美國(guó)宇航局(NASA)的“毅力號(hào)”探測(cè)器已經(jīng)在杰澤羅隕石坑探索了超過(guò)217個(gè)地球日(211個(gè)火星日)，那里的塵土飛揚(yáng)的巖石開(kāi)始揭示它們的故事--關(guān)于一個(gè)流淌著熔巖和水的年輕火星。這個(gè)延續(xù)了數(shù)十億年的故事正在展開(kāi)，這在很大程度上要?dú)w功于“毅力號(hào)”上的七臺(tái)強(qiáng)大的科學(xué)相機(jī)。 這些專(zhuān)門(mén)的相機(jī)能夠從很遠(yuǎn)的地方對(duì)小的特征進(jìn)行定位，對(duì)火星景觀進(jìn)行大范圍的掃描，并放大微小的巖石顆粒，這些相機(jī)還幫助火星車(chē)團(tuán)隊(duì)確定哪些巖石樣本為了解紅色星球上是否曾經(jīng)存在過(guò)微小的生命提供了最好的機(jī)會(huì)。

世界各地共有約800名科學(xué)家和工程師組成了更大的“毅力號(hào)”團(tuán)隊(duì)。這包括較小的團(tuán)隊(duì)，從幾十人到多達(dá)100人，負(fù)責(zé)漫游車(chē)的每臺(tái)相機(jī)和儀器。而相機(jī)背后的團(tuán)隊(duì)必須協(xié)調(diào)每一個(gè)關(guān)于成像的決定。

位于南加州的NASA噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的“毅力號(hào)”第一次科學(xué)活動(dòng)的共同負(fù)責(zé)人Vivian Sun說(shuō)：“成像相機(jī)是一切的重要組成部分。我們每天都會(huì)在科學(xué)上使用它們中的很多。它們絕對(duì)是關(guān)鍵任務(wù)。”

在“毅力號(hào)”于2月著陸后不久，故事就開(kāi)始了，隨著多個(gè)相機(jī)進(jìn)行科學(xué)調(diào)查，令人驚嘆的圖像也在不斷堆積。以下是它們的工作原理，以及迄今為止發(fā)現(xiàn)的一些樣本。

“毅力號(hào)”的兩個(gè)導(dǎo)航相機(jī)支持漫游車(chē)的自主駕駛能力。在每一站，漫游車(chē)首先使用這兩臺(tái)相機(jī)，以360度的視角來(lái)了解土地的情況。

Vivian Sun說(shuō)：“導(dǎo)航相機(jī)的數(shù)據(jù)真的很有用，有了這些圖像，就可以用更高分辨率的儀器如SuperCam和Mastcam-Z進(jìn)行有針對(duì)性的科學(xué)跟蹤。”

“毅力號(hào)”的六臺(tái)避險(xiǎn)相機(jī)，或稱(chēng)Hazcams，包括前面的兩對(duì)(任何時(shí)候只有一對(duì)在使用)，以幫助避開(kāi)麻煩點(diǎn)，并將漫游車(chē)的機(jī)械臂放在目標(biāo)上;后面的兩臺(tái)Hazcams提供圖像，以幫助漫游車(chē)在更廣泛的景觀背景中定位。

Mastcam-Z是漫游車(chē)桅桿上的一對(duì)"眼睛"，是為大畫(huà)面而建的：全景彩色拍攝，包括3D圖像，具有縮放能力。它還可以捕獲高清視頻。

亞利桑那州立大學(xué)的 Jim Bell 領(lǐng)導(dǎo)Mastcam-Z團(tuán)隊(duì)，該團(tuán)隊(duì)一直在高速工作，為更大的團(tuán)體制作圖像。他說(shuō)：“我們?cè)谶@次任務(wù)中的部分工作是一種分類(lèi)。我們可以穿過(guò)大片的區(qū)域，對(duì)地質(zhì)和顏色進(jìn)行一些快速評(píng)估。這一直在幫助團(tuán)隊(duì)確定在哪里使用儀器。”

顏色是關(guān)鍵。Mastcam-Z圖像使科學(xué)家們能夠?qū)⒒鹦强睖y(cè)軌道飛行器(MRO)從軌道上看到的特征與他們?cè)诘孛嫔峡吹降奶卣髀?lián)系在一起。

該儀器還具有低分辨率光譜儀的功能，將其捕獲的光線分為11種顏色。科學(xué)家們可以分析這些顏色，以了解發(fā)出光線的材料的組成，幫助他們決定用任務(wù)的真正光譜儀來(lái)放大哪些特征。

例如，3月17日有一個(gè)著名的系列圖像。它顯示了一個(gè)寬闊的懸崖，又稱(chēng)"三角洲懸崖"，它是很久以前在火山口形成的扇形河流三角洲的一部分。在Mastcam-Z提供了廣闊的視野后，任務(wù)轉(zhuǎn)向SuperCam進(jìn)行近距離觀察。

科學(xué)家們利用SuperCam來(lái)研究礦物學(xué)和化學(xué)，并尋找古代微生物生命的證據(jù)。在“毅力號(hào)”桅桿上的Mastcam-Z附近，它包括遠(yuǎn)程微型成像儀，或稱(chēng)RMI，它可以從一英里以外放大一個(gè)壘球大小的特征。

一旦Mastcam-Z提供了陡坡的圖像，SuperCam RMI就會(huì)瞄準(zhǔn)它的一個(gè)角落，提供特寫(xiě)，然后將這些特寫(xiě)拼接起來(lái)，以獲得更清晰的視圖。

對(duì)于新墨西哥州洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室SuperCam的主要研究人員Roger Wiens來(lái)說(shuō)，這些圖像充分說(shuō)明了火星的遠(yuǎn)古時(shí)代，當(dāng)時(shí)的大氣層足夠厚，也足夠溫暖，允許水在表面流動(dòng)。

"這顯示了巨大的巨石，"他說(shuō)。“這意味著一定有一些巨大的山洪發(fā)生，把巨石從河床上沖到這個(gè)三角洲的形成中。”塊狀的地層告訴他更多信息。

"這些大石塊在三角洲地層的部分位置，"Wiens說(shuō)。"如果湖床是滿(mǎn)的，你會(huì)在最上面找到這些。因此，在山洪發(fā)生時(shí)，湖水并沒(méi)有充滿(mǎn)?？偟膩?lái)說(shuō)，這可能表明了不穩(wěn)定的氣候。也許我們并不總是有這種非常平和、平靜、適合居住的地方，我們可能喜歡養(yǎng)一些微生物。"

此外，科學(xué)家們還發(fā)現(xiàn)了在這個(gè)早期時(shí)期火山口地面上由熔巖或巖漿形成的火成巖的跡象。這可能意味著不僅是流動(dòng)的水，而且是流動(dòng)的熔巖，在湖泊本身形成的時(shí)間之前、期間或之后。

這些線索對(duì)于該任務(wù)尋找古代火星生命的跡象和潛在的可居住環(huán)境至關(guān)重要。為此，該探測(cè)器正在采集火星巖石和沉積物的樣本，未來(lái)的任務(wù)可能會(huì)將這些樣本送回地球進(jìn)行深入研究。

“毅力號(hào)”的各種相機(jī)協(xié)助選擇這些樣本，包括WATSON(用于操作和工程的廣角地形傳感器)。

WATSON位于漫游車(chē)機(jī)械臂的末端，提供巖石和沉積物的極端特寫(xiě)，將微小顆粒的種類(lèi)、大小、形狀和顏色--以及它們之間的"水泥"--鎖定在這些材料中。這些信息可以幫助我們了解火星的歷史以及潛在樣本的地質(zhì)背景。

WATSON還幫助工程師定位火星車(chē)的鉆頭，以提取巖芯樣品，并生成樣品來(lái)源的圖像。

該成像器與SHERLOC(用拉曼和發(fā)光技術(shù)掃描宜居環(huán)境的有機(jī)物和化學(xué)品)合作，其中包括一個(gè)自動(dòng)對(duì)焦和背景成像器(ACI)，這是火星車(chē)的最高分辨率相機(jī)。SHERLOC使用紫外線激光來(lái)識(shí)別巖石和沉積物中的某些礦物，而同樣在機(jī)械臂上的PIXL(X射線巖石化學(xué)行星儀器)則使用X射線來(lái)確定化學(xué)成分。這些相機(jī)與WATSON協(xié)同工作，幫助捕捉地質(zhì)數(shù)據(jù)--包括火山口地面上的火成巖的跡象--其精確度令科學(xué)家感到驚訝。

SHERLOC在JPL的主要研究人員Luther Beegle說(shuō)：“我們得到了在水環(huán)境中形成的材料的非?？岬墓庾V--例如，硫酸鹽和碳酸鹽。”

工程師們還使用WATSON來(lái)檢查漫游車(chē)的系統(tǒng)和底盤(pán)--以及拍攝“毅力號(hào)”自拍照。

Beegle說(shuō)，不僅是成像儀器的強(qiáng)大性能，而且它們能夠忍受火星表面的惡劣環(huán)境，使他對(duì)“毅力號(hào)”獲得重大發(fā)現(xiàn)的機(jī)會(huì)有信心。他說(shuō)：“一旦我們靠近三角洲，那里應(yīng)該有非常好的保存生命跡象的潛力，如果有的話，我們有非常好的機(jī)會(huì)看到一些東西。”

關(guān)鍵詞： NASA 毅力號(hào) 火星景觀 工程師