2012年8月6日，好奇號（Curiosity Rover）在火星的伊奧利亞沼（Aeolis Palus）成功著陸,。作為人類第四輛成功著陸的火星漫游車,，好奇號不僅延續(xù)了人類對這顆紅色星球的探索熱情，而且再次引發(fā)了人類對火星是否有生命痕跡的疑問和關(guān)注,。為了探測蓋爾撞擊坑內(nèi)（Gale）的環(huán)境是否曾經(jīng)能夠支持生命,，好奇號配備了當(dāng)時Most professional和先進的科學(xué)儀器，其中包括火星樣本分析儀（SAM）,。

圖1. 好奇號在火星夏普山山腳下的自拍,，圖片來源于維基百科

       SAM旨在通過探索與生命相關(guān)的分子和元素化學(xué)，研究火星現(xiàn)在和過去的宜居性,。目前地球上已知的所有生物都屬于碳基生物,，因此SAM主要通過尋找有機化合物、除碳以外的輕元素的化學(xué)態(tài)和同位素示蹤劑來研究火星的碳化學(xué),。SAM由三套儀器組成,，即四極桿質(zhì)譜儀（QMS）、氣相色譜儀（GC）和可調(diào)諧激光光譜儀（注：NASA稱之為TLS,，工業(yè)界習(xí)慣稱TDLAS）,。四極桿質(zhì)譜儀和氣相色譜儀可以在氣-質(zhì)聯(lián)用（GC-MS）的模式下一起工作，對有機化合物進行分離(GC)和終鑒定(QMS),。TDLAS可以獲得二氧化碳中C和O的精確同位素比,，并測量甲烷及其碳同位素的微量含量。

圖2. 火星樣本分析儀,，圖片來源于NASA

       圖3顯示的是可調(diào)諧激光光譜儀(TDLAS)的光學(xué)原理圖和實物照片,。從圖中可以看出，TDLAS由3部分構(gòu)成：含有光源和其他光電器件的前端光學(xué)室,，樣品吸收池以及探測器室,。這三個腔室通過窗片分隔。TDLAS采用雙光學(xué)通道,，通道1使用3.27 μm的中紅外激光器進行甲烷測量,，通道2使用2.78 μm DFB激光器進行水和二氧化碳測量,。樣品吸收池采用赫利奧特池(Herriott Cell)，物理長度為20厘米,。激光在吸收池兩端的鏡片之間來回多次反射后進入探測器室,。2.78μm激光在池內(nèi)來回反射43次，光程達到8.93米,；3.27μm激光在池內(nèi)來回反射81次,，光程達到16.8米。赫利奧特池的使用極大地增加了氣體吸收的光程,，使得甲烷測量達到百億分之一的靈敏度（約0.1ppbv）,，也使得儀器更加小型輕便，TDLAS總重量只有3.7千克,。

圖3. 可調(diào)諧激光光譜儀(TDLAS),，圖片來源于NASA

       2018年6月7日，美國宇航局(NASA)利用TDLAS測量的甲烷濃度數(shù)據(jù),，確認了火星大氣中的甲烷背景水平存在季節(jié)性的周期變化,。科學(xué)家推測這些甲烷可能來源于地質(zhì)過程中的化學(xué)反應(yīng),，甚至火星地下的微生物或其他形式的生命,，但是到目前為止沒有證據(jù)證實這些猜測。2019年6月下旬,，TDLAS檢測到了好奇號登陸火星以來的highest甲烷濃度,，達到了驚人的21ppb，是甲烷背景濃度的40倍左右,！這讓火星大氣中甲烷的來源問題更加撲朔迷離,。

圖4. 火星大氣中的甲烷的周期變化，圖片來源于維基百科

好奇號火星車上拍攝的火星上的一天,。

圖5、火星上的日出,、正午,、日落及夜空

圖6、新一代火星車“毅力號”將于今年7月中旬（大約40天之后?。┌l(fā)射升空

       作為“好奇號”發(fā)現(xiàn)火星甲烷本底異常的續(xù)集,，新一代火星車“毅力號”將于今年7月中旬（大約40天之后！）發(fā)射升空,。肩負著人類成為多行星物種(Multi-Planetary Species)夢想的偵查兵,，“毅力號”旨在更好地了解火星地質(zhì)并尋找古代生命的跡象。該任務(wù)將收集和存儲一組巖石和土壤樣本,，這些樣本可能會在將來的火星任務(wù)中被帶回地球,。“毅力號”還將測試新技術(shù),，以使未來的火星機器人和人類火星探索受益。

“毅力號”的主要目標(biāo)

•探索一個與以往任務(wù)存在地質(zhì)差異的著陸點

•評估遠古火星的宜居性

•尋找古代生命的跡象,，尤其是在我們已知的能在時間長河中保存生命跡象的特殊巖石中

•收集巖石和土壤樣本,，這些樣本可以通過未來的火星任務(wù)返回地球

•展示和驗證用于未來機器人和人類火星探索的新技術(shù)——如火星無人機等

任務(wù)時間表

•于2020年7月至2020年8月在佛羅里達州卡納維拉爾角空軍基地發(fā)射

•由美國宇航局的ULA Atlas 541火箭提供發(fā)射服務(wù)

•2021年2月18日在火星上降落，降落點位于一個曾經(jīng)充滿杰澤羅火山口(Jezero Crater)的古代三角洲湖泊地區(qū)

•花至少一個火星年（兩個地球年）探索著陸點周圍區(qū)域

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