本文来自微信公众号：Nature Portfolio（ID：nature-portfolio），作者：Alexandra Witze，题图来自：视觉中国
8月6日，NASA的毅力号（Perseverance）火星车首次下钻，但没能将火星岩石装入取样管中。毅力号的钻探点位于耶泽罗陨石坑（Jezero Crater），地质学家对这块区域很感兴趣。但毅力号不打算原地再钻一次，目前正前往另一块更易取芯的区域，预计在下个月进行第二次尝试。
NASA对这次采样失败进行了数天的评估，并于8月11日宣布了结果：原来毅力号把钻取的岩芯压成了粉末，这些碎片掉在了陨石坑的地上，没能完整地滑进取样管中。
位于加州的NASA喷气推进实验室（JPL）负责操纵毅力号火星车。JPL的采样封装首席工程师Louise Jandura在8月11日的汇报中写道，“我们过了好几分钟才意识到这一现实。”
从这张毅力号火星车首个钻孔（宽2.7厘米）的合成图像来看，岩芯样本很有可能被压得粉碎了。来源：NASA/JPL-Caltech/MSSS
毅力号计划成为首个从火星表面钻取并采集整套岩芯样本的探测器。这些样本随后会由其他探测器带回地球，以供科学研究。亚利桑那州立大学的行星科学家、NASA采样返回任务的首席科学家Meenakshi Wadhwa表示：“这次的失败再次提醒我们，我们对火星的了解还很少。当我们觉得十拿九稳的时候，火星仍然能让我们惊讶。”
毅力号的首次钻取尝试让研究人员特别激动。他们将耶泽罗陨石坑底部的一个主要平坦区域选为钻取点——毅力号自2月成功在该陨石坑着陆以来一直在探索这片区域。这些平坦岩石也被称为“坑底断裂粗糙区”（cratered floor fractured rough），前期勘探显示，这些岩石可能曾是火山岩，甚至有可能形成于古代熔岩流。如果能将火星上的火山岩带回地球，地质学家就能对其岩层进行精确定年，进而恢复出一大段火星地质历史。
尽管初始图像显示毅力号成功钻进了7厘米深，并取到了一小筒完整岩芯，但NASA随后发现，自动封装并放入火星车腹部的样品管中竟是空空如也。
这块岩芯比工程师预计的更易碎，本次任务的项目主管Jennifer Trosper说。很硬的岩层之下可能藏着松散的成分，也有可能是该岩石内部的大型孔洞导致了岩石塌陷。“没有明显迹象显示岩石在钻取时会破裂或被压碎。”她说。
以退为进
毅力号放弃了在坑底断裂粗糙区再次尝试，而是前往一处名为南塞伊塔（South Séítah）的区域，那里可能有一些层状沉积岩，这些岩石更像毅力号升空前在钻取测试中使用的地球岩石。“我们决定后退一步，稳妥行事。”Trosper说。毅力号将在9月初前往南塞伊塔进行二次采样，届时工程师会暂时关闭自动钻取系统，在封装和储存采样管前先检查一下是否已取到岩芯。
今年2月，毅力号在火星耶泽罗陨石坑的奥克塔维亚·巴特勒着陆点（Octavia E. Butler Landing Site）成功着陆。但它在工程师称为“坑底断裂粗糙区”（CF-Fr）的平坦岩石上的首次采样未获成功。接下来，毅力号将在名为“塞伊塔”（Séítah）的沙地再次尝试，然后掉转方向（沿着图中的黄色虚线）前往耶泽罗的古三角洲（图中的三叉口）。来源：NASA/JPL-Caltech/University of Arizona
毅力号在8月6日封装的空管中装有火星空气——火星空气也是毅力号计划采集的样本，但没打算这么早采集。现在，毅力号上携带的43根采样管还剩42根。它的最终目标是从耶泽罗陨石坑的不同位置采集约35管的火星岩石和土壤，这些样本最早将在2031年返回地球。
为应对火星上遇到的各种情况，工程师用地球上的不同岩石对毅力号的钻取系统进行了上百次测试。但坑底断裂粗糙区的地质情况显然超纲了。
毅力号不是第一个在火星岩石和土壤上栽跟斗的探测器。NASA的洞察号（Insight）探测器有一个名为“鼹鼠”的探针，为了钻入火星土壤5米深处探测火星热流，该探针尝试了近两年的时间。由于探头与土壤间的摩擦力不够，探头无法钻入土壤，团队在今年1月宣告放弃。NASA的好奇号（Curiosity）火星车自2012年以来一直在盖尔陨石坑（Gale Crater）开展探测活动，这辆火星车偶尔也会在钻探时意外将岩石弄碎。
好奇号和毅力号有很多相似之处——实际上毅力号建造时就使用了许多好奇号剩下的硬件，但它们在火星表面的钻取方式有很大差别。好奇号会有意将岩石磨成粉，再将粉末放入探测器上搭载的科研分析仪器；而毅力号的设计是将完整的岩芯滑入采样管。因此，碎岩对好奇号是好事，对毅力号则相反。
“我们会有办法的”
等到在南塞伊塔完成第二次采样后，毅力号将原路返回，再次穿过坑底断裂粗糙区。到那时，如果团队工程师能找到一处岩石结构看起来更紧密、更有把握的钻探点，毅力号可能会再尝试一次取样。“我们的工作就是处理这些突发情况，”Trosper说，“虽然有些失望，但我相信我们会有办法的。”
之后，毅力号会先在一个沙丘区进行环绕探测，再驶向其最终目的地：耶泽罗陨石坑的古河流三角洲，那里可能蕴藏着火星生命的证据。
原文以Why NASA’s Mars rover failed to collect its first rock core标题发表在2021年8月12日的《自然》的新闻版块上
本文来自微信公众号：Nature Portfolio（ID：nature-portfolio），作者：Nature Portfolio