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人类为什么不敢把火星土壤带回地球?那时的臣妾真的做不到呀

时间:2019-02-19 01:31:26

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人类为什么不敢把火星土壤带回地球?那时的臣妾真的做不到呀

火星是地球的近邻,距离地球平均为2亿公里,其中近地点只有5500万公里。自古以来,人类对火星就有着非常复杂的情感,一方面由于距离地球较近,对之有着非常强烈的向往;另一方面,它对外呈现的颜色以橘红色为主,而且色彩明暗程度、所处的位置经常发生变化,令人十分迷惑,因此被冠以“荧惑”之名。1960年前苏联向火星发射了第一颗探测器,拉开了人类对火星近距离探索的大幕,不过时至今日,仍然没有将火星土壤带回地球,我们是在害怕什么吗?

50多年来人类对火星的探测历史

据不完全统计,自从上世纪60年代开始,人们向月球共发射了50多颗探测器,有成功也有失败,但通过不懈地努力,火星的神秘面纱终于逐渐向世人展开。对火星的探索历程主要包括以下几个阶段:

前苏联的奠基阶段。1960年10月,前苏联发射了人类历史上第一颗火星探测器,时隔4天又发射了第二颗,但都没有飞出地球轨道。1962年10月,前苏联发射了第三颗火星探测器,只实现了围绕地球轨道运行。随后在同年11月,前苏联又发射了“火星1号”探测器,成功进入前往火星的轨道,但在飞行途中失联。1963年,发射了另外一颗探测器,但也没有飞出地球轨道。1964年发射的探测器虽然到达了火星,但没有传送回任何数据。1969年又连续发射两颗,结果发射之后的几分钟内就全部爆炸和坠毁。直到1971年发射的火星3号探测器实现了在火星着陆,不过着陆器只在火星表面工作了几十秒,没有发回一张图片。美国的后来居上阶段。为了与前苏联在太空竞赛中取得优势,美国在前苏联对火星进行“前赴后继”发射探测器的背景下,也加大了对火星的探测力度。1964年,美国发射了水手3号和水手4号,其中水手4号成功抵达火星轨道,并传回了20多张照片,第一次对火星大气密度和太阳风开展了监测。1971年,美国又发射了两颗火星探测器水手8号和水手9号,其中水手9号成功到达火星轨道,并稳定工作了一年之久,向地球传回了数千张照片,对火星表面地形地貌进行了基本全覆盖的监测。1996年,美国火星环球勘测者探测器,该探测器在火星轨道上运行了左右的时间,并且向火星表面降落了探路者着陆器,成为第一个正常在火星表面开展监测的火星车,根据探测器在火星轨道上的监测和火星车在火星表面的3个月监测,科学家们据此绘制出了火星地形图。2001年发射奥德赛探测器,主要用于探测火星的地质和气候特征,2002年发现了火星表面和近地表层中可能有冰冻水的存在,该探测器目前仍然在火星轨道上运行。本世纪初,又发射了携带“机遇”号和“勇气”号火星车的两颗探测器,成功在火星着陆,主要目的是为了进一步探测火星上水源和生命存在的证据。随后,美国又发射了火星勘测轨道飞行器、凤凰号和好奇号探测器,对火星实施了立体式探查,从而完全占据了火星探测的至高点,对火星的大气组成、地形地貌、水源存在、地质和气候演化等情况的深入掌握和研究提供了丰富的资料。欧洲的加入阶段。欧洲航天局成功发射火星快车探测器,但该探测器所携带的猎兔犬2号火星车未能实现太阳能板的打开,不过通过太空飞船上携载的高分辨率立体相机,于发现了火星北极存在冷冻水的证据,后来又通过携载的大气层光谱仪发现了火星极光的存在。火星土壤的组成

人类50多年来对火星发射了众多探测器,对火星大气成分、地形地貌等开展了比较详尽的监测,不过携带着火星车的探测器数量不多,而成功在火星表面开展工作的只有3个,但就是这3个探测器,为我们了解火星的土壤结构奠定了坚实的基础。

火星土壤的结构离不开大气环境,通过多年长期监测,人们发现火星大气非常稀薄,在稀薄的大气层中主要成分是二氧化碳,少量的氮气和氩气,此外还有微量的氧气和水蒸气。另外,火星不存在磁场,来自太阳的高能辐射几乎全部到达火星的地表,一方面将火星高层大气电离分解和吹走,另一方面对月球地表的土壤形态和结构也产生重要影响。

通过火星车的相关探测数据,火星的土壤受到风化作用非常明显,呈现红色细粒和角砾碎屑相伴的形态,其主要成分为二氧化硅,占比超过40%;其次为氧化亚铁,占比约18%;其余的成分还包括氧化镁、三氧化二铝、氧化钙等。从这些成分可以看出,一方面,火星土壤中的铁元素含量较高,超出了地球土壤的平均含量,这也是火星表面呈现红色的原因。第二,火星上硫元素的含量很高,甚至超过地球的100倍。第三,火星上土壤中没有有机物,无机物主要是氧化物,表明在历史上火星一直在受到风化以及水蚀作用的影响。结合探测器在火星表面发现河流冲刷痕迹以及两极存在水源的情况,可以判断历史上火星曾经是一个水源比较丰富的星球。

为何没有带回火星土壤

现在有很多关于火星探测器没有带回土壤的分析文章,其中有相当一部分认为是害怕火星土壤中含有未知的细菌和病毒,害怕引发生态空难,其实这是站不住脚的。无论是细菌还是病毒,其生存也都是需要适宜的生态环境条件,火星表面几乎没有液态水,没有氧气,昼夜温度很大,也没有有机物,细菌和病毒失去了能够为自身生存和繁衍的物质及能量来源基础,因此土壤中含有病菌的可能性微乎其微。

而制约没有带回土壤的关键因素,就是我们的科技水平达不到,无论是火星探测器也好,还是降落到火星地表的火星车也好,都不具备“返航”的条件。虽然人类从月球上带回了月壤样品,但火星与月球相比,一方面距离远太多,第二质量要比月球大得多,如果要从火星上返回,必须要克服火星上的第二宇宙速度,计算下来是约5公里每秒,要达到这一速度,并且再经过漫长的星际空间返回地球,需要消耗大量的燃料,而一般情况下,探测器发射到火星时,其燃料已经消耗得差不多了,剩余的只能维持正常工作所需要的能源消耗。如果要额外地补充探测器返回的燃料,那么从地球发射时,探测器的质量和体积就会增加不知道多少倍,不但给发射增加了巨量的开支,而且也增加了发射过程中的不可控性。

另外,降落到火星地表的火星车,如果要采集土壤样品并返回的话,也得需要火箭发射器,但是火星上没有这个装置,因此所有的探测器都是有去无回,在完成历史使命之后,便会成为“太空垃圾”遗留在火星上。

总结一下

科学家们之所以不把火星土壤带回地球,完全是由于当时的科学技术水平,达不到将探测器返航的要求,而关于火星土壤的研究,可以通过发送指令和相互通讯的方式,直接在火星地表上完成,就没有必要增加非常大的投入、冒那么大的风险将其带回了。

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