星地震」!

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