火星樣本返回地球-下一步計劃是？

火星樣本返回任務計劃將這顆紅色星球的樣本帶回地球上最好的實驗室進行檢測。但關於這項巨大任務，設計師和科學家們計劃好的唯一一部分是：在火星上選擇和儲存樣本的階段，以便後續將樣本帶回地球。

美國國家航空航天局（NASA）和歐洲航天局（ESA）計劃從火星表面帶回樣本，目前正在計劃的一系列任務將為人類的技術成就奠定新的標準。

該火星樣本返回計劃中，預計包括四次發射任務（三次從地球發射，一次從火星發射），兩艘火星漫遊者和一次在火星軌道上距離地面控制超過5000萬公里處的自主交會對接 。

耶澤洛隕石坑（Jezero crater）的周邊環境 - 3D圖片

來源：ESA

火星樣本返回任務的目標是從耶澤洛隕石坑採集火星物質並帶回地球。耶澤洛隕石坑裡曾經有一個湖泊，裡面有保存完好的遠古河流三角洲。該區域的岩石保存著關於火星漫長而多樣的地質歷史時期的信息。

採集火星樣本將使人類極大程度地增加我們對鄰近行星的知識，包括它的地質和氣候歷史。

隨著歐洲和美國的工程師們準備迎接這一挑戰，科學家們迫不及待地想收到來自火星的首批樣本，且已開始調查並做好準備工作。一旦樣本返回地球，他們將按照計劃分析這些珍貴的岩石、塵土和氣體樣本。

樣品污染和污染控制

火星樣本容器

來源：ESA

一個重要的問題是，如何在分析這些樣本的同時，既能夠保護它們不受地球化學特徵的污染，又可以將它們保存在一個安全的封閉環境中。

抵達地球之後，這些火星樣本將被檢疫隔離，就像阿波羅登月計劃和前蘇聯「月球」（Luna）計劃中返回地球的月球岩石一樣。國際行星保護指南正在針對準備火星樣本相關內容進行修訂，並準備通過對指南進行更新升級，納入更多的現代技術。

檢疫隔離將在樣本存儲容器內進行，容器里的樣本甚至在被取出來之前就已經為科學家提供了大量寶貴的信息。科學家們可以對任何可能覆蓋在樣品管外部的火星塵埃進行檢測分析，甚至可以在未打開的樣品管上進行x射線等非侵入性檢查。

樣品管被打開後，一組已經預先設定好的初始測量將生成詳細的信息目錄，針對樣品的特定部分安排相應的科學調查手段。

樣品管上蘊含的信息

火星上空的「地球返回軌道器」（Earth Return Orbiter）

來源：ESA

ESA科學支持辦公室的MSR研究科學家，艾略特?塞夫頓?納什（Elliot Sefton-Nash）表示，「樣品管內含有火星岩石，塵埃和氣體。即使按照計劃在一個封閉的惰性環境中打開樣品管，對於做幾項檢測而言，時間都十分緊張。舉例來說，樣品管里密封的氣體樣品可能開始與周圍環境混合，這樣一來我們需要測量的火星特徵就發生了變化。

如何選擇科學家們想要進行的大量測試的先後順序不亞於星際難題。這些樣本最終需要根據行星保護協議進行消毒，消毒過程中可能需要經歷加熱、輻射或化學過程。但消毒過程本身也可能會改變樣本的一部分原始狀態，這意味著在消毒之前就需要在樣品管內進行一些「消毒敏感」調查。

令人欣慰的好消息是，火星樣本返回科學計劃小組最近發表的一份報告稱，大約四分之三的樣品測試可以在消毒滅菌後進行。

地球返回軌道器和火星樣本容器

來源：ESA

消毒滅菌之後的測試順序很非常重要，因為一些測試會影響其他測試的結果。有些測試必須通過破壞樣品材料才能得到結果，而且並不是所有的測試都能適用於所有樣本。實驗室本身可能就是一個決定性因素，比如對碳的精確測量需要嚴格控制在實驗室中碳的使用，因此可能需要一個全金屬實驗室才能得到有效結果。但另一方面，金屬實驗室可能會污染用於其他測量的樣品，因此需要仔細權衡。如何確保在世界上最好的實驗室里，以什麼樣的順序，對樣本進行最好的科學研究，則是另一個難題。

ESA Space19 理事會歐洲空間部長會議後，ESA在參與火星樣本返回任務的未來計劃和職責範圍將被確定。各參與機構（目前包括NASA和ESA）將與科技社區共同協作，繼續解決如何最大限度地對從火星採回的樣品進行探索的挑戰。

ESA火星樣本返回任務協調員桑傑?維詹德蘭(Sanjay Vijendran)總結道，「火星樣本返回將是火星科學和太陽系探索的巨大進步。這些樣本將從根本上促進我們對火星、太陽系歷史的了解，並將幫助我們更好地規劃未來的探索任務。」

歐洲航天局（ESA）已經展示了從軌道上研究火星的專業技術知識，現在正在尋求安全著陸，在火星表面漫遊，並在地下鑽探以尋找生命跡象。ESA的軌道飛行器已經就位，為火星表面探測任務提供數據中繼服務。下一個合乎邏輯的步驟是將樣本帶回地球，為全球科學家提供進進一步了解火星的途徑，並為未來人類探索這顆紅色星球做好更充足的準備。本周，我們將重點介紹ESA對火星探索的貢獻，因為ESA即將啟動ExoMars第二階段任務，並期待完成火星樣品返回任務。請通過# explorefurther標籤加入在線對話。

參考：

http://m.esa.int/Our_Activities/Human_and_Robotic_Exploration/Exploration/Mars_on_Earth_what_next

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