歐洲航天局：火星探測十年回顧＊

2013年6月3日，歐洲航天局（ESA）在其火星探測衛(wèi)星Mars Express發(fā)射10周年紀(jì)念日，推出ESA火星探測歷程回顧專題報道，首次發(fā)布新的火星全球地圖并回顧了火星探測10年成果。

1 最新火星全球地圖

ESA此次所發(fā)布的新火星全球地圖，全景呈現(xiàn)了這個紅色星球上水和火山活動的歷史，為下一代火星探測任務(wù)鎖定了目標(biāo)位點。該獨特的地圖集包括火星表面一系列水成、火山成因及風(fēng)化形成的礦物的分布圖，每幅地圖代表了火星地質(zhì)進(jìn)化史的一個不同時期，地圖集揭示了塑造火星的主導(dǎo)地質(zhì)過程的全球背景。

1．1 水成礦物分布地圖

第1張地圖顯示了水合礦物 頁硅酸鹽和水合鹽分布的個別位點。這些水合礦物僅能在水存在的情況下形成，它們主要存在于最古老的隕石坑中，這些隕石坑可以追溯到40多億年前。這表明在最初的幾百萬年間，火星表面和地下存在液體水，可能為早期的生命提供了適宜的條件。

1．2 火山成因礦物分布地圖

接下來的2張地圖顯示了能夠體現(xiàn)火山歷史的橄欖石和輝石礦物。固體火山巖化學(xué)組成的差異能產(chǎn)生關(guān)于星球內(nèi)部溫度和壓力進(jìn)化的線索。橄欖石和輝石是組成玄武巖的2種主要礦物，而玄武巖是火星殼、地球洋殼和月球火山巖性的標(biāo)志性特征。

當(dāng)前火星表面暴露的撞擊坑周圍發(fā)現(xiàn)一些最原始的富鎂橄欖石，撞擊坑已經(jīng)揭示出來自火星殼下面的非常古老的火星幔樣本。富含橄欖石的火星表面與大約37億年前全球性的巖漿爆發(fā)事件有關(guān)。當(dāng)時巖漿通過撞擊坑底部的裂縫噴發(fā)到火星表面，這與月球上大的撞擊盆地曾被火山巖漿淹沒的過程類似。目前僅保存有一些全球事件的痕跡，后續(xù)的地質(zhì)活動掩蓋了這些特征。在隕石坑高地，輝石分布特別廣泛，它代表了火星殼最為古老的部分。在平緩的北部平原，與火星形成初期的橄欖巖相比，輝石的分布則反映了更高演化程度熔巖的噴發(fā)。

1．3 風(fēng)化作用形成的塵埃分布地圖

塵埃掩蓋了許多火星深層的巖石，這與Fe2O3密切相關(guān)。Fe2O3是在火星上發(fā)現(xiàn)的鐵的礦物形態(tài)，其在北部低地和塔爾西斯火山區(qū)有最大量的分布?；鹦潜砻娴膲m埃被認(rèn)為主要與大氣的化學(xué)反應(yīng)有關(guān)，引起富鐵巖石緩慢“銹化”數(shù)十億年，從而使火星呈現(xiàn)出獨特的紅色色調(diào)。

來自過去冰川活動和撞擊事件的風(fēng)化與侵蝕，以及當(dāng)前的沙塵暴、大風(fēng)和凍融循環(huán)，都有助于細(xì)粒粉塵的持續(xù)產(chǎn)生。礦物地圖提供了火星隨時間演化的獨特記錄，它們體現(xiàn)了在整個火星上水和火山進(jìn)程發(fā)揮的作用，這跨越了漫長的地質(zhì)時期。

1．4 為未來實地探測提供線索的地圖

地圖同時突出了科學(xué)研究特別感興趣的區(qū)域，這有助于未來開展進(jìn)一步的實地探測，比如沿較低的北部平原和古代隕石坑高地之間邊界探測水合礦物暴露簇的豐富度。研究人員表示，在這些峭壁側(cè)面，較厚的冰沉積可能在長時間保護(hù)了古代水蝕位點。

在一些地方，地圖顯示了火山暴露巖層和水合礦物之間的重疊，在這些區(qū)域的火山—冰川相互作用期間，礦物質(zhì)可能通過加熱而有所改變。比如，在一個稱為Nili Fossae的地方，在橄欖石地圖上由于有明亮的紅色／黃色斑點而較易識別，在水存在的條件下，礦物質(zhì)易風(fēng)化而成為黏土。如果這里的巖石由于水熱活動而發(fā)生變化，那么該地方的條件可能曾經(jīng)支持生命的存在。

研究人員指出，火星上存在非常獨特的地點，其完好保存著行星形成后數(shù)億年間的環(huán)境記錄，這在整個太陽系是獨一無二的。在此期間，生命可能已經(jīng)在地球上出現(xiàn)，同時也可能在火星上出現(xiàn)。

地圖集是根據(jù)搭載于Mars Express上的OMEGA礦物繪圖儀（通過分析反射的太陽光的光譜來確定火星表面的礦物質(zhì)組成）收集的10年探測數(shù)據(jù)生成的。研究人員表示，火星的歷史蘊藏于其礦物中，這些真正的火星全球場景的獲得歸功于ESA火星探測任務(wù)的長期持續(xù)性，有助于解開46億年行星演化的秘密。地圖集不僅將為確定下一代火星登陸器和探測器的著陸位點以及未來ESA載人航天任務(wù)的目標(biāo)位點提供依據(jù)，還將確保歐洲始終處于行星探測的前沿。

2 火星探測10年歷程

ESA Mars Express 10年火星探測歷程及主要成果如下表（表1）所列。

表1 ESA Mars Express 10年火星探測歷程

除獲得有關(guān)火星表面水和火山的發(fā)現(xiàn)之外，Mars Express還廣泛開展了包括火星地下直至其上層大氣，以及其衛(wèi)星 火衛(wèi)一和火衛(wèi)二等諸多方面的研究，這提供了火星環(huán)境各個方面的深度分析。探地雷達(dá)探測結(jié)果顯示，在火星南極，有足夠的水存在于冰蓋中，如果這些冰融化，在整個火星表面水深可達(dá)11m。在火星大氣中檢測出甲烷存在的痕跡已經(jīng)引起了科學(xué)家的激烈爭論：這是否是由火山作用產(chǎn)生，或者像在地球上一樣，是活躍生物活動的結(jié)果？同時，Mars Express也提供了火衛(wèi)一最詳細(xì)的地圖集。

ESA表示，盡管持續(xù)10年之久的Mars Express火星探測任務(wù)為我們提供了關(guān)于火星歷史的真正的全球視角，為下一代火星探測任務(wù)鋪平了道路，但對Mars Express的未來仍有諸多期待。如與美國宇航局的MAVEN航天飛船協(xié)同開展對火星大氣的測量、2014年10月最近距離觀測賽丁泉彗星C／2013（Comet C／2013Siding Spring）以 及2016年10月監(jiān)測ESA ExoMars探測器的運行等。