火星無疑對人類有一種神秘的吸引力，使它成為除月球之外，人類發(fā)射探測器最多、探測歷史最長的天體?；鹦堑奶厥庑裕苍S還在于它是最有可能的星際移民第一站，承載著人類移民太空的夢想。本期介紹的“火星勘測軌道飛行器”任務(wù)，為火星探測從在軌環(huán)繞探測向登陸探測的推進提供極其重要的科學(xué)和技術(shù)支撐。

作者潘路，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授，從事火星地質(zhì)和表面成分研究，并參與我國的天問一號火星探測科學(xué)數(shù)據(jù)分析，以及天問三號火星采樣返回任務(wù)規(guī)劃等相關(guān)工作。

專欄主持人：李薦揚

火星勘測軌道飛行器（MRO）的藝術(shù)效果圖

自古以來，人類的目光便被夜空中那顆閃爍著神秘紅光的星球深深吸引?；鹦?，這顆與地球比鄰的行星，承載了無數(shù)關(guān)于生命、文明乃至人類未來家園的遐想。從科幻小說中描繪的“火星人”，到天文望遠鏡下模糊的“運河”，火星始終是人類探索宇宙奧秘、追問自身存在的重要窗口。

然而，真正的了解并非憑借想象，而是依賴于一代又一代航天器前仆后繼的探索。在這場波瀾壯闊的星際遠征中，美國航天局（NASA）的火星勘測軌道飛行器（Mars Reconnaissance Orbiter，MRO）無疑是一顆璀璨的明星，它以前所未有的探測精度和深度，推進了我們對這顆紅色星球的認知。

? MRO的誕生：跟著“水”走 ?

火星，以其獨特的地理環(huán)境和演化歷史，成為太陽系內(nèi)除地球之外最受關(guān)注的行星。它的自轉(zhuǎn)周期、傾斜角與地球相似，表面存在南北極冰蓋，這些特征都讓人類對其潛在的宜居環(huán)境抱有無限期待。

早期的火星探索之路充滿了艱辛與挫折。20世紀60年代，“水手”（Mariner）系列探測器首次揭示了火星地表坑洼不平、貧瘠荒涼的真面目，打破了人們對“火星生命”的浪漫幻想。盡管如此，這些早期的探路者也為我們積累了寶貴的數(shù)據(jù)，指明了未來的探索方向。

水手四號傳回的首幅火星表面圖像

進入90年代，隨著航天技術(shù)的飛速發(fā)展，人類對火星的探索進入了一個新的階段。NASA提出了一項宏偉的“跟著水走”（Follow the Water）戰(zhàn)略，將尋找火星上水存在的證據(jù)作為核心目標。這是因為，水是生命存在的基石，如果火星上曾有液態(tài)水存在，那么生命誕生的可能性將大大增加。在此戰(zhàn)略指導(dǎo)下，一系列成功的任務(wù)相繼展開。

火星全球探勘者號（Mars Global Surveyor，MGS）：于1997年抵達火星軌道，通過長期的觀測，繪制了詳細的火星地圖，發(fā)現(xiàn)了火星表面可能存在間歇性流水沖刷的證據(jù)，以及地表下方可能存在大量水冰的線索。

火星奧德賽號（Mars Odyssey）：2001年進入火星軌道，攜帶的伽馬射線光譜儀和中子譜儀首次直接探測到了火星極地和中緯度地區(qū)地下數(shù)米深處富含水冰的證據(jù)。這一發(fā)現(xiàn)具有里程碑意義，證實了火星上存在大量水冰的推測，極大地增強了科學(xué)家們對火星過去和現(xiàn)在可能存在液態(tài)水的信心。

這些先行者的卓越成就，無疑為MRO的誕生鋪平了道路?；鹦侨蛱娇闭咛柡蛫W德賽號已經(jīng)找到了水存在的大量證據(jù)，但我們需要更高分辨率的圖像來識別具體地貌特征，更靈敏的光譜儀來精確識別水合礦物，更強大的雷達來探測更深層次的地下結(jié)構(gòu)，以及更精密的設(shè)備來監(jiān)測火星大氣和氣候的動態(tài)變化。正是在這種對火星“水”的執(zhí)著追尋和對更高精度數(shù)據(jù)的渴求下，MRO應(yīng)運而生。

然而，對火星的探測歷程并非總是一帆風(fēng)順的。1999年，火星氣候軌道器（Mars Climate Orbiter）和火星極地著陸器（Mars Polar Lander）接連失敗，促使NASA重新評估技術(shù)路線，提出更穩(wěn)健的“軌道+著陸”協(xié)同探測策略。MRO作為一個優(yōu)秀的軌道器（即環(huán)繞火星運行的衛(wèi)星），正是實踐這一策略的重要一步。

就在美國的火星探測受挫的同時，歐洲空間局（ESA）的火星快車號（Mars Express）已于2003年發(fā)射，開始探測火星地下水。為了支持NASA保持技術(shù)領(lǐng)先，2004年，美國總統(tǒng)喬治·沃克·布什（小布什）提出“太空探索愿景”，要求NASA以火星為深空探測重點。在這樣的大環(huán)境下，MRO被定位為尋找水和宜居環(huán)境的關(guān)鍵一步。

成果豐碩的火星快車號運行20周年紀念圖從左上角順時針為火星快車的重要數(shù)據(jù)

MRO不僅是一個探測任務(wù)，更是人類火星探索戰(zhàn)略中承上啟下的關(guān)鍵一環(huán)，肩負著將探索火星“水”的秘密推向更高層次的使命。2005年8月12日，MRO從佛羅里達州卡納維拉爾角空軍基地騰空而起，開啟了它通往紅色星球的漫長旅程。

作為“跟著水走”戰(zhàn)略的集大成者，MRO被設(shè)計成一個集多種先進探測技術(shù)于一身的“瑞士軍刀”，其科學(xué)目標清晰且宏大，旨在以前所未有的細節(jié)水平，解答關(guān)于火星水、氣候和潛在生命的關(guān)鍵問題。

MRO的六大核心科學(xué)目標

地質(zhì)研究：分析火星表面礦物組成、地層結(jié)構(gòu)及侵蝕痕跡，尋找水活動的證據(jù)。

氣候監(jiān)測：追蹤季節(jié)變化、沙塵暴和極地冰蓋動態(tài)。

地下探測：通過雷達探測地下冰層或液態(tài)水存在的跡象。

高分辨率成像：拍攝迄今最清晰的火星表面照片（分辨率達0.3米/像素）。

支持后續(xù)任務(wù)：為著陸器（如鳳凰號、毅力號）提供著陸點評估和數(shù)據(jù)中繼。

大氣研究：分析大氣層結(jié)構(gòu)和塵埃分布。

為實現(xiàn)這些科學(xué)目標

MRO搭載了下列科學(xué)儀器

HiRISE相機（高分辨率成像科學(xué)設(shè)備）：可識別火星表面小至桌子大小的物體。

CTX相機（背景相機）：提供廣域黑白圖像輔助HiRISE定位。

MARCI（火星彩色成像儀）：每日拍攝全球天氣圖。

CRISM（緊湊型光譜儀）：檢測礦物化學(xué)成分（如黏土、硫酸鹽）。

SHARAD（淺表層雷達）：探測地下冰或水層（深度可達數(shù)百米）。

MCS（火星氣候探測儀）：研究大氣溫度、塵埃和水蒸氣。

MRO上的科學(xué)儀器及其位置

除了這六大科學(xué)儀器外，MRO還搭載了電傳通信載荷（Electra）。Electra是NASA專為資源受限的火星車和著陸器設(shè)計的一種導(dǎo)航通信輔助設(shè)備。它不僅能以更低的成本顯著減輕軌道器的質(zhì)量、功耗和體積，還可將返回地球的數(shù)據(jù)量提升數(shù)十倍，大幅增強任務(wù)的數(shù)據(jù)傳輸能力。它雖然不是科學(xué)儀器，但具有高帶寬通信能力，也就是保證了火星和地球之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)速，是火星任務(wù)成功的關(guān)鍵。Electra不僅能將MRO自身大量的科學(xué)數(shù)據(jù)傳回地球，更重要的是，由于火星表面的探測器（如好奇號、毅力號火星車等）本身通信能力有限，無法直接向地球高速傳輸數(shù)據(jù)，因此需要MRO作為火星軌道上的“中繼站”，為之后的火星車和著陸器與地球之間的通信提供高效的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，大大提升了這些任務(wù)的科學(xué)產(chǎn)出。

在各個科學(xué)儀器的支持下，MRO取得了豐碩的科學(xué)成果。下面，我們深入探討MRO的科學(xué)任務(wù)成果，看看這雙“眼睛”為人類傳回了火星怎樣的圖景。

? 解碼火星液態(tài)水歷史 ?

MRO的任務(wù)之一是探索火星的水歷史。它在到達軌道后，便開始尋找火星表面液態(tài)水存在的證據(jù)?；鹦潜砻娴牡V物是揭示火星早期水活動的一把鑰匙，通過分析火星表面的礦物和地質(zhì)特征，科學(xué)家試圖還原火星上液態(tài)水的存在時間和分布情況。

雖然過去的探測任務(wù)已經(jīng)證實火星曾經(jīng)存在液態(tài)水，但這樣的環(huán)境存在了多久仍有爭議。過去普遍認為，火星的液態(tài)水在大約30億年前就已經(jīng)蒸發(fā)殆盡，并逐漸演化成了現(xiàn)在寒冷干燥的火星。人們得到這些認識，主要來自于火星上含水礦物的發(fā)現(xiàn)。例如火星快車號上搭載的OMEGA成像光譜儀，已在全球發(fā)現(xiàn)大量黏土礦物和硫酸鹽。而MRO搭載的CRISM儀器（緊湊型火星偵察成像光譜儀）的全分辨率模式對于火星表面的成像可達18米/像素，相較OMEGA的數(shù)據(jù)提高了一個數(shù)量級，高清的光譜數(shù)據(jù)為我們理解火星的水環(huán)境打開了新的窗口。

例如，CRISM首次發(fā)現(xiàn)了火星上的碳酸鹽。這些火星地殼中的碳酸鹽形成于二氧化碳、水和巖石的反應(yīng)，記錄了火星早期大氣二氧化碳的去向，為后期火星車的著陸探測和采樣返回任務(wù)的規(guī)劃提供了重要科學(xué)目標。其中，耶澤羅隕擊坑（Jezero Crater）的某些區(qū)域就富含碳酸鹽礦物。在地球上，碳酸鹽礦物通常在有水的環(huán)境中形成，尤其是在湖泊或海洋環(huán)境中。火星上這些碳酸鹽礦物的存在表明，耶澤羅隕擊坑曾經(jīng)有液態(tài)水流動，并且這些水可能在較長時間內(nèi)保持穩(wěn)定。碳酸鹽礦物的分布區(qū)域主要集中在隕擊坑的邊緣和底部，這些區(qū)域可能是古代湖泊的沉積區(qū)域。除了碳酸鹽礦物，CRISM還在耶澤羅隕擊坑發(fā)現(xiàn)了廣泛的黏土礦物。黏土礦物的形成同樣需要液態(tài)水的參與，這些礦物的存在進一步支持了耶澤羅隕擊坑曾經(jīng)存在長期水活動的認識。

更重要的是，古老的湖泊是我們尋找潛在火星生命的重要目標。在地球上，生命的證據(jù)往往保存在湖底沉積的泥沙中。耶澤羅隕擊坑也因此被選作美國2020年發(fā)射的毅力號火星車的著陸區(qū)，承載著未來火星樣品返回任務(wù)的重要使命?？茖W(xué)家期待通過進一步的實地探測和樣本分析，逐步揭開火星生命之謎。

上圖為火星上耶澤羅隕擊坑。下圖是耶澤羅隕擊坑三角洲的照片, 由MRO搭載的儀器拍攝。圖中綠色代表碳酸鹽和黏土礦物的分布。

MRO搭載的CRISM儀器還新發(fā)現(xiàn)了一種重要的水合礦物—蛋白石（水合硅石）。首次發(fā)現(xiàn)是在火星的大型峽谷系統(tǒng)—水手谷（Valles Marineris）的邊緣和內(nèi)部，與最為年輕的地層相關(guān)聯(lián)。這意味著，與前人認為的不同，火星其實在很長的一段時間里（直至20億年前）都存在廣泛的液態(tài)水和巖石的相互作用，這表明火星上液態(tài)水存在時間延長了將近十億年。

液態(tài)水是生命存在的基礎(chǔ)。MRO的數(shù)據(jù)表明火星上液態(tài)水存在時間的延長（相對于之前的分析），為火星生命的存在提供了更廣闊的時間和空間背景。如果火星上曾經(jīng)存在生命，那么這些生命可能在液態(tài)水環(huán)境中存活了更長時間。

MRO在火星水手谷發(fā)現(xiàn)的富含蛋白石水合礦物的區(qū)域，區(qū)域在HiRISE偽彩色圖像上呈淺奶油色。

? 揭秘現(xiàn)代活躍的地表過程：神秘消失又出現(xiàn)的“條紋” ?

現(xiàn)代的火星看起來是一個冰凍、貧瘠的世界，至少過去的火星探測任務(wù)只看到坑洼不平的表面和干涸的河道。而這一次MRO攜帶異常高分辨率的相機（如HiRISE和CTX），發(fā)現(xiàn)了火星不為人知的一面—原來火星似乎并非如過去認為的那么沉寂，而是直到今天還進行著獨特的地質(zhì)活動。

在火星一些陡峭的山坡上，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一種奇特的地貌：暗色、細長的條紋。它們主要分布在火星中低緯度地區(qū)。有趣的是，這些條紋會出現(xiàn)、消失、再出現(xiàn)！這些條紋在火星暖季較為活躍，會沿著坡面向下延伸；在較冷的季節(jié)，則會逐漸消退。正因為這種反復(fù)出現(xiàn)的特性，科學(xué)家們稱這些條紋為“復(fù)現(xiàn)性斜坡紋”（Recurring Slope Linea，RSL）。

火星表面季節(jié)性出現(xiàn)的復(fù)現(xiàn)性斜坡紋，從(a)到(f)的紅框內(nèi)多個暗色條紋逐漸變得暗淡

雖然這些條紋長度可高達數(shù)百米，然而寬度通常小于5米。得益于MRO上的高分辨率照相機（HiRSIE，25厘米/像素），人們才能一次次捕捉到它們的變化。如上圖(a)～(f)展示的，在科普來特斯峽谷（Coprates Chasma）東部，條紋流經(jīng)的扇形區(qū)域隨時間的變化變得更暗或者更亮。圖像拍攝時間為第31個火星年的南半球春季。

那么這些反復(fù)出現(xiàn)的斜坡條紋究竟是與什么有關(guān)呢？雖然它們偏愛出現(xiàn)在表面陡峭且溫度比較高的地方，但研究表明，溫度可能不是唯一的“開關(guān)”。關(guān)于它們的形成，目前主要有兩大模型派別：“干模型”認為，RSL可能是由干燥顆粒的運移和重新沉降過程形成；“濕模型”則認為，RSL可能由液態(tài)鹵水滲流與脫水干燥形成。雖然“干模型”更符合當前火星表面的干燥寒冷的氣候條件，但是仍然有部分研究支持“濕模型”，認為反復(fù)出現(xiàn)的斜坡紋線與鹽水間歇性流動的現(xiàn)象相符。如果“濕模型”假設(shè)被證實，意味著火星中低緯度區(qū)域可能存在液態(tài)水，這對我們理解火星的氣候、地表演化、宜居性，以及火星生命等方面有重大的意義。目前針對復(fù)現(xiàn)性斜坡紋的形成機制的研究仍在繼續(xù)。

? 捕捉稀薄火星大氣下的“沙塵之舞” ?

火星大氣的密度不到地球大氣的百分之一 ——表面大氣壓只有500～700帕斯卡。同時，火星表面溫度分布不均，晝夜溫差極大，表面缺乏液態(tài)水，這些使得火星上的大氣狀態(tài)和地球上的大相徑庭。特別是火星最顯著的特點之一 ——火星沙塵暴，比地球上的更高、更大、更持久。

科學(xué)家通過研究MRO搭載的MCS（Mars Climate Sounder，火星氣候探測儀）和它的同伴MARCI（Mars Color Imager，火星彩色成像儀）發(fā)回的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)火星上的塵暴跟春季我國京津冀遭受的沙塵暴如出一轍——表面塵埃在劇烈的大氣運動下被擾動揚起、移動、合并、沉積?；鹦菈m持續(xù)吸收著太陽光中的能量，使得周圍的空氣溫度上升，溫度變化導(dǎo)致氣壓變化，氣壓變化就會引起氣流的變化。此時，倘若地面上的沙塵遇到小尺度的風(fēng)，纖弱的沙塵被隨機擾動、揚起、卷入空中，形成“塵卷風(fēng)”，并在行進中影響周圍的環(huán)境。跟地球沙漠中的塵卷風(fēng)相比，火星上的塵卷風(fēng)更高。

白色是塵卷風(fēng)，黑色是它的影子。通過影子反推，它高達800米！而地球上的塵卷風(fēng)才十數(shù)米高。

倘若區(qū)域性塵暴聯(lián)合起來，紛紛合并，揚起足夠的沙塵，沙塵又再吸收太陽光的熱量、增大風(fēng)速，產(chǎn)生類似多米諾骨牌的效應(yīng)，任由風(fēng)夾帶著塵覆蓋整個星球表面，會使得整個星球陷入紅褐色的黑暗之中——這就是“全球性塵暴”。在2018年的全球性塵暴過程中，這個恐怖如斯的惡魔，讓在火星表面工作的NASA火星車機遇號（Opportunity）陷入長達3個月的黑暗，使得它的太陽能電池板沒有辦法得到足夠的光照，與地球失聯(lián)。

MARCI在2018年夏天觀察到的一次全球性塵暴 左邊是塵暴前，右邊是全球性塵暴發(fā)生時

猛烈的風(fēng)、微弱的風(fēng)，區(qū)域的風(fēng)、全球的風(fēng)，帶著塵的風(fēng)、不帶塵的風(fēng)……不論風(fēng)的形態(tài)如何，它們一直在火星表面雕刻著自己的杰作。MRO的副項目負責人萊斯莉·坦帕里（Leslie Tamppari）說：“在 MRO 之前，尚不清楚火星上到底發(fā)生了什么變化，我們認為大氣層太稀薄了，幾乎沒有沙子運動，大多數(shù)沙丘運動發(fā)生在遠古時期。我們現(xiàn)在知道，情況并非如此。”

火星上的沙丘

通過MRO對于沙塵的長時間觀測，我們知道，即使火星大氣非常稀薄，火星上的沙和塵也沒法避免被風(fēng)卷起、帶走的命運。目前科學(xué)家們?nèi)栽谔接懫渲械奈锢頇C制，但可以確定的是，風(fēng)在幾萬年乃至幾億年的歷史上，一直影響著火星大氣的狀態(tài)，塑造著火星地表的形態(tài)。

? 直擊火星隱藏的水冰儲庫 ?

眾所周知，火星是一顆干燥的行星。但如果你去到火星的兩極，就會發(fā)現(xiàn)那里覆蓋著巨大的冰蓋，冰與塵埃交替，像書頁一樣層層堆積，記錄著火星漫長的氣候演變史。

火星的北極冰蓋（左）與南極冰蓋（右）

與地球不同，火星的極地冰蓋由兩種主要成分組成：上層是季節(jié)性形成的二氧化碳冰（干冰），下層則是長期穩(wěn)定存在的水冰。進入冬季時，兩極上空會出現(xiàn)水冰和干冰構(gòu)成的濃厚云層，并最終降下冰霜，覆蓋在極地區(qū)域表面，形成廣闊的季節(jié)性冰蓋。隨著春季來臨，氣溫升高，覆蓋地表的干冰會升華，直接從固態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)。每年大約有25%的火星大氣通過這種季節(jié)性冰蓋循環(huán)，好像整個星球在呼吸。這些冰蓋記錄著火星的氣候歷史與環(huán)境變化，也是未來火星任務(wù)最寶貴的水資源之一。地球上的淡水資源總量約為3500萬立方千米，在火星表面相當于約240米厚的水層。而火星極地冰蓋中儲存的水冰如果全部融化，可以在火星表面形成幾十米厚的水層，可見其水資源之豐富，值得未來深度研究與開發(fā)利用。不僅是極地附近，水冰在火星的中高緯度地區(qū)也有廣泛分布。這些冰的分布，與火星自轉(zhuǎn)軸傾角周期性的變化密切相關(guān)——當傾角增大時，冰會從兩極遷移到中高緯度，從而改造區(qū)域地形，形成冰川相關(guān)的流動沉積地貌。

HiRISE 圖像記錄的冰流痕跡（中間亮色區(qū)域為冰流過的痕跡）

過去的火星探測任務(wù)只報道了冰或者氫原子在火星表面的分布，無法通過遙感方式探測到地下的冰含量。而MRO搭載的一系列科學(xué)儀器，極大推動了我們對火星冰的認識（下頁表）。HiRISE與CTX相機可以提供高分辨率圖像，以獲得更精細的水冰地貌特征，幫助估算水冰沉積物的年齡；CRISM光譜儀能夠?qū)鹦潜砻娴乃约昂V物進行高光譜探測，獲取水冰的成分，描繪水冰在火星表面的分布；最關(guān)鍵的是SHARAD雷達，它可以穿透火星地表，探測地下物質(zhì)的介電性質(zhì)，從而找到地下水冰存在的證據(jù)，并推測水冰的狀態(tài)，繪制冰層的三維結(jié)構(gòu)。例如，MRO執(zhí)行任務(wù)期間，首次在中緯度區(qū)域發(fā)現(xiàn)了現(xiàn)存埋藏的地下冰。右側(cè)上圖展示的HiRISE假彩色合成圖像里能看到隕擊坑中有著亮色的物質(zhì)?？茖W(xué)家認為，這很可能是隕石撞擊時，從火星地下挖出來原本埋藏的水冰。

新鮮的隕擊坑中的亮色物質(zhì)被認為是在撞擊過程中被挖掘出來的冰

在極地冰層的觀察中，SHARAD還觀測到了極地層狀沉積物的清晰分層結(jié)構(gòu)（下圖），這反映出火星氣候的周期性變化。這種分層可能與火星軌道傾角的變化周期有關(guān)，為我們理解火星的軌道和氣候演化提供了珍貴線索。

極地層狀沉積物的雷達圖。圖中亮色條帶為水冰層之間的分界面。

火星的太空信使：MRO的中繼使命

MRO自進入火星軌道以來，已經(jīng)為多個探測任務(wù)提供通信支持，包括勇氣號（Spirit）、機遇號、鳳凰號（Phoenix）和目前仍在工作的好奇號（Curiosity）。它通過搭載的UHF（特高頻）收發(fā)系統(tǒng)，建立了一條近距離無線通道，將探測器的數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)回地球，穩(wěn)定高速地傳輸大量信息。

使用中繼通信不僅可以大大提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?，還能節(jié)省探測器的能源和設(shè)備開銷，更能實現(xiàn)快速、連續(xù)的數(shù)據(jù)回傳。MRO運行在較低的火星軌道（高度約300～400 千米），這種軌道的優(yōu)勢是與火星表面探測器的距離較短，通信數(shù)據(jù)率更高。但缺點是中繼通信的覆蓋窗口很窄，每次只能短暫連接，通信時間有限。比如MRO每天能提供的通信時間一般只有十幾分鐘。而且，MRO的運行時間早已超過設(shè)計壽命，長期高負荷工作對它是一個考驗。

盡管如此，MRO仍然表現(xiàn)出色。在好奇號剛登陸火星的第一年中，MRO轉(zhuǎn)發(fā)了超過149 GB（吉字節(jié)）的數(shù)據(jù)，平均每次中繼可傳回227 MB（兆字節(jié)）。MRO傳輸了該任務(wù)超過75%的觀測數(shù)據(jù)，完美地完成了中繼的任務(wù)。對于后續(xù)的火星原位探測任務(wù)，如洞察號（InSight）、毅力號（Perseverance），以及未來的火星樣品返回，MRO都是任務(wù)的成功實施不可或缺的一環(huán)。

? MRO：紅色星球的二十年守望者 ?

MRO任務(wù)自2005年發(fā)射，2006年開始環(huán)繞火星運行，執(zhí)行對于紅色星球的大氣和地質(zhì)研究的任務(wù)，直至今天仍在軌道上運行并返回數(shù)據(jù)。這個持續(xù)近20年的探測任務(wù)獲取了數(shù)千張火星高清圖像，并通過光譜、雷達及大氣觀測，深刻改變了我們對火星大氣、地質(zhì)、水歷史的認知，揭示了其活躍的地質(zhì)過程與冰循環(huán)?？梢哉f，MRO是我們對于紅色星球認識不可或缺的“天眼”。

尤為獨特的是，MRO開創(chuàng)性地推動了公眾參與科學(xué)探索。亞利桑那大學(xué)運營的“HiWish”開放平臺，允許公眾提交感興趣的火星區(qū)域，申請使用MRO搭載的HiRISE高分辨率相機進行拍攝。HiRISE團隊評估這些請求后，將其按不同優(yōu)先級納入拍攝計劃。這不僅大大增強了科學(xué)研究的透明度，讓公眾得以親眼目睹他們“選定”區(qū)域的驚人細節(jié)，更打破了專業(yè)壁壘，讓普通人也能直接參與火星探索，極大地激發(fā)了公眾的科學(xué)熱情。

MRO的任務(wù)仍在繼續(xù)，它將繼續(xù)為我們提供關(guān)于火星的寶貴數(shù)據(jù)。未來，它將繼續(xù)深入探索火星的液態(tài)水蹤跡、生命跡象和地質(zhì)結(jié)構(gòu)：關(guān)注火星上液態(tài)水的存在形式和分布范圍，特別是在尚未充分研究的區(qū)域；監(jiān)測火星表面的季節(jié)性變化，尋找液態(tài)水活動的跡象，為火星生命探索提供新的方向；繼續(xù)研究火星的地質(zhì)結(jié)構(gòu)和演化過程，通過對隕擊坑、峽谷和山脈的分析，幫助科學(xué)家更好地理解火星的地質(zhì)歷史及其對氣候和環(huán)境的影響。除了直接的科學(xué)觀測，MRO還承擔著重要的中繼通信任務(wù)，它將為未來更多的火星車提供數(shù)據(jù)傳輸支持，確保這些火星車能夠?qū)⒉杉降臄?shù)據(jù)順利傳回地球。

MRO任務(wù)取得了巨大成功。這得益于其對于更清晰的圖像和更高精度的數(shù)據(jù)的不懈追求，以及整個團隊在儀器運行、數(shù)據(jù)處理和分析方面的持續(xù)努力。與MRO搭載的儀器相關(guān)的科學(xué)論文已多達兩千余篇，這些發(fā)現(xiàn)和成果讓我們對火星的現(xiàn)在和過去有了全新的認識：火星上曾經(jīng)流淌的河流和湖泊，如今也仍然發(fā)生著活躍的地質(zhì)過程；火星大氣中的沙塵運動和地下埋藏的水冰都是當代火星大氣循環(huán)的重要組成部分，保存著氣候演化的關(guān)鍵記錄。

未來，隨著技術(shù)的不斷進步和更多探測任務(wù)的開展，火星的更多秘密將逐漸被揭開。對這些秘密的持續(xù)探索，不僅將加深我們對這顆紅色星球的理解，也將為我們認識行星環(huán)境的演變乃至太陽系的演化歷史提供至關(guān)重要的線索，為未來火星采樣返回、載人航天原位探測的宏偉計劃奠定基礎(chǔ)。

（致謝  作者衷心感謝尹世成、邢珪馨、陶云婉、郭昊洋、劉建飛、彭吉敏為本文撰寫提供初始材料，也感謝MRO項目團隊超過20年的辛苦付出，為紅色星球的探索帶來諸多驚喜發(fā)現(xiàn)。）

作者簡介

潘路，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授。長期從事行星地質(zhì)，長期致力于行星地質(zhì)過程、行星光譜探測研究，主要從事火星地表環(huán)境、水巖反應(yīng)歷史及宜居性演化的前沿研究工作。深度參與了多個國際行星探測任務(wù)，包括火星MRO任務(wù)偵察影像頻譜儀、洞察號、好奇號的科學(xué)研究。

本文摘編自雜志2025年第8期，文章內(nèi)容略有刪改。

新媒體編輯 | 周濛