作者罗伯特·桑德斯，加州大学伯克利分校 一位艺术家对火星表面上的“毅力”探测器的构想，这是火星2020任务的一部分
漫游者将收集岩石和土壤样本，将它们密封在管子里，然后将管子放在地面上，供以后收集，并可能在2031年返回地球
信用:图片由美国宇航局/JPL-加州理工学院提供 像世界上数百万人一样，大卫·舒斯特和他7岁的女儿在2月10日“毅力”号探测器被天车降落到火星表面时疯狂欢呼
开始18年的探索
但是对他和火星2020科学小组的一部分人来说，真正的满足感会被推迟
舒斯特是专注于样本返回的15名团队成员之一，这意味着他们——或他们的研究生继任者——最早在未来10年内不会接触到真正的火星岩石
美国国家航空航天局和欧洲航天局将会启动另外两项任务，收集“坚韧”号留下的岩石，并将其发射回地球，最理想的时间是2031年
然而，加州大学伯克利分校的地球和行星科学教授、老岩石年代测定专家舒斯特并不沮丧
他自己也研究过50多年前阿波罗时代宇航员带回的月球岩石，并对那些保护这些珍贵样本以造福后人的科学家有着特殊的亲和力
他也将帮助新一代科学家
“激励我完成这项任务的因素之一是，我从出生前收集的阿波罗样本中受益匪浅
舒斯特说:“我直接了解从真正艰苦的工作中受益是什么感觉，不仅是在实际任务中，宇航员自己，还有策划和记录所有这些样本的科学家。”
“我立刻意识到了这一点的价值，同时也意识到了在火星样品返回任务中谨慎行事的重要性
对这些样本进行科学研究，我们收集什么样的样本很重要
不仅仅是任何一种古老的岩石适合我们在实验室里做的事情
" 对他来说，关键的问题是:毅力号降落的杰零陨石坑有多古老，液态水什么时候出现在表面，沉积沉积物，雕刻出陨石坑中清晰可见的冲积特征？对陨石坑年龄的估计是基于较大的杰零陨石坑内较小的撞击坑数量，范围从1
他说，从70亿年到30多亿年
“这个着陆点最吸引人的一点是，很明显，在过去的某个时候——不知道是什么时候——杰零陨石坑是一个湖泊，它正在沉积沉积物，比如这个保存完好的扇形，”他说
虽然毅力号上的仪器可以测试岩石和沉积物的化学成分和矿物学，但它们不能确定年龄
精确确定年龄所需的放射性同位素测量只能在地球的实验室中进行
从着陆地点，美国国家航空和宇宙航行局的“坚韧号”探测器可以看到一个扇形沉积物的残余，称为三角洲
科学家们认为，这个三角洲是火星杰零陨石坑一条古老河流和一个湖泊汇合后的遗迹
这张照片是在2月12日用火星车的右桅杆相机拍摄的
2021年7月22日，火星2020任务的Sol 4，当地平均太阳时14:09:18
信用:图片由美国宇航局/JPL-加州理工学院/亚利桑那州立大学提供 “试图根据地球化学测量从数量上回答这些问题并不容易——即使在地球上也很难做到，”舒斯特说，他主要使用独立的伯克利地质年代学中心的世界级最先进的设备
使分析变得复杂的是，返回的样本——如果一切顺利的话，只有28个——将会很小，每个只有一根黑板粉笔那么大
科学家们计划用每一种可用的化学和矿物学技术对它们进行分析，同时尽可能多地保存样本以备将来使用，希望改进分析技术
幸运的是，尽管年代学分析破坏了岩石以确定其年龄，这个过程只需要很小的碎片
“大的问题是，如果我们找到火星上过去生命的任何证据——这是这次任务背后的一大动力——下一个问题将是，‘那是什么时候？’”舒斯特说道
“我们需要知道绝对意义上的‘何时’，因为我们要问的下一个问题是，‘当时地球上发生了什么，这两者如何比较？’" “无私的使命” 虽然舒斯特计划进行一些分析，他的研究生安德鲁“德鲁”戈林，也准备收获好处
“当样本回来的时候，负责这项任务的许多人都要退休了——我对如此庞大的科学家团队会从事如此无私的任务感到敬畏，”戈林说，他去年来到加州大学伯克利分校，自从来到这里后就没有涉足过校园实验室
“人们将他们职业生涯的最后10年奉献给了这一点，而他们自己可能没有得到发展结果
因此，作为一名研究生参与这个过程是令人兴奋的
" 舒斯特是1996年加州大学伯克利分校的地质学校友，他不仅对月球岩石进行了广泛的研究，还对来自火星的岩石进行了研究:这些岩石是由流星撞击从火星表面抛出的，最终通过太阳系进入地球轨道，并作为流星进入大气层
来自火星的100多块这样的陨石已经被确认，但是它们的暴烈历史，加上离开火星和坠落地球时可能发生的变化，使得它们很难代表火星上的岩石
由火星2020团队成员命名为“玛阿兹”，这块岩石是迄今为止坚持不懈用激光仪器研究的几块岩石之一
漫游者已经确定它在化学性质上类似于地球上的玄武岩
信用:图片由美国宇航局/JPL-加州理工学院提供 “研究来自火星的陨石有一些重要的局限性:没有地质背景，因为你不知道它来自哪里；你不知道岩石在行星上时的方位，这是古地磁研究所需要的；并不是所有的物质都足够坚固，能够在被弹射出去并成为岩石物质的过程中存活下来
“这些都是为什么在地球上收集样本非常有利的原因
它简化了所有这些东西，它让许多这些问题消失了
" 样品返回任务旨在从另一个星球带回第一批材料，而不仅仅是月球碎片、小行星或太空尘埃
当“毅力”号漫游车在杰零陨石坑周围航行，调查有趣的露头时，舒斯特和样本返回科学小组的其他成员将每周(如果不是每天)开会，决定哪些岩石值得取样返回地球
然后，毅力会钻一个核心，把它密封地储存在胶囊里，并随身携带，直到它积累到足以藏在表面
至少计划了两个贮藏处:一个在陨石坑内，一个在陨石坑外，火星车从较年轻的陨石坑内部移动到可能埋有Jezero的较老的岩石中
“我们的作用是提供专业知识，并就如何最好地收集和收集什么样的样本提出建议，”他说，并指出该团队有初步的计划，将随着探测器对景观的监控而发展
“决策将基于我们拥有的所有信息，这些信息会随着时间的推移而不断演变
" 计算陨石坑 在钻取岩心之前，样品返回小组必须决定哪些岩石将提供他们需要的答案
戈林说，火山岩或火成岩提供了最佳的辐射测量日期
他希望“坚持不懈”号能够捡起有助于校准标准技术——陨石坑计数——的岩石，现在这种技术被用来估计行星和卫星表面的年龄
这项技术是基于陨石坑数量和月球上岩石辐射定年之间的相关性，假设小行星带中的流星群在月球和火星周围是相似的，并能适应火星上不同的重力和大气
“这个想法是，想象你有一些平坦的表面，随着时间的推移，以某种已知的速度受到撞击物的轰击，”他说
“在此基础上，如果你计算一下陨石坑的大小分布，你就可以推算出这个表面曾经完全平坦有多久了
我们从月球上收集了一些锚点:玄武岩或熔岩流，我们可以想象它们在某个时候完全夷平了表面
熔岩流非常适合放射性年代测定
" 戈林的任务是评估哪些岩石可能提供足够精确的日期来校准火星上的流星数量
这段美国宇航局的视频解释了火星样品返回活动，并参观了喷气推进实验室，该实验室正在测试该活动中涉及的原型和工程模型
信用:视频由美国国家航空航天局/JPL提供 “我们想在杰零陨石坑内找到一个容易确定年代的材料样本，然后我们可以在那里应用陨石坑计数技术，并对那里的一些东西进行放射性年代测定，比较它们，并利用它们来移动锚点，这将使我们更好地理解该系统如何在火星上工作，”他说
舒斯特指出，他的样本返回团队必须骑在科学团队的其他成员身上，以确保毅力有时间收集关键样本，并在好奇心的驱使下，探索杰零陨石坑的每个有趣的角落和缝隙，将它们缓存起来以供提取
“这次任务与以前的火星漫游任务非常不同，因为我们有一个特定的日期，在这个日期结束时，我们必须在一个固定的位置收集这些样本，”他说
“因此，我们在这项任务上的步伐是不可否认的
" 戈林将获得博士学位
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当火星岩石返回地球时，他希望他在这次任务中的工作——他说这是年轻和年长科学家之间令人惊讶的合作——将有助于他以后进入
这一切都是偶然的
他在波士顿学院的硕士论文涉及使用地球化学来探索地球整个历史上的气候变化，这就是为什么他在申请加州大学伯克利分校时要求与舒斯特合作
当舒斯特问及他在火星样本返回任务中的角色时，他感到很惊讶，这个任务会占用他很多时间，是否会破坏戈林的交易
“当他问我是否有兴趣做那种工作时，我就想，‘谁会拒绝呢？’”戈林说
“听起来很棒
在火星任务上工作可以追溯到我们所有人对科学的孩童般的兴奋
" “我感到非常幸运，有机会为如此重要的使命做出贡献，”他补充说
向非科学家解释他的工作也更容易
“我从事气候变化研究已经有一段时间了，我认为这同样重要，”他说，“但是让人们对这项工作感兴趣要容易得多。”
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