粘土、水与生命探索：为何欧空局罗莎琳德·富兰克林火星车瞄准火星古代海床
日期: 2026-07-10
主打图片: 罗莎琳德·富兰克林火星车在火星表面的艺术想象图。图片来源：ESA/ATG medialab
欧空局ExoMars罗莎琳德·富兰克林火星车正瞄准2028年发射前往奥克西亚平原，火星上一个富含粘土的盆地，新研究表明其范围远比此前想象的要广阔得多。6月2日发表在《伊卡洛斯》期刊上的一项研究揭示，粘土沉积物从计划着陆点延伸到马沃斯谷，绵延约300公里（186英里），覆盖区域约600公里宽，海拔高达1公里以上。这一发现增强了该地区曾覆盖着广阔水域（可能是一片深海）的论点，并且可能保存着古代微生物生命的生物特征。
罗莎琳德·富兰克林火星车以开创DNA晶体学的英国化学家命名，是欧洲最具雄心的火星任务。它重310公斤（680磅），约一辆小型汽车大小，搭载了八个科学仪器，统称为”巴斯德有效载荷”。其最显著的特征是一个2米（6.6英尺）长的钻头，有史以来送往火星最深的钻头，设计用于获取免受猛烈电离辐射照射的地下样本。
深度至关重要。宇宙辐射会分解火星土壤表层几厘米内的有机分子，这意味着任何古代生命的证据最有可能在地下发现。1970年代的维京着陆器仅能穿透约15厘米。而罗莎琳德·富兰克林的钻头可达到十倍以上的深度，从而获取数十亿年来一直受到保护的物质。
40亿年前的水世界
由里昂大学Inés Torres Auré领导的这项新《伊卡洛斯》研究，利用欧空局火星快车轨道器和美国宇航局火星勘测轨道器的数据，绘制了奥克西亚平原与马沃斯谷之间的矿物成分和分层图。两个地点共享相似的粘土矿物序列，表明它们是在大约39亿年前由相同的大规模水成过程塑造的。
研究人员在两个含粘土单元之间的边界处发现了一个”古表面”，该表面布满陨石坑，后被较年轻的沉积物覆盖。这表明沉积作用曾暂停，随后水化学发生变化，指向早期火星上间歇性湿润的气候，而非单一的持续湿润期。
“由于该区域如此广阔，我们讨论的不是局部现象，而是一个需要巨量水的区域性或全球性过程，”ExoMars项目科学家Jorge Vago在欧空局的一份声明中说。”我们瞄准的是序列中最古老的沉积物，这使得它们对火星地质和早期气候的潜在影响对罗莎琳德·富兰克林任务寻找生命的工作具有非常重要的意义。”
为生物特征而建的火星车
罗莎琳德·富兰克林火星车原计划于2022年发射，作为欧空局与俄罗斯联邦航天局联合任务的一部分，配备俄制着陆平台和欧洲火星车。2022年2月俄罗斯入侵乌克兰后，欧空局终止了与俄罗斯联邦航天局的合作。该任务重新设计为欧制着陆器，并由美国宇航局提供发射服务、降落发动机、放射性同位素加热装置以及火星有机分子分析仪（MOMA）的组件。
该火星车目前计划于2028年10月在肯尼迪航天中心39A发射台由SpaceX猎鹰重型火箭发射升空。着陆日期约为2030年11月，选择了延迟轨道以便在北半球春季抵达并避开行星范围的沙尘暴。2030年的发射窗口也可作为备用方案。
巴斯德有效载荷包括用于地质背景和19色光谱成像的全景相机（PanCam）、用于矿物成分分析的爱因斯坦红外光谱仪、利用激光解吸和气相色谱-质谱联用技术进行广谱有机分子检测的MOMA、用于红外高光谱显微镜的MicrOmega、以及用于识别矿物相和潜在生物特征的拉曼激光光谱仪。探地雷达和CLUPI近距成像仪完善了这一套件。
为什么是粘土？
粘土矿物，技术上称为页硅酸盐，在液态水存在下形成，是地球上有机分子的最佳保存剂之一。粘土的细粒结构可以包裹有机化合物，在地质时间尺度上保护它们免受化学降解。在地球上，富含粘土的沉积物经常保存古代微生物生命的证据。
奥克西亚平原特别具有诺亚纪时期的沉积物，至少有37亿年历史，是在丰富的液态水存在下形成的。已识别出两个不同的水成环境：早期约100米厚的层状粘土质沉积物的沉积和蚀变阶段，以及后来的河流-三角洲系统。侵蚀作用暴露了古老的沉积岩，其表面最近才暴露于宇宙辐射之下，从而提高了有机物保持完整的可能性。
ExoMars副项目科学家Elliot Sefton-Nash直言不讳：”我们将利用搭载的仪器来验证轨道上的发现，了解它们形成的古代环境，以及它们是否保存了火星生命的任何证据。早期火星海床上的温暖和营养物质可能为早期生命提供了栖息地。”
该任务加入了回答生命是否曾在地球之外起源这一根本问题的更广泛努力。美国宇航局正在探索杰泽罗陨石坑的毅力号火星车，在2025年9月收集了科学家们描述为迄今为止发现的最强潜在生物特征，一块名为”夏延瀑布”的箭头形岩石，富含有机碳、硫、铁和磷。这两个任务，一个美国、一个欧洲，正从行星的两侧用互补的工具探索这一问题。
如果罗莎琳德·富兰克林火星车按计划于2028年发射，它将成为首个将钻头送入足够深度以触及地下辐射屏蔽层的火星任务。无论它是否找到古代生命，科学团队都期望改写水如何塑造红色星球早期历史的故事。
婷 翻译
Draft for 1ban.news – Space Desk