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NASA“毅力号”火星车相机以前所未有的方式拍摄火星景观

NASA“毅力号”火星车相机以前所未有的方式拍摄火星景观
2021年09月26日 11:10 新浪网 作者 左岸枫史

  美国宇航局(NASA)的“毅力号”探测器已经在杰泽罗陨石坑探索了超过217个地球日(211个火星日),那里的尘土飞扬的岩石开始揭示它们的故事--关于一个流淌着熔岩和水的年轻火星。这个延续了数十亿年的故事正在展开,这在很大程度上要归功于“毅力号”上的七台强大的科学相机。

  这些专门的相机能够从很远的地方对小的特征进行定位,对火星景观进行大范围的扫描,并放大微小的岩石颗粒,这些相机还帮助火星车团队确定哪些岩石样本为了解红色星球上是否曾经存在过微小的生命提供了最好的机会。

  

  世界各地共有约800名科学家和工程师组成了更大的“毅力号”团队。这包括较小的团队,从几十人到多达100人,负责漫游车的每台相机和仪器。而相机背后的团队必须协调每一个关于成像的决定。

  位于南加州的NASA喷气推进实验室的“毅力号”第一次科学活动的共同负责人Vivian Sun说:“成像相机是一切的重要组成部分。我们每天都会在科学上使用它们中的很多。它们绝对是关键任务。”

  在“毅力号”于2月着陆后不久,故事就开始了,随着多个相机进行科学调查,令人惊叹的图像也在不断堆积。以下是它们的工作原理,以及迄今为止发现的一些样本。

  

  “毅力号”的两个导航相机支持漫游车的自主驾驶能力。在每一站,漫游车首先使用这两台相机,以360度的视角来了解土地的情况。

  Vivian Sun说:“导航相机的数据真的很有用,有了这些图像,就可以用更高分辨率的仪器如SuperCam和Mastcam-Z进行有针对性的科学跟踪。”

  “毅力号”的六台避险相机,或称Hazcams,包括前面的两对(任何时候只有一对在使用),以帮助避开麻烦点,并将漫游车的机械臂放在目标上;后面的两台Hazcams提供图像,以帮助漫游车在更广泛的景观背景中定位。

  Mastcam-Z是漫游车桅杆上的一对"眼睛",是为大画面而建的:全景彩色拍摄,包括3D图像,具有缩放能力。它还可以捕获高清视频。

  

  亚利桑那州立大学的 Jim Bell 领导Mastcam-Z团队,该团队一直在高速工作,为更大的团体制作图像。他说:“我们在这次任务中的部分工作是一种分类。我们可以穿过大片的区域,对地质和颜色进行一些快速评估。这一直在帮助团队确定在哪里使用仪器。”

  颜色是关键。Mastcam-Z图像使科学家们能够将火星勘测轨道飞行器(MRO)从轨道上看到的特征与他们在地面上看到的特征联系在一起。

  该仪器还具有低分辨率光谱仪的功能,将其捕获的光线分为11种颜色。科学家们可以分析这些颜色,以了解发出光线的材料的组成,帮助他们决定用任务的真正光谱仪来放大哪些特征。

  例如,3月17日有一个著名的系列图像。它显示了一个宽阔的悬崖,又称"三角洲悬崖",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提供了广阔的视野后,任务转向SuperCam进行近距离观察。

  科学家们利用SuperCam来研究矿物学和化学,并寻找古代微生物生命的证据。在“毅力号”桅杆上的Mastcam-Z附近,它包括远程微型成像仪,或称RMI,它可以从一英里以外放大一个垒球大小的特征。

  一旦Mastcam-Z提供了陡坡的图像,SuperCam RMI就会瞄准它的一个角落,提供特写,然后将这些特写拼接起来,以获得更清晰的视图。

  

  对于新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室SuperCam的主要研究人员Roger Wiens来说,这些图像充分说明了火星的远古时代,当时的大气层足够厚,也足够温暖,允许水在表面流动。

  "这显示了巨大的巨石,"他说。“这意味着一定有一些巨大的山洪发生,把巨石从河床上冲到这个三角洲的形成中。”块状的地层告诉他更多信息。

  "这些大石块在三角洲地层的部分位置,"Wiens说。"如果湖床是满的,你会在最上面找到这些。因此,在山洪发生时,湖水并没有充满。总的来说,这可能表明了不稳定的气候。也许我们并不总是有这种非常平和、平静、适合居住的地方,我们可能喜欢养一些微生物。"

  此外,科学家们还发现了在这个早期时期火山口地面上由熔岩或岩浆形成的火成岩的迹象。这可能意味着不仅是流动的水,而且是流动的熔岩,在湖泊本身形成的时间之前、期间或之后。

  这些线索对于该任务寻找古代火星生命的迹象和潜在的可居住环境至关重要。为此,该探测器正在采集火星岩石和沉积物的样本,未来的任务可能会将这些样本送回地球进行深入研究。

  “毅力号”的各种相机协助选择这些样本,包括WATSON(用于操作和工程的广角地形传感器)。

  WATSON位于漫游车机械臂的末端,提供岩石和沉积物的极端特写,将微小颗粒的种类、大小、形状和颜色--以及它们之间的"水泥"--锁定在这些材料中。这些信息可以帮助我们了解火星的历史以及潜在样本的地质背景。

  

  WATSON还帮助工程师定位火星车的钻头,以提取岩芯样品,并生成样品来源的图像。

  该成像器与SHERLOC(用拉曼和发光技术扫描宜居环境的有机物和化学品)合作,其中包括一个自动对焦和背景成像器(ACI),这是火星车的最高分辨率相机。SHERLOC使用紫外线激光来识别岩石和沉积物中的某些矿物,而同样在机械臂上的PIXL(X射线岩石化学行星仪器)则使用X射线来确定化学成分。这些相机与WATSON协同工作,帮助捕捉地质数据--包括火山口地面上的火成岩的迹象--其精确度令科学家感到惊讶。

  SHERLOC在JPL的主要研究人员Luther Beegle说:“我们得到了在水环境中形成的材料的非常酷的光谱--例如,硫酸盐和碳酸盐。”

  工程师们还使用WATSON来检查漫游车的系统和底盘--以及拍摄“毅力号”自拍照。

  Beegle说,不仅是成像仪器的强大性能,而且它们能够忍受火星表面的恶劣环境,使他对“毅力号”获得重大发现的机会有信心。他说:“一旦我们靠近三角洲,那里应该有非常好的保存生命迹象的潜力,如果有的话,我们有非常好的机会看到一些东西。”

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