全盛序幕

1996年底，NASA火星全球探勘者號(hào)（MGS）環(huán)繞器發(fā)射成功，次年進(jìn)入環(huán)火星軌道。在長(zhǎng)達(dá)9年的火星歲月里，這顆探測(cè)器取得了諸多令人驚嘆的科學(xué)成就。

火星全球探勘者號(hào)工作的藝術(shù)想象。© NASA/JPL

它用激光高度計(jì)獲取了迄今為止分辨率最高的火星全球地形數(shù)據(jù)（MOLA），至今仍是各種科學(xué)探測(cè)和研究的重要參考。

火星全球勘探者號(hào)獲取的火星地形圖，越紅越高，越藍(lán)越低。© NASA/MOLA [10]

通過(guò)這些地形數(shù)據(jù)，科學(xué)家們讓火星北半球低地中許多被掩埋的古老撞擊坑和盆地“重見(jiàn)天日”，這意味著火星看似平坦的北部低地其實(shí)并不比撞擊坑遍布的南部高地年輕，反而更加古老。

火星全球勘探者號(hào)（MGS）MOLA地形數(shù)據(jù)揭示的“隱藏”撞擊坑。來(lái)源：參考文獻(xiàn) [11]

它發(fā)現(xiàn)了數(shù)百處流水形成的沖溝，這意味著火星表面可能在不久的過(guò)去還有過(guò)液態(tài)水流動(dòng)。

火星全球勘探者號(hào)MOC相機(jī)拍攝的火星表面的沖溝。© NASA/MOC

……

火星全球探勘者號(hào)正式開(kāi)啟了這后三十年火星探測(cè)的全盛時(shí)代。自此，對(duì)火星進(jìn)行全方位、更深入的科學(xué)探測(cè)成為各國(guó)火星探測(cè)的核心目標(biāo)。

火星“飚”車(chē)

1997年，火星探路者號(hào)著陸器帶著人類(lèi)第一輛火星車(chē)旅居者號(hào)成功登上火星表面。作為NASA第二屆“發(fā)現(xiàn)級(jí)”項(xiàng)目“成員，“更快、更好、更便宜”是它們的立身之本。

正在被折疊“打包的火星探路者號(hào)著陸器和旅居者號(hào)火星車(chē)。© NASA/JPL [12]

更輕、更小的火星探路者號(hào)首次使用氣囊來(lái)完成降落傘之后的緩沖減速，然后類(lèi)似我國(guó)的嫦娥三號(hào)/四號(hào)，在著陸成功之后釋放火星車(chē)旅居者號(hào)。

被塞入氣囊之中的火星探路者號(hào)和旅居者號(hào)，在著陸火星的最后階段借助氣囊多次彈跳來(lái)實(shí)現(xiàn)緩沖，最終安全停留在火星表面。© NASA/JPL [13]

盡管兩個(gè)著陸任務(wù)僅僅工作了三個(gè)月（但已超過(guò)設(shè)計(jì)壽命），火星車(chē)僅累計(jì)移動(dòng)了約100米，但火星探路者號(hào)和旅居者號(hào)作為探索火星的“先頭部隊(duì)”，為后續(xù)NASA的火星著陸任務(wù)驗(yàn)證了技術(shù)、開(kāi)辟了道路。

石頭左邊的那個(gè)小家伙就是旅居者號(hào)，僅重10.5公斤。© NASA/JPL  [14]

尋水而來(lái)

二十一世紀(jì)悄然來(lái)臨。2001發(fā)射窗口里，NASA將環(huán)繞器火星奧德賽號(hào)送往火星。

火星奧德賽號(hào)工作示意圖。© NASA/JPL [15]

火星奧德賽號(hào)的重大成就之一是它搭載的伽馬射線(xiàn)譜儀（GRS）首次在火星上探測(cè)到了氫的存在，間接證實(shí)了火星地下含有水冰 [16]。

火星奧德賽號(hào)的伽馬光譜儀測(cè)量的火星全球超熱中子量分布，越紅越高，越藍(lán)越低。因?yàn)槌瑹嶂凶颖粴湓勇男首罡?，所以觀(guān)測(cè)到的超熱中子量越低就代表氫的富集度（水冰含量）越高，白線(xiàn)劃定的區(qū)域被認(rèn)為地表80厘米以下有穩(wěn)定存在的水冰。圖片來(lái)源：參考文獻(xiàn) [16]

這艘探測(cè)器至今仍在一圈一圈環(huán)繞著火星進(jìn)行科學(xué)探測(cè)，同時(shí)還為火星上的著陸任務(wù)提供通訊中繼，它是目前為止所有的火星探測(cè)器里最超長(zhǎng)待機(jī)的一個(gè)。

火星奧德賽號(hào)為著陸任務(wù)提供通訊中繼示意圖。© NASA/JPL [15]

2003發(fā)射窗口，歐空局發(fā)起了對(duì)火星的首次嘗試，將環(huán)繞器火星快車(chē)號(hào)和著陸器小獵犬2號(hào)送往火星。

火星快車(chē)號(hào)（三根天線(xiàn)是測(cè)地雷達(dá)）和小獵犬2號(hào)藝術(shù)想象。© ESA

火星快車(chē)號(hào)絕對(duì)稱(chēng)得上首戰(zhàn)成名，雖然小獵犬2號(hào)著陸后失聯(lián)了，但絲毫不妨礙火星快車(chē)號(hào)一路開(kāi)掛的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。

火星快車(chē)號(hào)搭載的可見(jiàn)光與紅外線(xiàn)礦物光譜儀OMEGA在火星表面多處檢測(cè)出了粘土（也就是水合層狀硅酸鹽）等水合礦物，表明火星表面在很久以前很可能有大量液態(tài)水流過(guò) [17]。

OMEGA探測(cè)到的火星水合礦物分布。© ESA/CNES/CNRS/IAS/Université Paris-Sud, Orsay; NASA/JPL/JHUAPL; 底圖：NASA MOLA [17]

火星快車(chē)號(hào)的測(cè)地雷達(dá)MARSIS更是首次在火星地下發(fā)現(xiàn)了疑似液態(tài)水湖 [20]。（詳見(jiàn)：這一次，我們?cè)诨鹦钦业搅吮潞?？?

疑似冰下湖的位置（對(duì)應(yīng)著高反射強(qiáng)度，圖中藍(lán)色區(qū)域）。來(lái)源：ESA和參考文獻(xiàn) [18]

火星快車(chē)號(hào)眼中冰封世界，宛若仙境▼

水冰覆蓋的科羅廖夫撞擊坑，由火星快車(chē)號(hào)的HRSC相機(jī)影像和數(shù)字高程模型共同生成。© ESA/DLR/FU Berlin

NASA在這個(gè)賽季也同樣輝煌：孿生機(jī)勇氣號(hào)、機(jī)遇號(hào)火星車(chē)相繼成功發(fā)射，并在2004年1月相繼著陸在火星遙遙相對(duì)的古謝夫撞擊坑和子午平原，它們的目標(biāo)是探尋火星上的水。

勇氣號(hào)和機(jī)遇號(hào)火星車(chē)。© NASA/JPL [19]

由于只能通過(guò)太陽(yáng)能板供電，勇氣號(hào)和機(jī)遇號(hào)原本的設(shè)計(jì)壽命只有90天。然而，誰(shuí)也沒(méi)有想到，原本被視為災(zāi)害的火星塵卷風(fēng)卻時(shí)不時(shí)幫它們清除了太陽(yáng)能板上的灰塵，讓它們能夠活力四射地繼續(xù)工作了好多年。勇氣號(hào)和機(jī)遇號(hào)的探測(cè)結(jié)果進(jìn)一步證明火星曾經(jīng)有過(guò)溫暖濕潤(rùn)的環(huán)境，那時(shí)候的火星或許是適宜生命存在的。

機(jī)遇號(hào)發(fā)現(xiàn)的“藍(lán)莓”（赤鐵礦結(jié)核）和石膏脈（水合硫酸鈣礦物），均是火星曾有過(guò)溫暖濕潤(rùn)環(huán)境的證據(jù)。© NASA/JPL

2007年，NASA鳳凰號(hào)著陸器發(fā)射升空，次年降落在火星北極一帶，是目前人類(lèi)最北的火星著陸任務(wù)。鳳凰號(hào)和后來(lái)的洞察號(hào)著陸器采用的都是傳統(tǒng)的反沖火箭著陸方式，而且兩者在外形上也有直接的繼承。

過(guò)于相似.jpg © NASA/JPL

挖土小能手鳳凰號(hào)不負(fù)眾望，很快就在著陸區(qū)一帶的土壤下挖出了高純度水冰，堪稱(chēng)“火星有水”的一記實(shí)錘。

（左）鳳凰號(hào)工作假想圖；（右）鳳凰號(hào)挖出的水冰，注意左下角新挖出的水冰4個(gè)火星日后揮發(fā)消失了。© NASA/JPL