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毅力號即將出發!NASA 2020火星任務,探索生命之謎

彥寧
・2020/07/30 ・3318字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 518 ・六年級

TAAi 2020 25th 人工智慧研討會

對於距離地球最遠達 4 億公里的火星究竟有沒有外星生命,一直是天文學家極力想探索的目標。在今年七月底,NASA 即將對探索火星計畫跨出超大的下一步啦!

2011 年,好奇號 (Curiosity) 成功發射後,傳回不少火星的地貌照片以及環境線索等重要資訊。而就在今年 (2020) ,好奇號的後輩——「毅力號」(Perseverance Rover) 即將要前往火星,執行火星 2020 探測車任務 (Mars 2020 rover mission, Mars 2020),也就是進一步探索火星的任務。

毅力號在火星上的示意圖。圖/NASA

毅力號與它的火星探索任務即將開跑啦!

力號預計於 2020 年 7 月 30 日的 11:50 發射升空(換算成台灣的時間為 19:50),並在為期七個多月的太空漫遊後,於 2021 年 2 月登陸火星,開始執行它的任務。

有趣的是,毅力號的許多零件都是使用製造好奇號時所剩下的備用零件,所以說毅力號是好奇號的「後輩」可以說是再適合不過了呢!

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自從 1965 年的水手 4 號 (Mariner 4) 成功飛越火星,並回傳了首張火星地表的照片後,NASA 對火星的研究就從沒有停止過。在這段期間,天文學家們發現火星擁有火山、火星極冠 (Mars polar caps),還有非常複雜的水和地質演化史,也發現早期的火星擁有滿足生命所需的所有條件。想要證明火星上有生命存在,現在最關鍵的一步就是找到生命存在的直接證據了。

不過,這可不是一件簡單的事。要找到這樣的證據,要有夠厲害的偵測裝置,在火星上偵測到能夠證明生命存在過的合適樣本,並正確地分析後,我們才能真正證明火星曾有生命存在過。

而且,實際上現代人類的科技也無法將那些分析樣本的實驗室儀器透過火箭一起發射到火星上,所以上面說的方法以目前的科技來說,是不可行的。

好啦別難過,畢竟火箭能乘載的空間是有限的嘛。圖/GIPHY

但你先別失望,既然沒有辦法將儀器發射到火星上,為什麼不把合適的樣本送回地球分析呢?於是,火星 2020 探測車任務就誕生了!

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火星 2020 探測車任務的目的,除了要探測火星的地質、環境與歷史,更重要的就是要將火星的樣本送回地球。這樣一來,我們就能對火星有更進一步的認識,或是找到火星曾經存在生命的證據,也為未來人類實際上登陸火星探索做準備。

雖說是這樣,將火星的地質樣本送回地球可是浩大的工程,首先要在火星上收集好地質樣本,再來還要將一枚乘載著「另一枚火箭」的火箭,成功射向火星並成功登陸。而那另一枚火箭載著收集好的樣本,自行從火星發射,將樣本發射至火星的自轉軌道中,最後再由其他裝置將其運回地球,才能將樣本順利送回地球分析。

火星 2020 探測車任務計畫步驟示意圖。/NASA

簡單來說,火星 2020 探測車任務分成三個任務:任務一,尋找並偵測最合適的樣本,將其裝管並儲存放置;任務二,從地球發射火箭,並將樣本運往火星自轉軌道;任務三,將樣本運回地球。

而本次發射的毅力號就是負責執行任務一,也就是偵測火星的地質與氣候,找出最合適的地質樣本,再將其分別裝進 30 個樣本儲存管中啦!一旦收集任務完成後,毅力號就可以喘口氣,繼續看看四周的地質環境如何,盡可能將更多的火星資訊回傳給地球。

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值得一提的是,火星 2020 探測車任務的第二步是將載著另一枚小火箭的大火箭從地球發射後,再讓小火箭自行從火星發射。實際上靠著人類目前的現代科技,最多也只能將 100 公克的樣本送回地球而已。

因此,找尋到理想的合適樣本會是巨大的挑戰,而任何一個小零件毀損都有可能導致任務失敗。同時,那 100 公克珍貴的地質樣本,也需要非常謹慎的選擇。

毅力號的任務示意圖。圖/NASA

精挑細選的降落地點:傑澤羅隕石坑

另外,雖然火星那麼大,但要讓探測車順利登陸,也得有理想的環境條件才行。

經過精挑細選,最後毅力號決定降落在「傑澤羅隕石坑」(Jezero crater)!

根據過去精神號 (Spirit)、機會號 (Opportunity) 以及前面提到的好奇號的經驗,若是要讓探測車順利的著陸,這個著陸地點要滿足不少條件。

第一,這個地方不能太高,必須低於 500 公尺,才有足夠的大氣讓降落傘可以張開;第二,這個地點必須距離火星的赤道 30 度以內,才能有足夠的溫度讓機器能安然度過火星的「冬天」;第三,降落地點需要大約 10 公里寬的平坦地面,才能讓毅力號順利降落。以上三點要能夠同時滿足。

同時,樣本要足夠古老,才能分析出火星過去的環境變化,讓我們多得到一些資訊。傑澤羅隕石坑非常古老,天文學家認定被隕石撞擊出的坑曾經是一個充滿水的湖,而且我們甚至能看到在隕石坑的一旁,有因河川流入湖泊後流速降低、河川中物質沉積所形成的三角洲。

透過衛星圖像的分析,這個三角洲含有大量的蝕變礦物 (altered mineral)。礦物蝕變即是指礦物的化學組成或結晶狀態因環境而產生變化,而通常最常見、也最有影響的催化劑,就是前面不斷提到的水!這就代表此地非常有可能含有生物訊息。

在多重條件都滿足的情況下,NASA 就選定了傑澤羅隕石坑作為毅力號的降落地點。

傑澤羅隕石坑的蝕變礦物分析圖。圖中藍色、綠色的部分就是透過衛星分析含有蝕變礦物的地方。圖/NASA

測試 MOXIE:將二氧化碳變成氧氣的裝置

前面提過毅力號使用了許多好奇號的備用零件,不過其實毅力號還是有比起前輩更厲害的地方的!毅力號搭載了一個對於宇宙探索非常重要的裝置—— MOXIE (Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment)!

實際上,MOXIE 是一項將二氧化碳轉換為氧氣的裝置,體積也不大,就與汽車的電池差不多大,不過尚在實驗階段,本次的火星 2020 探測車任務就特別裝上,藉此測試效果如何。

本次的任務二,也就是將收集到的樣本運到火星自轉軌道的這一步驟,實際上是非常具挑戰性的。不過若是 MOXIE 成功,也有不錯的效果,MOXIE 就能將火星的二氧化碳轉為液態氧燃料!也許本次任務就能有更進一步的探索。

MOXIE所在位置示意圖(我想大家都看得出來黃色的部分就是 MOXIE 裝置吧)。圖/NASA

同時,火星或許就能成為人類探索宇宙重要的中心,不用從地球一直往火星送液態氧,而有機會在火星自行製造。

不過,最重要的是,火星大氣的氧氣濃度非常稀薄,比起地球的 21%,火星大氣中僅僅只有 0.13% 的氧氣,而且有 96% 都是二氧化碳。這對於未來人類實地探索火星非常不利,畢竟人還是需要呼吸、需要氧氣才能活下去。倘若 MOXIE 的技術在火星上能夠順利運作,氧氣不足對於宇宙探索造成的阻礙就變小許多,對未來人類登陸火星也是非常重要的一大步,為宇宙探索帶來革命性的發展。

When we send humans to Mars, we will want them to return safely, and to do that they need a rocket to lift off the planet. Liquid oxygen propellant is something we could make there and not have to bring with us. One idea would be to bring an empty oxygen tank and fill it up on Mars.(當我們將人類送上火星,我們都希望他們能平安返回,而為了達到此目的,必須在火星上發射火箭。液態氧推進劑是我們能在火星上製作的東西,不必帶著。有個主意是帶著空氧氣筒去,並在火星上裝滿它。)

—— Michael Hecht,MOXIE 首席研究員

本次的任務,不僅要探索火星的環境以及歷史、尋找生命存在的證據,甚至還能測試 MOXIE 這項徹底改變現代人類宇宙探索方式的革命性技術,真是非常令人期待呢!

說不定,未來人類真的能移居火星,過上現在的我們想都沒想過的嶄新生活呢!

參考資料

  1. Wikipedia-Mars 2020
  2. Wikipedia-Perseverance (rover)
  3. Wikipedia-Mariner 4
  4. NASA-Mars 2020 perseverance rover mission-Overview
  5. Medium-NASA to Launch the Next Era of Mars Exploration with the Perseverance Rover.
  6. Wikipedia-Jezero (crater)
  7. Wikipedia-Mineral alteration
  8. NASA-Mars 2020 perseverance rover mission-MOXIE

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為什麼要觀星?因為星星在那裡——望遠鏡叔叔、鴻宇光學創辦人趙偉光專訪
鄭國威
・2020/11/20 ・5524字 ・閱讀時間約 11 分鐘 ・SR值 487 ・五年級

TAAi 2020 25th 人工智慧研討會

「把天上的星星、月亮摘下來送給你」,是常聽到的肉麻情話,以任務之艱鉅凸顯對愛人之情意,但也因為實在太艱鉅,反令人覺得虛假。但寄託星月以訴衷腸,則是古往今來恆久遠,就連《獅子王》裡獅王木法沙也對辛巴說:

看那些星星。過去偉大的王從那些星星上看著我們。每當您感到孤獨時,請記住,那些王將永遠在那裡引導你。我也一樣。

Look at the stars. The great kings of the past look down on us from those stars. Whenever you feel alone, just remember that those kings will always be there to guide you. And so will I.

圖/IMDb

對趙偉光來說,星星也一直引領著他。「當我們抬頭仰望天空,大氣層外離地球最近的月球,有 38 萬公里遠,太陽則遠達 1 億 5 千萬公里。仙女座大星系,這個離我們銀河系最近星系發出的光,竟然是從 250 萬年前發射出來的,銀河系的恆星就超過 1000 億顆,可能比一片海灘上沙子的總數還要多。」談起自己為何從小就迷上天文,甚至以天文創業,他說當自己越了解宇宙,越覺得自己的渺小,反而激起他無窮的好奇跟無盡的謙卑。

被天文迷社群稱為「望遠鏡叔叔」的趙偉光。圖/泛科學拍攝

母胎天文狂熱份子

看起來很有老師樣的趙偉光,很早就對觀星、天文有興趣,但其實自己也不記得是怎麼開始的,只知道小時候,就常流連自家屋頂用肉眼看星星。高中就讀松山工農時,發現學校有天文社,有望遠鏡可以玩,他二話不說就簽下去。「工科學校有天文社的,當時只有我們」,升上高二後他便擔任社長,雖然在學校裡天文社是冷門小眾社團,但觀星能力很強,在台北市立天文科學教育館(當時叫做圓山天文館)參加天文知識技能檢定競賽–「尊親天文獎」,是少數得獎的高中社團。

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「第一部分是比天文知識,像是學校考試,如朔望月多少天之類的,就給你 50 題;另一個部分是星座檢定,一般人這塊比較弱,因為很少人真的到戶外看星星,當時很多其他學校的學生都背星圖,但我們社團常常到外頭觀星,底子比較硬。」他也笑著說,招募社員時還是用上了「天文社是可以合情合理合法約女孩子過夜的社團」這樣的誘因。

念大學後他擔任了多所學校天文社的指導老師,也到望遠鏡公司去打工,幫忙維修望遠鏡,更在相機公司工作過兩年,取得相機維修師的專業。雖然望遠鏡跟相機都是光學領域,而且相機明顯更有市場性,但他內心還是個天文迷與望遠鏡控。於是在 2005 年,他創辦了鴻宇光學這家望遠鏡公司。

從高中到現在,已經浸淫了天文觀測與攝影三十年,對他這樣一位超級天文迷而言,印象最深刻的天文現象是什麼呢?他舉起手,瞬間成為直播影片裡那位望遠鏡叔叔,流暢答道:「必看的天象,第一就是大彗星、第二就是大流星雨,第三就是日食。」趙偉光回憶,1994 年有一次舒梅克-李維九號彗星撞擊木星,那時他用底片相機記錄到彗星撞擊木星後出現的小點,讓他印象深刻。接著,在 1996 年跟1997 年分別有兩顆肉眼可見的大彗星:百武彗星與海爾波普彗星,尤其海爾波普彗星亮度達到 -1 等,他回憶當時在小雪山天池停車場拍攝,凌晨 4:00 左右,天色墨黑,突然看見一條光柱,本來還惱怒地以為是有些沒常識的人向上打投射燈,結果竟然是亮到不行的彗尾!看起來真的像一隻掃帚緩緩的從東方的山上升起,令他大為震撼。

趙偉光在 1997 年 3 月 9 日拍攝的海爾波普彗星

「大彗星就像中樂透,老天爺隨時有機會就送給天文迷大禮物」他說。

2001 年那次的獅子座流星雨也讓他畢生難忘。那時他們在合歡山停車場等待,本來不抱太高期待,忽然間,「從東邊到西邊,劃過 150 度天空,我們所有人都傻了,這是放煙火吧?」雖然裝備(相機與赤道儀)早架好了,但他們所有人都不在裝備旁,呆看了 30 秒到 1 分鐘,才如夢初醒,趕緊奔向旁邊的器材開始拍攝。那天晚上目擊起碼上萬顆流星,旁人數著「XX座一顆、YY座一顆 」到後來至少每秒一顆,根本數不完,讓他興奮到發抖。

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2001年11月17日的獅子座流星雨,趙偉光拍攝於合歡山鳶峰停車場

最近令趙偉光印象深刻的天象,則是今年 6 月 21 號的日環食,他說那天嘉義已經爆滿,外溢到周邊其他地方,他跟同事當天帶著望遠鏡到雲林口湖遊客中心,帶領現場遊客觀賞日環食。「老天爺相當的幫忙給了我們一個大晴天,雖然不是全食,但這次因為太陽的遮蔽率非常非常的高,到 99% 左右,太陽被遮蔽成一個細細的金環,亮度跟溫度都有很大的下降。」那時全場驚呼、騷動,從環食始到環食終,他們自己也非常興奮,「我從高中時就開始期待這次日環食,那時候想說還有 20 幾年好久,沒想到一下子就到了。」

從天文迷「玩到」創業:鴻宇光學望遠鏡公司

決定創業前不久,有回他帶朋友去觀星,替大家都準備了望遠鏡,朋友就跟小孩介紹他:「這位是望遠鏡叔叔喔!」他當下覺得這稱號蠻有親和力,才開始以「望遠鏡叔叔」自稱,這個稱呼也把他推向創業之路,至今每回線上直播時也這樣開場。

畢業自台科大化工系的趙偉光表示,如果沒有創業,最可能的出路就是去科技業或化工廠上班。然而身為非尋常天文愛好者的他,就是想把正確的望遠鏡使用觀念以及優良的產品介紹給大家。對趙偉光來說,鴻宇光學是實現理想的地方。他說台灣許多望遠鏡公司沒有維修部,維修必須寄回原廠,而具望遠鏡維修能力的趙偉光,在台灣成立了維修部,一部分能處理的維修可以直接在台灣執行,大幅縮短等待的時間。

有些人有了望遠鏡也不會用,更不知道看什麼。照片由趙偉光提供

也許是身為資深天文迷,他總是能敏銳覺察到外行人想踏入天文時的徬徨。不會挑、不會用、不知道看什麼,是他歸納出來的三大痛點。例如,趙偉光發現很多入門者購買望遠鏡後都不會操作,也不知道要看什麼天體,用來用去只找得到月亮,連土星、木星是哪個都不知道,用一兩次之後就讓設備塵封在倉庫裡,讓他感到相當可惜。他也知道有人購買了劣質的望遠鏡,體驗不好,自然就遠離了天文。於是他成立了「鴻宇天文觀測俱樂部」、「鴻宇觀星團」、「台灣天文銀河星空研究社」等等社團,有的社團歡迎任何單純想要了解天文知識的入門者,有的則保留給跟他們購買望遠鏡的消費者,能夠參加免費的觀星活動,實地在戶外星空底下教學。

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他說這就像買了高爾夫球桿,然後送高爾夫教學,也像當年他在擔任天文社社長帶領學弟妹觀星,趙偉光想將高中時玩社團的熱情帶給天文入門者。目前鴻宇每年辦理 20-30 場活動,包括外部推廣跟內部教學,服務數千人次。

開業站穩腳步後為了擴大服務範圍,2010 年鴻宇跨出臺北,在臺灣各地成立門市與直營分公司,但這可不是租個店面請人顧就可以了。畢竟要連鎖,就要系統化、要有 SOP,在自己眼皮底下指導員工很簡單,講不好就教,但在其他縣市?「要怎麼樣讓新人能夠做跟我一樣的事情?」這曾經是他創業過程中面對的最大挑戰。

如今各門市的店長都已訓練為種子教師,如果想拍出美美的天文攝影作品,例如行星攝影、星雲星團攝影等等,都會教你如何拍攝,這些售後服務也大受好評。

「以一己之力是不可能服務那麼多人的,這也是創業比較難的點,要訓練出夠格的服務人員,能拍能講,起碼要一兩年。」

他說每一家新門市剛成立前三年都是賠錢的,跨出臺北開店的決策曾讓他懷疑人生、質疑自己是不是做錯了。後來他加強影片行銷、從三年前開始直播,漸漸地口碑發酵、營收也開始起飛,「還好有堅持下去」他說。

除了培育人才、建立得以開枝散葉的體系,趙偉光說以望遠鏡創業另一大挑戰,就是得讓大家覺得需要望遠鏡。「你到路上問 100 個人,95 個都會跟你說『我不需要望遠鏡』。但我身上一定會放一台望遠鏡,隨時想東看西看,是玩具也是工具。」

隨時隨地身邊一定備有望遠鏡的「望遠鏡叔叔」。圖/泛科學拍攝

他明白望遠鏡不像手機,大家已經養成固定淘汰、重複購買的慣習。「像這台雙筒望遠鏡,只要你不把它摔爛,基本上永遠不會壞」所以他常開玩笑說,自己賣一個客人、就少一個客人。也因此,讓消費者願意分享口碑極為重要,「這你拍的啊?拿麼厲害?」唯有這樣才能一傳十、十傳百,這也是為何這幾年他們能持續成長的原因。

我好奇地問:望遠鏡可以用租的嗎?像是最近流行的訂閱式經濟?趙偉光說,這模式在望遠鏡很難,原因有兩個。第一,望遠鏡跟車子不一樣,對絕大多數人來說都需要教學,每一台都不太一樣,要教到會用,就得好幾小時,成本很高。第二,望遠鏡是精密光學儀器,若是租用,遇到不愛惜的人就毀了,即使一般人擦拭也很容易有刮傷的問題,用完還回來可能就折損了。他舉例說有些觀光風景區的望遠鏡可以租用,但往往欠缺保養,職員也不懂維護,鏡片發霉、刮損,看不清楚、使用時也不舒服。這些都會大大減損體驗。

即使星辰都被烏雲遮蓋,也要仰望星空

「我心中理想的光學公司並不是像賣家電一樣,賣出去之後收錢了事,所以我們不是只賣產品,而是販售產品加上服務。銷售前服務就是能幫客戶買到適合的產品,售後服務則包括保固期內的清理、維修及教學,也逐步建立完整的教學系列影片,如果產品比較複雜,就帶客戶實地在星空下教學」,趙偉光敘述心目中理想的望遠鏡公司模樣,如今他也將這幅藍圖在鴻宇光學一一實踐。

望遠鏡叔叔的入門者推薦指南

一問到望遠鏡推薦,趙偉光如數家珍地介紹起。他覺得最令自己驚豔的望遠鏡,竟是一臺外觀像是玩具的「迷你馬望遠鏡」。身為行家的他,當時發現這個由臺灣公司設計生產的望遠鏡時驚呼「哇!5000元以下怎麼可能有這種畫質」。這台迷你馬不但可以觀星、可以賞鳥,還附手機架可以拍照、可以加上太陽濾片看太陽、想接單眼相機拍攝也有接環可以選購,是趙偉光心目中的驚豔指數第一名。

ACUTER 60mm 迷你馬多功能生活望遠鏡。照片由趙偉光提供

「我希望將來能夠加強天文教育,從小紮根,像這種高品質平價望遠鏡的問世,對於天文教育推廣的幫助是相當令人期待」他說,自己的影片下面常有人留言,表示感謝這些教學影片,「這代表我們多幫助了一個人愛上天文、愛上科學。」

下一個任務,將宇宙之美帶給大眾

目前鴻宇光學成立已有 15 年,那麼,邁向下個 15 年的使命是什麼呢?

趙偉光回答道,他覺得老天爺給他的使命是,教導大家透過望遠鏡體會宇宙之美,現在的他不只透過公司,以望遠鏡叔叔的身份透過 FB、YT 等自媒體推廣天文觀星與天文教育,也擔任台北市天文協會的常務理事,以及其他多個天文與教育相關協會的成員。

照片由趙偉光提供

他坦言在鴻宇上班,帶客戶觀星是工作的一部份,但因為都在晚上,就得加班,其實是很累的一件事。「在台北的話我通常都自己去,頻率高了對同仁來說可能也吃不消,我也會擔心團隊的大家是否會排斥。讓團隊都能跟上理念,其實花了一兩年的時間。」他也知道有人會覺得幹嘛要那麼累,客人買了,會不會用,看他們造化不就得了?但這就是他想創造出的差異,若其他人沒有熱誠跟能力,是做不到的。而對他這個三十年天文迷來說,熱誠跟能力是他的本色。

「冬天有什麼可以看?春天有什麼可以看?」趙偉光表示,把教育資源用不同管道傳出去,讓越多人對天文有興趣,當然對生意也有幫助。他邊說邊拿起一座折反射式望遠鏡,跟我說打開外殼,可以看到結構,了解光學奧秘。講得我都想中斷採訪先刷卡了。

趙偉光興奮地說,不久的將來,人類將全面進入太空時代,重返月球、前進火星、住在太空中,甚至可能與其他生命體接觸。「我們辦街頭天文活動,就是希望讓小朋友產生興趣,誰知道他之後會不會成為台灣一位厲害的科學家?」

不用把星月摘下來壟斷,只需要透過推廣望遠鏡,就能把自己愛上天文的理由分享給更多人,甚至,或許還能成為下世代太空文明的推手,就像木法沙對辛巴的傳承,這就是望遠鏡叔叔的圓夢計畫。

想仰望宇宙星辰之美,卻苦於沒有器材嗎?文中提及的「迷你馬望遠鏡」已在泛科市集上架。此外,還有適合入門的「迷你牛」與進階版的「小藍馬80」,也同步在泛科市集上架!

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鄭國威
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是那種小時候很喜歡看科學讀物,以為自己會成為科學家,但是長大之後因為數理太爛,所以早早放棄科學夢的無數人其中之一。怎知長大後竟然因為諸般因由而重拾科學,與夥伴共同創立泛科學。現為泛科知識公司的知識長。

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昇華的火星海洋,毅力號登陸點「古耶澤羅湖」——火星特輯(2)
Whyjay
・2020/11/17 ・2302字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 512 ・六年級

TAAi 2020 25th 人工智慧研討會

2020年夏天是每26個月一度的火星探測季。這次的火星季特別令人興奮,因為共有3艘太空船正在前往火星的途中!在期待新的探測器帶給我們新發現的同時,就讓本特輯充當導覽員,為您解說火星探索背後的故事以及這顆紅色行星的科學。

火星特輯上一回:毅力號出發冒險囉!但要在哪裡降落呢?NASA你說說看!

2021年二月,NASA的毅力號火星車就會登陸耶澤羅隕石坑(Jezero Crater)。選擇此地登陸的最大原因,是有非常多的證據顯示它曾經是個大湖[1]。在下面隕石坑的地形圖中,可以看到隕石坑的左側邊緣有兩個歪歪扭扭的渠道,水曾經從這邊流入;隕石坑的右方則有另外一個渠道,古湖水可以從這邊流到更低的地方。在左側渠道進入隕石坑的地方,可以看到具有三角洲外型的地表特徵,意味著古河流帶來的沉積物應該還遺留在此。毅力號就是預計來到這邊找尋生命曾經存在火星的證據。

圖1:耶澤羅隕石坑的地形圖。不同的顏色代表不同的高度,單位為公尺。粉紅色橢圓區域為毅力號預計登陸的位置。(改自NASA/Tim Goudge原圖)

雖然知道有古湖泊存在是件令人興奮的事,但是能否找到生命的痕跡,還是得打一個大大的問號。這主要是因為我們對這個湖的出現時間還有持續時間都還不是很清楚。最新的研究指出三角洲最有可能是在35億年前形成的,而且非常有可能還更老[2]。這樣的話看起來是有些機會,因為在地球上的35億年前,生命應該已經存在幾億年了。

然而,湖的持續時間是個大問題。35億年前的火星氣候早已非常寒冷,類似像耶澤羅這種大小的湖泊很容易就會結冰,然後冰會在幾百年內昇華跑光光[*] [3]。幾百年的時間已經足夠形成三角洲[4],但是能形成生命嗎?沒人知道。當然,如果在很長的一段時間內有源源不絕的水供應到湖泊的話就另當別論,不過更進一步的線索就得仰賴毅力號的任務了。

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*作者註解:如同水會蒸發一樣,在空氣乾燥時,地表的雪或是冰可以不用先變成液態就轉變成氣態消散在大氣中。雪或冰的昇華在地球上的寒冷區域時常發生,也是為什麼在零下的溫度中曬一件結冰的衣服仍然會乾的原因。

30~35億年前的火星海洋?

慢著,或許你會覺得本來應該就要有「源源不絕的水」供應到湖內才對,因為地球上的湖不都是這個樣子的嗎?

問題還是出在火星當時的氣候。在那麼低的溫度下,水分子無法透過降雨或降雪重新回到湖泊,只會被冰封在高海拔地區。也就是說,火星上的湖泊形成後,就是無止盡的蒸發或昇華,並不能像地球一樣靠降雨來補充水量[3]。有趣的是,類似耶澤羅的古湖泊、河道遺跡在火星上有不少,而且年代都推測在30~35億年前[5]。在火星的北方低地,甚至還有出現被解讀為海嘯的地形特徵[6]。對於「水從哪裡來」這個問題,到目前為止最合理的解釋是:火星冰封的表面被什麼東西打破或熔化了,然後埋藏在下面的地下水就流出來[3][5]。據估計,在這五億年內流出的水量大概可以讓火星變成水深40公尺的海洋星球[5]。問題是這些水可以在表面待多久?是一次性釋放這麼多,還是在五億年間透過間歇性的事件(如隕石撞擊)分段釋放?這些目前都缺少證據來妥善回答,因此到底是不是有(可以存活很久的)海洋或湖泊存在於這個時間點,目前還是炙手可熱的議題。

40多億年前的火星海洋?

不過,「古耶澤羅湖」還有一種可能性,就是它比現在推測的年齡下限還要老得多。如果超過40億年,那就會跟另外一個火星可能有海洋的時期互相吻合。在40億年前,火星非常有可能有著溫暖(大於0度C,XD)潮濕的氣候與大型的海洋。相關的水文作用產生了許多地形上的證據,而且今天仍然可以觀測到,例如:大型峽谷系統、古海岸線等等。雖然這些證據存在許多問題(像是古海岸線的高度不一致等等),但這個時期的火星表面如果有液態水海洋,它的存在時間就可以長得多,並且可能為生命的誕生提供更多的機會。

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圖2:40多億年前,火星的北半球可能是一片汪洋,平均深度可能超過100公尺。這些水現在大都已經逸散到太空中,剩下的則是被冰封在火星的表面之下。(NASA/GSFC)

耶澤羅隕石坑本身也有可能在這兩次「火星海洋」出現的期間內被多次填滿[7],這倒是讓古耶澤羅湖沉積物中出現生命的機會高了許多。毅力號的造訪,將可以查明耶澤羅隕石坑過去的地質歷史,也很有可能可以讓我們了解到火星過去的湖泊、海洋到底存在多長的時間。你相信火星過去真的兩度出現過海洋嗎?我們還可以從數十億年的地層之中找到被隱沒的真相嗎?

參考資料/延伸閱讀

[1] 毅力號出發冒險囉!但要在哪裡降落呢?NASA你說說看!——火星特輯(1)

[2] Mangold, N., Dromart, G., Ansan, V., Salese, F., Kleinhans, M. G., Massé, M., …Stack, K. M. (2020). Fluvial Regimes, Morphometry, and Age of Jezero Crater Paleolake Inlet Valleys and Their Exobiological Significance for the 2020 Rover Mission Landing Site. Astrobiology, 20(8), 994–1013. https://doi.org/10.1089/ast.2019.2132

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[3] Turbet, M., &Forget, F. (2019). The paradoxes of the Late Hesperian Mars ocean. Scientific Reports, 9(1), 7–11. https://doi.org/10.1038/s41598-019-42030-2

[4] Salese, F., Kleinhans, M. G., Mangold, N., Ansan, V., McMahon, W., DeHaas, T., &Dromart, G. (2020). Estimated Minimum Life Span of the Jezero Fluvial Delta (Mars). Astrobiology, 20(8), 977–993. https://doi.org/10.1089/ast.2020.2228

[5] Head, J. W., Forget, F., Wordsworth, R., Turbet, M., Cassanelli, J., &Palumbo, A. (2018). Two Oceans on Mars?: History, Problems, and Prospects. In 49th Lunar and Planetary Science Conference, 2194.

[6] Rodriguez, J. A. P., Fairen, A. G., Tanaka, K. L., Zarroca, M., Linares, R., Platz, T., …Glines, N. (2016). Tsunami waves extensively resurfaced the shorelines of an early Martian ocean. Scientific Reports, 6(April), 1–8. https://doi.org/10.1038/srep25106

[7] Goudge, T. A., Mustard, J. F., Head, J. W., Fassett, C. I., &Wiseman, S. M. (2015). Assessing the mineralogy of the watershed and fan deposits of the Jezero crater paleolake system, Mars. Journal of Geophysical Research: Planets, 120(4), 775–808. https://doi.org/10.1002/2014JE004782

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Whyjay
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透過我的眼睛、鏡頭的眼睛、還有衛星的眼睛看世界的地球科學研究者。期望與你分享冰川下封存的秘密或是火山上隱藏的故事;夜晚,我們更可以遙望皎潔的明月,更遠的木星與冰衛星,甚至更遠更遠──某顆系外行星上的生命,或許也正拿望遠鏡看著我們討論人類最終的歸宿。推特:https://twitter.com/WhyjayZ (英文)

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假新聞、不喜歡上學、像火箭科學家一樣思考|科學生陪你讀!11月書單
科學生
・2020/11/11 ・1942字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 549 ・八年級

TAAi 2020 25th 人工智慧研討會

科普閱讀是培養科學素養的核心關鍵!泛科學、南一書局、科學月刊合作打造《科學生線上學習平台》,提供搭配課程進度的「科普閱讀」文章題組,幫助孩子掌握關鍵資訊,並透過不定期的新知補充,與科學潮流接軌。因此,科學生將在每月推出陪你一起讀科普書單!

 

本月科學生書單邀請到鄭國威(泛科學創辦人、泛科知識知識長),為我們推薦一系列適合老師、家長、國中生一起閱讀的好書。

《學生為什麼不喜歡上學?:認知心理學家解開大腦學習的運作結構,原來大腦喜歡這樣學》

特別推薦給:老師★★★

作者丹尼爾・威靈漢是位認知心理學家,他以清楚流暢的文字,恰到好處的案例,揭開了隱藏在關鍵學習問題背後的大腦機制。

我們都希望培養學生思辨能力、擁有好的記憶力、理解抽象概念,幫學得慢的學生提升速度,但與其一直關注班級、或是個人這樣的單位,其實大腦才是教育者該花更多工夫破解的。

對大腦來說,理解新事物,就是把新事物跟已知事物連結起來,不懈地練習很重要,但也要符合大腦的節奏,予以適當間隔,而不是猛K書,給大腦知識轉移以加強記憶的時間。本書每一章節都是專為教育者而寫,案例豐富,譯筆流暢,有實際操作的細節建議,值得每一位家長跟教育工作者讀三遍;如果有空,就讀十遍。


《像火箭科學家一樣思考:9大策略,翻轉你的事業與人生》

特別推薦給:家長★★★

人生那怕只聽到一個真實的、具有啟發性的案例故事,便能足以讓一個人反思自身作為、徹底改變思維,一輩子受用。

本書作者歐贊‧瓦羅(Ozan Varol)是土耳其移民,懷抱天文夢的他參與2003年的「火星探測漫遊者計畫」,送兩部探測車登陸火星;以及「卡西尼-惠更斯號任務」,將無人探測船送上土星。

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他不僅是位火箭科學家、律師,也是屢獲殊榮的法律學教授與作家,他從古往今來的科學科技史中,搜羅了許多力道十足的案例,讓我在閱讀過程中不斷反思,某些段落常常令我起了滿身雞皮疙瘩,然後重看一遍。書中介紹的思考策略,適合你隨時拿起,重複閱讀,轉化成自己以及孩子的未來能力。


《假新聞【21世紀公民的思辨課】:後事實時代,究竟是誰在說謊?德國權威記者帶你直擊「謊言媒體」亂象,揭露「假新聞」與它們的產地!》

特別推薦給:國中生★★★

臺灣的記者形象有多糟呢?在我近三年上百次演講中,我每回都會問現場的參加者:「覺得記者是被社會尊重的一種專業的人,請舉手。」從來沒有人舉過手,即使聽眾是傳播科系的大學生。

說到記者,在德國或許還沒有臺灣形象那麼低落,但我認為本書作者卡洛尼娜・庫拉這位德國的資深記者,也同樣感受到新聞這門專業被輕賤跟低估,實是假新聞問題的根源。她在這本書裡以德國語境下的「謊言媒體」作為討論對象,也聚焦了幾個對德國來說特別重要的案例,如與難民相關的各種假訊息。而夾在俄國與美國兩方之間的德國,其實處境跟臺灣有點類似。

庫拉認為,重建信任的第一步就是讓新聞媒體的工作透明化。她簡要地從德國資深記者的角度描述了新聞工作的日常與特殊,理想與現實。獲得科技賦予強大傳播能力後的「網友」,也該在轉發分享任何一則消息之前,以新聞倫理要求自己,而不是像個巨嬰一樣。本書份量跟難度都適合國中階段的同學,建議老師適當引導。


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