盘点人类地外星球足迹：月球痕迹可存数百万年

后勤部长

北京时间12月7日消息，据《连线》杂志报道，人类在整个太阳系都留下了“到此一游”的标记，从月球上的足迹到土卫六表面能量耗尽的漫游车，我们在地外探索之旅的有形记录堪称“骄傲的徽章”——更不用提从事科研活动的独特机遇了。美国约翰斯-霍普金斯大学应用物理学实验室行星科学家杰夫·普雷希亚(Jeff Plescia)说：“除了好奇心驱使，这还可以令我们确切了解到所有月球样本取自何方。”

    普雷希亚利用月球勘测轨道飞行器(LRO)寻找人类在月球上留下的足迹或物品。不过，我们的轨迹不会永远留在那里。《地球物理学研究期刊》上的一篇新论文描述了火星孪生探测器“机遇”号和“勇气”号留下的车辙痕迹如何被大风抹去，这种痕迹通常在一个火星年内就会消失。

    领导实施这项研究的美国地质勘测局行星科学家保罗·盖斯勒(Paul Geissler)说：“这是让人觉得难堪的一件事。火星会在我们走后清理现场，接着迎来下一批造访者。”以下即是一组我们人类在太阳系之旅中留下的看得见的痕迹。

    1.火星漫游车回望



火星漫游车回望

    一辆火星漫游车回望曾经探索过的地方。

2.“勇气”号车辙消失



“勇气”号车辙消失

    自2004年在古谢夫环形山着陆以来，“勇气”号探测器的一举一动便被火星轨道上的其他探测器所监视。虽然“勇气”号的车轮宽度刚刚超过6英寸(约合15厘米)，但在2004年初火星环球勘测者拍摄的照片上，“勇气”号着陆地周围的车辙(箭头标出的地方)清晰可见。然而，当天文学家再次研究火星勘测轨道飞行器HiRISE相机拍摄的相同区域的照片时，这些痕迹却完全消失。有些被尘暴痕迹(下图标“D”的地方)所取代。2006年晚些时候，在火星环球勘测者因故障与地面失去联系以后，火星勘测轨道飞行器就取代了它的位置。

3.大风抹去“机遇”号车辙痕迹



大风抹去“机遇”号车辙痕迹

    “勇气”号的孪生探测器“机遇”号在前者到达火星三周以后，在子午线平原(Meridiani Planum)着陆，它的活动同样受到密切监控。虽然子午线平原的土壤没像古谢夫环形山周围被灰尘覆盖的沙丘所展现的痕迹，但火星环球勘测者仍在2004年4月发现了“机遇”号车辙痕迹。它还捕捉到“机遇”号着陆地点、降落伞和热屏蔽(在“机遇”号穿过火星大气时对其进行保护)、登陆火箭冲击波效应以及“机遇”号探测器的照片。

    然而，如下图所示，到2006年，与“勇气”号着陆地点的情况一样，这些痕迹大部分也不见了。科学家认为，它们大多是由大风在持续一个火星年(相当于687个地球日)的过程中抹去的，而且里面并没有留下尘埃颗粒。

4.火星尘埃



火星尘埃

    2007年7月，一场波及整个火星的尘暴充分展示了火星大风的破坏力。在等待尘暴消失以前，“勇气”号探测器在大概相当于地球上一个月的时间里一动不动，期间，利用安装在后面的相机拍摄了这些照片。由于风力过大，“勇气”号的相机被灰尘所覆盖。在最上面的那张图，“勇气”号的车辙痕迹非常清晰，但在22个火星日过去以后，它们被完全抹去，取而代之的是从别处吹过来的土壤。

5.“机遇”号车辙痕迹变化



“机遇”号车辙痕迹变化



除了颜色有些消褪以外，这些车辙痕迹大体上是相同的

    奇怪的是，“机遇”号车辙相比“勇气”号更能承受同一场尘暴的侵袭。尘暴来袭时，“机遇”号停在“维多利亚”陨石坑边缘，期间，火星勘测轨道飞行器HiRISE相机捕捉到多张照片。尘暴开始前，条状黑沙覆盖“维多利亚”陨石坑北部边缘地带(上图左侧)，但在尘暴临近结束时完全消失(上图中)。在接下来的几个月，条状黑沙又恢复正常，陨石坑内的黑色物质被吹到了边缘。

    在此过程中，我们可以看到“机遇”号的车辙痕迹，而根据HiRISE相机自2009年中拍摄的照片，这些痕迹仍清晰可见。盖斯勒和同事认为，之所以出现这种状况，是因为“机遇”号在活动期间，将黑色的赤铁矿石推到了下面的土壤中，令车辙痕迹看上去比周围更难填满、覆盖赤铁矿石的地区更显眼。盖斯勒说：“沙层很容易就被吹走或被取代，而取代赤铁矿石则不那么容易。据我猜测，那些车辙痕迹虽然越来越不明显，但仍能看到，直至承受更多侵蚀，那些赤铁矿石完全消失。”

    如下图所示，在探索火星过程中，“机遇”号三次经过这个地点。在这张照片中，时间最久的车辙痕迹拍摄于2006年晚些时候，当时，“机遇”号首次造访“维多利亚”陨石坑，而较新的车辙处于照片的显著位置，摄于2008年8月，那时“机遇”号在勘测完“维多利亚”陨石坑后刚刚出来。除了颜色有些消褪以外，这些车辙痕迹大体上是相同的。

6.俯瞰火星表面



俯瞰火星表面



机遇号及其车辙，甚至是相机的阴影都清晰可见

    这是HiRISE相机在2006年从火星轨道拍到的“机遇”号壮观照片。“机遇”号及其车辙，甚至是相机的阴影都清晰可见。美国康奈尔大学“机遇”号火星探测器任务小组成员在宇宙学系办公大楼的电梯里挂了这张照片，下面写着“到此一游”。在下载这张照片的那一天，盖斯勒碰巧负责“机遇”号的运行。他说：“我们对火星的体验永远都不一样。”

7.“阿波罗”飞船着陆地



“阿波罗”飞船着陆地



月球有潜力将人类活动的痕迹保留数百万年

    普雷希亚说，不同于火星，月球有潜力将人类活动的痕迹保留数百万年。唯一能掩埋宇航员足迹或火星车车辙的东西是缓慢“搅拌”月球土壤的微小陨石。他说：“月球上的风化过程十分缓慢。我认为，即便是车辙痕迹，也会在月球表面长期存在。”2009年，美宇航局月球勘测轨道飞行器重新拍摄了“阿波罗”飞船的着陆地点，纪念人类首次踏上月球40周年。你甚至可以看到阿波罗14号飞船宇航员在1971年留下的足迹(下图)。

8.“月球车2号”



“月球车2号”



“月球车2号”在20世纪70年代辉煌之时的模型

    月球勘测轨道飞行器还拍到苏联“月球车2号”最后的安息之地。这张摄于2010年3月的照片显示了“月球车2号”1973年在相当于地球五个月的时间内跋涉23英里(约合37公里)留下的车痕。普雷希亚说：“我们虽不能看清楚每一个细节，但车辙痕迹依旧如此清晰。你可以清楚地看到月球车2号在整个前进过程中留下的车辙痕迹——向后倒车、转身、从事不同任务。”

9.“月球车1号”



“月球车1号”



“月球车1号”是人类发射的成功登上另一个星球土地的机器人探测器

    “月球车1号”是人类发射的成功登上另一个星球土地的机器人探测器，被认为在1971年同地面失去了联系。不过，月球勘测轨道飞行器拍摄的照片帮助天文学家在2010年4月锁定了它的位置。“月球车1号”和“月球车2号”都装备有专用反射器，用于月球激光测距实验，例如，通过高精度测量地球与月球之间的距离，验证爱因斯坦的广义相对论。

    当天文学家将激光器瞄准“月球车1号”，其镜面反射的亮度至少是“月球车2号”的5倍。美国加州大学圣迭戈分校物理学家汤姆·墨菲在一份声明中称：“经过近40年的沉默，它终于传递给我们大量信息。”按照专业人士的观点，苏联“月球车”探测器或许是人类有史以来发射到太空的最值得尊重的机器人探测器。

10.“金星13号”探测器



“金星13号”探测器

    苏联“金星13号”(Venera 13)探测器1982年在金星上着陆。这是“金星计划”中第7个在金星表面成功软着陆的探测器。“金星1号”至“金星6号”等6个探测器要么从未离开过地球，要么在着陆时坠毁。虽然金星表面温度达855华氏度，大气压力是地球的89倍，但“金星13号”探测器仍幸存下来，传输数据127分钟，比32分钟的设计寿命多出一个半小时左右。它最终可能因金星大气的极端条件而遭到损坏。

11.“惠更斯”号探测器



“惠更斯”号探测器



箭头标出了这滴液态甲烷的位置

    2005年，“惠更斯”号探测器在土星最大的卫星土卫六表面着陆，并永远地留在了那里。在着陆以前，“惠更斯”号探测器便疯狂拍摄照片，一直持续到电池在着陆一小时后耗尽。这些照片提供了液体在土卫六的河流中缓缓流过的最佳证据。不过河里不是水，而是甲烷。由于土卫六大气主要由碳氢化合物构成，“惠更斯”号探测器没有生锈，而在地球上，氧气和水一旦与金属相互作用即能生锈。

    据美宇航局行星科学家罗伯特·韦斯特介绍，“惠更斯”号着陆的溪谷看似安静，但可能是一个干枯的河床，雨水或许在不久将会降临。土卫六南半球的季节变换仅是从夏天过渡到秋天。韦斯特说：“或许，在接近土卫六这个季节循环的时候，突然下起了由甲烷或乙烷构成的瓢泼大雨，流入到那些通道中，从‘惠更斯’号探测器上面流过，将其冲到下游。或许正是在这个季节，这些低纬度地区有了丰富降雨。”

    如果“惠更斯”号在这次降雨中幸存下来，它最终可能被埋在由碳氢化合物构成的沙丘中。韦斯特说：“在过去曾有人居住的撒哈拉沙漠部分地区，如今则被沙丘所覆盖。过去数百年，沙丘地带可能不断变化。这一幕或许会发生在土卫六。”迄今，从太空中还未拍到“惠更斯”号的照片，但它却拍了像是自画像的东西。一滴液态甲烷在“惠更斯”号相机遮阳板的边缘凝结，并在“惠更斯”号拍照时出现在相机的视野内。在下图底部，箭头标出了这滴液态甲烷的位置。