主题:【疑点新闻】“凤凰”号发现水冰释疑 如何确认不是干冰

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美国宇航局公布的火星水冰升华消失照片




凤凰号登陆后的第22个火星日的天气情况


科学家:找到冰未必证明火星适宜生命存在
    据美国《连线》杂志报道,在美国宇航局6月20日正式宣布“凤凰”号火星探测器在火星北极发现冷冻水后,《连线》杂志科学博客上充斥着这方面的评论和提问。其中一些提问确实有“科技含量”。以下即是《连线》杂志有关“凤凰”号火星探测任务的常见问题解答。

  1.你怎么知道那是水冰,而非固态二氧化碳(即干冰)?

    在冬天火星上存在大量固态二氧化碳,但是,为了保证太阳能电池提供足够的电力,“凤凰”号选择了阳光充足的夏日降落于火星北极地区。在火星夏天,由于气温太高,干冰根本无法以固态存在。这就好比是在地球上,让水冰在140度的高温下保持不融化一样。

    二氧化碳在零下125摄氏度时会在火星上结冰,据“凤凰”号携带的加拿大气象站的报告,21日火星气温不到零下80摄氏度,对于干冰而言温度这还是太高,不能保持固态。值得注意的是,最大的冰块也不过保持固态一天时间,接着便蒸发消失得无影无踪。

  2.为何不向火星发射探测生命的仪器?

    如果你想提出像“我在火星上发现了生命”这样的主张,你必须要做好准备,去表明你的样本在发射前绝对不会受到地球细菌的污染。做到这一点,需要对仪器进行繁杂的消毒。大家不要担心——在发射前科学家已对“凤凰”号火星探测器进行了大量消毒处理。当然,他们一定采取了极端措施,才能将任何遭污染的可能性排除。采取这样的措施势必会大幅增加探测任务的成本,并超出任务预算。所以,美国宇航局和喷气推进实验室必须在当前的预算之内制定寻找水和生命存在条件的任务计划。

  3.阳光照射下的白色发亮物质究竟发生了怎样的变化?

    科学家表示,他们还在监控白色物质在阳光下的任何变化。他们确实看到了一些变化,但不愿做更多的说明,也不愿透露更多的细节。至于消失的大块白色物质是怎样在阴影处发生变化的,一位科学家提到,白色物质所在的沟有一部分在当天早晨暴露在阳光之下。

    4.何以照片都没有颜色?

    耐心一点吧。“凤凰”号发回的第一批照片来自它的原始文件。“凤凰”号科学小组承诺,会把第一手的照片资料在第一时间透露给媒体,所以,他们率先公布了原始的单色照片。通常情况下,只要你再等一天,科学小组将会公布处理完毕的全色照片。

    5.水冰如何从固态直接转变为气态(即升华)?

    如同地球上的干冰一样,水冰直接从固态转变为气态需要两个条件:一是气压低于6.1毫巴,二是受热(比如水冰在火星太阳遭遇的情况)。在气压高于6.1毫巴的情况下,干冰也可以直接从固态变为气态,此时水汽压(空气中水汽含量)足够的低。这是因为固态和气态中的水分子未处在平衡状态。

    如果你知道同样的过程也在地球上演,一定会吃惊不已。要是你有一台不结霜的冰箱,你也许会注意到,冰块会在几天里逐渐缩小。这便是升华过程:风扇不停地从冰箱中吸收水汽,随着时间推移,冰块会不断向干燥的空气释放越来越多的水分子。

    火星的气压约为8毫巴,极为接近于水的“三相点”(triple point),即水在处于固态、液态、气态三个相(态)平衡共存时的状态。由于火星的水汽压极低,水轻而易举在火星大气中升华,尤其是在地表随着太阳光照射温度不断升高的情况下。上述一幕发生时,土壤的温度常常超过阳光照射下空气的温度(联想一下蜥蜴在灼热的岩石中晒日光浴的镜头吧)
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科学家:找到冰未必证明火星适宜生命存在




资料图片:5月26日,在确认凤凰号成功着陆后,首席科学家彼德-史密斯异常兴奋


    据国外媒体报道,负责“凤凰”号火星探测任务的科学家20日确认,“凤凰”号在火星上发现的坚硬明亮物质的确是冰冻水。科学家们由此产生疑问,在漫长的历史长河中,火星上的这些冰冻水是否曾融化过?是否诞生过能适应火星环境的生命物质?

    找到冰未必说明火星适宜生命存在

    在此次探测任务中,当“凤凰”号在火星北极附近挖掘土壤时,在一条壕沟底部发现了许多明亮碎块。然而,在周四传回的新照片中,这些明亮碎块竟然消失得无影无踪。科学家们由此确信,这种奇怪的现象可能就是火星存在冰冻水的确凿证据。因为,冰冻水被挖出后暴露阳光之下,必然会蒸发消失。美国亚利桑那大学首席科学家彼德-史密斯说,火星存在冰的事实并不能说明火星的环境是否适宜生命存在。为了判断火星极地环境是否适宜生命存在,科学家希望通过“凤凰”号探测器对火星的冰块和土壤进行采样研究,以发现火星表面是否存在碳酸盐或硫酸盐物质。因为这两种物质的形成都离不开液态水的作用。

    然而,初步的实验并未取得预期效果。在对土壤标本进行的一项烘焙实验中,“凤凰”号未能发现液态水存在的明显证据。由于“凤凰”号本周出现的一次数据传输故障,科学家们未能及时获取最新的实验结果。水是生命存在的首要条件,但也仅仅是诸多必要条件之一。科学家们通常认为,有机碳和能量来源(如阳光)也是生命存在的两个必要因素。一些科学家推测,火星上的水一部分已蒸发进入大气层,余下的部分则以冰冻水的形态深埋于地表这下。外界则对“凤凰”号给予了极大的关注。许多科学家都认为,火星液态水的存在与否关乎地球上人类生存的前景。“每个人都希望火星上存在冰。这也是‘凤凰’号为什么要登陆火星的原因。”

    明亮物质消失 科学家展开激烈争论

    数天前明明存在的明亮物质碎块,在四天后竟然消失得无影无踪。科学家们对这一奇怪现象展开了激烈的争论。最后得出结论,这些明亮碎块是冰,而不是盐。因为盐在阳光下不可能蒸发消失。史密斯称,他们已经发现了足够的证据。在那条壕沟的2英寸地表下,“凤凰”号挖掘发现了透明的冰块。而在另一条壕沟中,“凤凰”号遇到了坚硬的地层。坚硬的地层极有可能是一个冰层,这一结论仍需进步一检验。目前最大的疑问就是这些冰是否曾经融化过或在足够长时期内保持为流体的形态。如果真有液态水存在的话,那火星可能具备生命存在的首要条件。

    据介绍,科学家已经排除了这些小方块是干冰或盐的可能性。因为盐不会蒸发;而二氧化碳需要更低的温度才能变成固态。在凤凰号着陆地点目前白天的温度大概是零下32摄氏度,晚间是零下80摄氏度。在火星稀薄的大气中,干冰需要更低的温度。彼得-史密斯说,在火星上,水的沸点只有四摄氏度,水在很低的温度下就会迅速蒸发。美国航空航天局科学家同时透露,凤凰号机械臂在挖掘时碰到了坚硬的表层,科学家判断这很可能是更大的冰层。科学家称,他们要探索的真相不仅仅是在火星上找到水,还要探寻火星上的矿物质、化学成分和有可能的有机化合物。

  地面人员将向凤凰号发送补丁软件

    同时,洛克希德-马丁公司空间系统部门“凤凰”号科研小组正准备在几天内向“凤凰”号发送软件补丁,这样,科学数据能够在需要时彻夜保存在探测器上。鉴于“凤凰”号在6月17日生成大量可复制文件维护数据,这个科研小组正在做好“凤凰”号闪存不能存储科学数据的准备,在每天结束前将科学数据传输至地面,直至产生上述可复制数据文件的问题得到修复。美国宇航局喷气推进实验室“凤凰”号探测器项目主管巴里-戈德斯坦说:“我们现在明白了‘凤凰’号的现状,我们可以用软件补丁对其进行修复。在‘凤凰’号为期三个月的任务安排中,我们已经留出30天时间用以应对类似这样的意外情况,在24个火星日里,我们仅仅用了一天时间来解决意外情况。‘凤凰’号任务的进展超出我们预期。我们正向着任务的圆满成功大步迈进。”

    “凤凰”号任务是由亚利桑那大学的史密斯教授负责,喷气推进实验室参与管理,洛克希德-马丁公司参与开发的一个项目。加拿大航天局、瑞士纳莎泰尔大学、丹麦哥本哈根大学、奥尔胡斯大学、德国马克斯-普朗克学会以及芬兰气象研究所均为“凤凰”号探测项目贡献了各自的一份力量。
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“凤凰”号传回火星土壤精细图像




这张6月12日发布的照片显示的是“凤凰”号火星探测器机械臂将土壤样本送入一个科学分析用的烤箱中。美国宇航局11日说,经过几天的努力,“凤凰”号火星探测器机械臂采集的土壤样本终于成功进入这个烤箱中。“凤凰”号机械臂6日挖起第一铲火星土壤样本,准备递送到“热量和释出气体分析仪”的4号烤箱。但由于土壤块可能太大或者太黏,样本未能按计划通过烤箱门内的网筛。



    美国科研人员13日说,美国“凤凰”号火星着陆探测器传回迄今为止最精细的火星土壤图像。此前,“凤凰”号已成功地把首份火星土壤样本“洒”到光学显微镜上。

    显微镜上的土壤样本大致呈橘红色。不过,“凤凰”号探测任务科学家、伦敦帝国学院教授汤姆·派克说,待放大图像后,科研人员注意到,里面有一些绿色颗粒,可能是橄榄石,这种矿物与火山喷发有关。“勇气”号火星车先前在火星上发现橄榄石。

    “凤凰”号挖掘的土壤样本里还含有黑色、圆形玻璃状颗粒,可能是火山玻璃。

    “我们看到的是火星土壤的一段历史,”派克在新闻发布会上说。

    “凤凰”号5月25日着陆火星,展开为期3个月的土壤探测工作。“凤凰”号先前已将火星土壤装入一个实验用微型烤箱,通过烘烤分析成分。不过,首批分析结果到下周才能得出。科研人员希望从火星土壤中发现冰冻层或有机化合物。(新华社电)

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“凤凰”号传回火星土壤显微图像(组图)




图表:“凤凰”号传回迄今人类看到的火星土壤的最精细图像 新华社发



“凤凰”号传回迄今人类看到的火星土壤的最精细图像。



“凤凰”号机械臂运送火星土壤。(来源:NASA网站)


    新华网华盛顿6月13日电(记者张忠霞)美国宇航局13日收到了“凤凰”号传回的显微镜下的火星土壤图像。这是迄今人类看到的火星土壤的最精细图像。

    “凤凰”号项目科学家汤姆·派克说,“凤凰”号传回的光学显微镜拍摄的图像中包含近1000个单独的土壤颗粒,最小的还不到头发直径的十分之一。他们初步辨认发现,其中至少有4种截然不同的矿物颗粒,包括一些较大的黑色玻璃状颗粒、尺寸稍小的略带红色的颗粒等。派克说,能够以这种前所未有的精度研究火星土壤让人“大开眼界”,这些土壤颗粒很可能记录了火星的历史
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