“中國最像火星的地方”將建火星模擬基地?
導讀：“中國最像火星的地方”將建火星模擬基地? 火星“景點(diǎn)”各有特色 擁有太陽(yáng)系最高的山和最深的谷
近日，中國科學(xué)院月球與深空探測總體部獲悉，我國首個(gè)火星模擬基地項目將落戶(hù)青海省海西州大柴旦紅崖地區，這里擁有典型的雅丹地貌群，其獨特的地形地貌、自然風(fēng)光、氣候條件使之成為專(zhuān)家眼中“中國最像火星的地方”。
火星在地貌、地質(zhì)和物質(zhì)成分方面都有一些特殊的特征。比如，地貌為荒漠，沒(méi)有植被覆蓋，地質(zhì)上有河流、湖泊干涸的沉積物，物質(zhì)成分方面有大量硫酸鹽、高氯酸鹽等水流干涸后的遺留物等。而該基地在上述三個(gè)層面有類(lèi)似于火星的特征，這也是其成為火星模擬基地的原因。
模擬基地與火星的地質(zhì)地貌條件并不是完全相似，因而在通過(guò)相關(guān)研究對火星的情況進(jìn)行考察的同時(shí)，也可以實(shí)現對火星和地球的對比實(shí)驗研究。
據悉，我國首個(gè)火星模擬基地也將集科學(xué)傳播、旅游觀(guān)光、體驗休閑、科學(xué)實(shí)驗為一體，基地項目包括天文與航天科普教育、主題休閑度假、影視作品攝影、科學(xué)研究與模擬訓練等重點(diǎn)內容。當地主管部門(mén)表示，未來(lái)將以星空文化產(chǎn)業(yè)為主要發(fā)展方向，把該基地打造成我國首個(gè)火星文化創(chuàng )意體驗基地。
看來(lái)，以后不用等火箭上天就可以體驗火星的地貌了。值得期待。
火星“景點(diǎn)”各有特色 擁有太陽(yáng)系最高的山和最深的谷
來(lái)源: 科技 日報
擁有太陽(yáng)系最高的山和最深的谷
火星“景點(diǎn)”各有特色 “天問(wèn)”靠科學(xué)解決選擇困難癥
無(wú)數次的深情凝視，只為心無(wú)旁騖地投向你的懷抱。
5月15日，在環(huán)繞火星飛行探測了3個(gè)多月后，天問(wèn)一號著(zhù)陸巡視器終于穩穩地落在火星烏托邦平原南部預選著(zhù)陸區。這個(gè)名字源于屈原《天問(wèn)》的著(zhù)陸巡視器，滿(mǎn)載著(zhù)中國人“九天之際，安放安屬？隅隈多有，誰(shuí)知其數……”的疑問(wèn)，探尋這顆紅色星球的前世今生。
千萬(wàn)里的跋涉，只為你而來(lái)。中國火星探測的首選地為何花落烏托邦平原？火星上的高地、山脈、峽谷又是如何形成的？載人探火的選址會(huì )有所不同嗎？隨著(zhù)火星探測事業(yè)的發(fā)展，人類(lèi)對于火星的種種疑問(wèn)，也將被一一解開(kāi)。
是否“曾經(jīng)滄?！?去烏托邦平原看了才知道
從20世紀60年代至今，火星的天幕上，便屢見(jiàn)天外來(lái)客。1960年至2019年，國際上的火星探測任務(wù)共有44次，但其中成功和部分成功的只有22次，是風(fēng)險最高的航天任務(wù)之一。
1997年，“旅居者”號火星車(chē)在火星的克里斯平原阿瑞斯谷著(zhù)陸，這是人類(lèi)送上火星的第一臺火星車(chē)。2004年，美國“勇氣”號、“機遇”號這對雙胞胎火星車(chē)先后登陸子午線(xiàn)高原和古謝夫撞擊坑。更大、更重、功能更強的“好奇”號火星車(chē)則于2012年8月在蓋爾撞擊坑登陸。今年2月，美國“毅力”號火星探測器降落在火星北半球伊西迪斯平原西側的杰澤? ?撞擊坑。
“陌生星球的著(zhù)陸點(diǎn)選擇，要受工程約束和科學(xué)目標的雙重限制，既要有科學(xué)意義，也要易于工程實(shí)現?！敝袊教炜乒ざ貉芯繂T、國際宇航聯(lián)空間運輸委員會(huì )副主席楊宇光道出了選擇火星著(zhù)陸點(diǎn)的玄機。
“出于工程安全的需要，著(zhù)陸區一般選擇在赤道附近的低緯度區域，以保證火星車(chē)的太陽(yáng)能電池板能獲得足夠的太陽(yáng)光照，而且那里夏季白天溫度為20多攝氏度，利于設備正常工作；第二是著(zhù)陸點(diǎn)附近區域要平坦，盡量避免存在大塊巖石，確保探測器著(zhù)陸時(shí)不會(huì )傾覆；第三是著(zhù)陸點(diǎn)海拔要低，探測器著(zhù)陸的過(guò)程十分兇險，地勢越低，越能為探測器著(zhù)陸爭取緩沖時(shí)間?！睏钣罟庹f(shuō)。
工程安全讓科學(xué)探測如虎添翼?！暗弥晒Φ哪且豢烫?dòng)了，要感謝這些航天工程專(zhuān)家，如果沒(méi)有他們，我們的科學(xué)目標就沒(méi)法實(shí)現?！?月15日凌晨，中國首次火星探測任務(wù)預先科學(xué)研究團隊成員，中國科學(xué)院地球化學(xué)研究所月球與行星科學(xué)中心、中國科學(xué)院比較行星學(xué)卓越創(chuàng )新中心研究員趙宇便不斷刷新著(zhù)各種網(wǎng)頁(yè)，捕捉天問(wèn)一號的最新動(dòng)態(tài)。
趙宇和她的合作者們曾圍繞天問(wèn)一號備選著(zhù)陸區開(kāi)展過(guò)地質(zhì)環(huán)境的背景調查，“烏托邦平原是國際天文聯(lián)合會(huì )于1973年命名的，它是太陽(yáng)系中最大的撞擊盆地，直徑約3300千米。它地處的火星北半球，在距今約40億年前就形成了。有一些科學(xué)假說(shuō)認為，烏托邦平原曾經(jīng)有海洋，并存在著(zhù)與水有關(guān)的地貌特征，如嚴重退化或掩埋的撞擊坑，這可能是由于沉積物被壓實(shí)導致；分布于中緯度地區的指紋地貌，可能是冰川或火山作用形成；巨型多邊形地貌，可能是由熱收縮作用導致永久凍土開(kāi)裂形成。但烏托邦平原的古海洋還有待進(jìn)一步探測，畢竟現在人類(lèi)對火星北半球的研究程度還很低”。
特殊地理、氣候環(huán)境 讓火星北極地質(zhì)具有獨特性
從太空俯視火星，這顆紅色星球云集眾多地質(zhì)奇觀(guān)?；鹦巧系膴W林帕斯山是太陽(yáng)系中已知最高的火山，高約2.6萬(wàn)米，約為珠穆朗瑪峰的3倍。
據美國國家航空航天局(NASA)分析，這極有可能是因為火星重力小，火山爆發(fā)率高，因此火星上的造山熔巖流動(dòng)持續時(shí)間比在地球上長(cháng)得多。
在趙宇看來(lái)，“火星殼至今還沒(méi)有發(fā)現板塊運動(dòng)的痕跡，這使得上涌的巖漿會(huì )在一個(gè)區域上不斷堆積，逐漸形成單一巨大的火山”。
火星的另一項地質(zhì)紀錄是擁有太陽(yáng)系中最深的峽谷，即靠近其赤道的水手峽谷，它長(cháng)約4000千米，最深的地方為7千米，可媲美地球的東非大裂谷?！坝捎趭W林帕斯山所在的薩希思火山省不斷隆升，造成鄰近區域火星殼的拉張陷落，水手大峽谷由此形成。有科學(xué)家對比了水手大峽谷兩岸的巖層，發(fā)現沒(méi)有發(fā)生錯動(dòng)。但有關(guān)火星北部平原的形成，科學(xué)界還一直沒(méi)有達成共識?！壁w宇說(shuō)。
趙宇曾參與“機遇”號、“鳳凰”號和“好奇”號的數據分析。她介紹，科學(xué)家發(fā)現在不同的著(zhù)陸點(diǎn)，火星車(chē)觀(guān)測到不同的局部環(huán)境，指示火星表面的地質(zhì)多樣性。例如，“機遇”號火星車(chē)在火星子午線(xiàn)高原 的沉積記錄中發(fā)現赤鐵礦小球，科學(xué)家推測這可能是由硫酸鐵氧化轉變而成；“勇氣”號火星車(chē)在古謝夫撞擊坑發(fā)現了熱泉環(huán)境；“鳳凰”號在火星北極著(zhù)陸點(diǎn)的土壤中發(fā)現了水冰、碳酸鹽、高氯酸鹽等；“好奇”號在蓋爾撞擊坑發(fā)現了流水活動(dòng)的證據以及湖相沉積物。同時(shí)，受區域或全球性塵暴的影響，火星表面還廣泛存在著(zhù)一層成分較為均一的、富含硫和氯的火星塵埃，火星土壤的細粒組分較粗粒組分更為均一。
火星的“容顏”逐漸被人類(lèi)揭開(kāi)，其中，火星南北極最令趙宇神往?！皹O地的探測很難，那里日照短、寒冷，但地貌豐富，人類(lèi)可以通過(guò)冰蓋的活動(dòng)，判斷火星氣候變化，分析演化 歷史 ?！彼忉尩?，火星北極的冰蓋，下面是水冰，上面是干冰，冬季極區有時(shí)會(huì )擴張到北緯55度，天暖時(shí)又回縮，這個(gè)過(guò)程會(huì )導致大氣氣壓的變化，形成很大的風(fēng)，所以極區的邊緣容易出現塵暴。
“火星北極特殊的地理、氣候環(huán)境，也讓那里的地質(zhì)具有獨特性。例如高氯酸鹽鮮見(jiàn)于地球自然界，它往往被人工合成用于火箭燃料等，但它卻被發(fā)現于火星北極土壤里，而且是該區域氯元素的主要存在形式，在火星其他著(zhù)陸點(diǎn)和火星隕石中，氯的存在形式主要類(lèi)似地球的石鹽。我們的研究認為，在極低溫度和干燥環(huán)境下，凍融過(guò)程會(huì )使表土不斷富集高氯酸鹽而不是石鹽，這個(gè)現象即使在地球極地也是沒(méi)有的?！壁w宇表示。
趙宇分享，今年“毅力”號火星車(chē)登陸的杰澤羅撞擊坑，在“當選”著(zhù)陸點(diǎn)前，有一位強勁的競爭對手――古謝夫撞擊坑?！啊職狻栐ミ^(guò)那里，其著(zhù)陸之前，科學(xué)家認為那里以前是湖，因為撞擊坑外有河道流向，結果著(zhù)陸后探測發(fā)現地表物質(zhì)以玄武巖為主，完全是火山環(huán)境?！彼f(shuō)。
她介紹：“‘勇氣’號任務(wù)后期又發(fā)現了富硅的沉積物和硅華，在顯微鏡下看，硅華呈指凸狀，從外形看，這與南美洲阿塔卡馬沙漠中熱泉中的硅華相似。而熱泉可以為生命提供能源、水以及組成生命必需的物質(zhì)，科學(xué)家團隊在切開(kāi)阿塔卡馬沙漠熱泉的硅華后，發(fā)現其中有生命的痕跡?！?/p>
未來(lái)載人登陸火星 赤道附近低平、有水區域或是首選
人類(lèi)邁向深空 探索 的腳步從未停歇?！拜d人探火一直是國際太空計劃的目標?！壁w宇介紹，自1950年以來(lái)，涉及載人探火任務(wù)的概念性工作一直在進(jìn)行。歐洲航天局制訂的“曙光計劃”中就有一項在2033年載人探火的旗艦任務(wù)。
如果有一天人類(lèi)踏上火星，又該選擇什么樣的落腳點(diǎn)？“相較于火星車(chē)著(zhù)陸，載人探火要解決人的生存問(wèn)題?！壁w宇說(shuō)，熱源、水、氧氣以及返回地球的燃料，都將決定人類(lèi)能否駐足火星。
“火星很冷，要尋找足夠的熱源，所以未來(lái)載人探火的選址，地勢要低平，最好處于赤道附近，便于吸收熱量。后期航天員返航時(shí)發(fā)射火箭，在赤道附近也會(huì )相對節省燃料。就水而言，目前沒(méi)有探測到火星有流動(dòng)的水系，有一些遙感觀(guān)測數據發(fā)現火星山脈暴露的斷層里夾雜冰層，但這些地區溫度很低，冰被凍了很久，很堅硬，很難開(kāi)采。如果能提取出近地表的蒸發(fā)鹽中保存的水，或許也可以選擇富集這些鹽類(lèi)的區域著(zhù)陸，以便提供補給，同時(shí)水也可以用于制氧?！壁w宇說(shuō)。
氧氣是生命的重要支撐，目前在火星上也有了部分? ?源。趙宇介紹，“毅力”號著(zhù)陸火星杰澤羅隕石坑后，首次成功制氧，“火星車(chē)從火星大氣的二氧化碳中提取氧氣，1小時(shí)制取的氧氣可以供航天員呼吸約10分鐘，這是很大的突破，目前我國也有科學(xué)家在做相關(guān)的技術(shù)研究”。
“從技術(shù)層面說(shuō)，眼下，載人探火需要解決防輻射、巨型探測器著(zhù)陸、降低成本等難題?！睏钣罟庹f(shuō)，人類(lèi)往返火星的防輻射能力首當其沖，但載人探火沒(méi)有繞不過(guò)去的坎。
“歐洲曾經(jīng)做過(guò)研究，一個(gè)航天員職業(yè)生涯接受輻射的劑量不能超過(guò)1西弗。但受發(fā)射窗口約束和變軌能力限制，人類(lèi)僅往返火星和地球間就需要一年半以上的時(shí)間，如果中途再遇到太陽(yáng)活動(dòng)爆發(fā)，銀河宇宙線(xiàn)加持，就會(huì )影響航天員的生命安全?！睏钣罟庹f(shuō)。
趙宇表示，“好奇”號的火星輻射環(huán)境實(shí)驗發(fā)現，火星表面的輻射暴露量約為國際空間站的2.5倍，而地火間往返旅行將受到的輻射為0.66 0.12西弗。
“但這并非沒(méi)有辦法解決，可以加厚航天員居住艙的金屬屏蔽層來(lái)防輻射，居住艙最好能重復使用，否則成本太高。不過(guò)這個(gè)問(wèn)題如何解決，現在沒(méi)有定論?！睏钣罟馔茰y，載人往返火星路程遙遠、載荷龐大、系統復雜，飛船可能重達數百?lài)嵰陨?，這意味著(zhù)單次載人往返火星的成本預計要在千億美元量級。
“如果要考慮在火星表面建立科考站，還要考慮人員定期往返和樣本往返的問(wèn)題?；诤朔磻训碾娡七M(jìn)技術(shù)，可能是一種途徑?！睏钣罟庹f(shuō)，相較于地球，火星接收的太陽(yáng)能少很多，所以火星科考站的建立需要很高的儲能實(shí)力以抵御風(fēng)暴天和極夜。而兆瓦級以上的基于核反應堆的電推進(jìn)技術(shù)，可以提供更多動(dòng)力來(lái)源，會(huì )使整個(gè)任務(wù)規模比太陽(yáng)能電推或化學(xué)推進(jìn)小很多，但人類(lèi)目前的火箭發(fā)射技術(shù)難以保證每一次發(fā)射都成功，如果發(fā)射時(shí)爆炸，核污染是難以想象的。而建立核反應堆，冷卻也是需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。
火星 旅游 必打卡景點(diǎn)指南
景點(diǎn)一：奧林帕斯山
它高約2.6萬(wàn)米，大致相當于珠穆朗瑪峰高度的3倍，是太陽(yáng)系中已知最高的火山。
它的形成極有可能是因為火星重力小，火山爆發(fā)率高，因此火星上的造山熔巖流動(dòng)持續時(shí)間比在地球上長(cháng)得多。此外，火星殼至今還沒(méi)有發(fā)現板塊運動(dòng)痕跡，這使得上涌的巖漿會(huì )在一個(gè)區域上不斷堆積，逐漸行成單一巨大的火山。
景點(diǎn)二：水手峽谷
它靠近火星赤道，長(cháng)約4000千米，最深處7千米，是太陽(yáng)系中最深的峽谷。
由于奧林帕斯山所在的薩希思火山省不斷隆升，造成鄰近區域火星殼的拉張陷落，水手峽谷由此形成。
景點(diǎn)三：北極
這里雖然日照短、寒冷，但地貌豐富，人類(lèi)可以通過(guò)冰蓋的活動(dòng)，判斷火星氣候變化，分析其演化 歷史 。
此外，這里還有地球自然界鮮見(jiàn)的高氯酸鹽，它在地球上往往被人工合成用于火箭燃料等。
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