NASA洞察号“鼹鼠”仪器正式落地！将探测火星内部热流

2月13日，洞察号在火星表面拍摄到其热探测器的照片。来源：NASA/JPL-Caltech/DLR

根据洞察号任务合作方德国航天局(German space agency)的一份声明，“鼹鼠”仪器的部署由于命令未能及时传达到洞察号而被推迟了两天。

第一只星际“鼹鼠”即将在火星表面挖洞，但这只“鼹鼠”完全是机械的，而且在其他任何星球上都一样能折腾。

“鼹鼠”仪器是美国宇航局“洞察号”任务的关键设备之一，该任务于今年11月登陆火星，并将于昨晚(2月26日)正式启动。这将是第一个测量热量如何在另一颗行星流动的仪器，这一关键的测量将帮助科学家了解火星是如何演变成现在这个样子的。

美国宇航局喷气推进实验室(JPL)的仪器系统工程师特洛伊·哈德森(Troy Hudson)说：“不像照相机之类的其他东西，那些东西我们已经在不同的任务中搭载过数百次了，但我们以前从来没有过像‘鼹鼠’仪器这样的东西。”

两周前，洞察号将这颗正式名字为热流和物理特性探测器的“鼹鼠”仪器放置在了火星表面。但是这个仪器的研发已经花费了大约十年，所以科学家们急切地想知道它能收集到什么数据。

“从工程和科学的角度来看，让‘鼹鼠’仪器进入火星风化层还有观察仪器在火星的行为都将会非常激动人心，”InSight任务的副首席研究员、喷气推进实验室的地球物理学家苏·斯姆雷卡尔(Sue Smrekar)说，“能真正潜入火星地下将是一件非常令人兴奋的事情。”

“鼹鼠”之所以得其名，是因为它会用锤子砸穿火星表面的风化层，推开泥土和岩石，把自己置于火星地下，如果一切顺利的话，它最终将能到达16英尺(5米)深的地方。悬挂在“鼹鼠”仪器后面的是一根装满传感器的绳子。

当鼹鼠自己挖洞时，它会向周围的岩石发送热脉冲，然后测量热消散的速度。这将告诉科学家们在火星的这个特定区域中岩石与空气的比例是多少，这非常有趣，因为洞察号位于一个巨大的陨石坑内。“这将帮助我们理解这些物质主要是被吹进陨石坑的沙子，还是你所期望的那种会在陨石坑内出现的某些喷出物混合物?”斯姆雷卡尔说。

一旦鼹鼠钻到其深度极限，它就会停在地下测量火星全年的温度变化。这将使科学家能够追踪热量是如何在不受火星表面天气影响的情况下在火星内流动的，而这种热量的流动对于理解火星是如何演变成现在的样子有着重要的意义。“热量是地质学的引擎，”哈德森说。

在像火星这样的星球上有两种主要的热源，它们都告诉了科学家这个星球是如何形成的。斯姆雷卡尔说：“一个是来自吸积的初始热量，所有初始岩石以巨大的速度相互碰撞，所以就有了初始热量。”(科学家们预计不会在火星上找到太多这种热源。)

第二个来源是一种时间释放现象，科学家认为这种现象在地壳中最为强烈：放射性元素，铀、钍和钾之类的放射性元素会衰变并释放热量。斯姆雷卡尔说：“我们最希望了解的就是这些放射性元素在火星的浓度。”

一旦研究人员确定了这些浓度，以及洞察号设计用来测量的其他火星特征，比如地壳厚度等，他们就可以把这些值输入电脑模型，评估那些描述火星如何变成现在这个样子的不同场景。如果这一切看起来有点深奥的话，简单点说就是火星上的热流会对火星火山活动停止时间产生的影响，以及火星是否有液态水隐藏在它地表下面。

哈德森说，所有这些科学都依赖于一种在实际应用中并不是特别令人印象深刻的仪器，这是基于他观察地球原型的经验所得出的结论：“老实说，就算你真的能看到这种仪器运作，看着它也会有点无聊。”

但这个“鼹鼠”仪器谦逊的外表掩盖了研究小组为行星科学开发新工具所做的大量工程工作。哈德森说：“我们正在进行一种新型的调查。”科学家们已经对月球进行过热流测量，但那些数据是在阿波罗计划期间通过宇航员的工作收集的。“他们用复杂的设备和大量的体力完成了那些测量。”

但洞察号则不能依赖任何这样的人类帮助。相反，哈德逊和他的同事们必须根据“鼹鼠”所在的环境及其需要完成的特定目标来完美地订制这个仪器。

“如果是在月球上的话，它可能无法完成它的工作，至少按照这种特殊的设计来说，”哈德森说，这是因为月球和火星的风化层非常不同：前者受到了非常多的撞击，以至于“鼹鼠”根本没办法将泥土和岩石推到一边往地下钻。“(月球风化层)就像混凝土，如果你想把什么东西塞进去的话，你就会发现根本没有孔隙空间。”

科学家们无法事先知道“鼹鼠”仪器成功的几率，因为主要的担心是它可能会撞上一块太大的大石头(大约1米宽)而导致无法工作。“鼹鼠”挖得越深，研究小组就能在不受地表天气干扰的情况下，更准确地读出行星内部的温度流。

一旦掌握了“鼹鼠”的数据，科学家们将会了解它可以告诉我们关于火星的什么信息。斯姆雷卡尔说：“也许火星会给我们带来惊喜，科学实验中总是会有最有趣的结果——当你得到了意想不到的东西的时候。”