NASA 公布了一段毅力号火星车拍摄于火星上、迄今最高清的日食画面。作为火星的卫星之一，火卫一(Phobos)当时正从太阳前面经过，挡住了太阳射向火星的光线，由此上演了一场“火星日食”。这场“火星日食”持续了 40 多秒，比由地月位置所产生的日食时间要短得多。视频由“毅力号”新一代Mastcam-Z 相机拍摄于美国时间 4 月 2日 ，是“毅力号”自 2021 年 2 月着陆火星开展任务的第 397 个火星日。火星日，即火星上的一个太阳日，平均比地球日长近 2.7%。

一个国际研究小组分析了毅力号火星车捕获到的声音，确定了火星上的音速。洛斯阿拉莫斯国家实验室的 Baptiste Chide 在今年的第53届月球和行星科学会议上介绍了（PDF）团队的研究成果。Chide 报告称该团队用麦克风数据测出火星音速。他们是通过测量毅力号激光爆发发出的声音返回火星车麦克风所需要的时间实现的。激光爆炸被用于蒸发附近的岩石，以了解其成分。他们发现声音在火星上以大约 240m/s 的速度传播。不同频率的声音在火星上传播的速度不一样。高于400Hz 的声音的传播速度增加了大约 10m/s。这一发现表明，在火星上进行交流会非常困难，因为说出的话语中不同的部分传到听众耳中的时长不一样，这让对话听起来混乱。Chide 表示，麦克风还可以测量火星表面及火星车周围的温度。这是因为声音在不同的温度下传播的速度不同。通过测量毅力号每次发射激光时的音速，研究人员能计算出温度的快速变化。Chide 还指出，该研究小组计划在一年内持续监测和分析来自火星的声音，以更多地了解星球上不同事件发生时的波动，例如在冬季或沙尘暴爆发期间。

科学家在火星上发现了数千条地震之后巨石翻滚形成的痕迹。火星尘埃和沙堆上的 V 字型痕迹大部分会在几年内逐渐消失。太阳系的其他地方，包括月球甚至彗星上都发现了落石。但发生的时间却是个巨大的谜团——它们是持续发生的，还是主要发生在过去？上个月发表在《地球物理通讯（Geophysical Research Letters）》上的一篇论文研究了火星上这些短暂存在的特征，表明巨石痕迹可用于查明红色星球近期的地震活动。未参与研究的布朗大学行星科学家 Ingrid Daubar 表示，新证据表明火星是一个充满活力的世界，这与该星球上瞩目的地质现象发生在过去的观点相悖。

印度 Ahmadabad 物理研究实验室的行星科学家 Vijayan 和同事研究了数千张火星赤道地区的图像，得到了这一发现。这些图像是由 NASA 火星勘测轨道飞行器（Mars Reconnaissance Orbiter）上的高分辨率成像科学实验（HiRISE）摄像头于 2006 年至 2020 年期间拍摄的，显示了小至 10 英寸宽的细节。Vijayan 表示：“我们可以区分单个巨石”。研究团队在撞击坑倾斜的壁上手动搜索类似链状的特征——岩石从斜坡上滚下来的明显特征。Vijayan 和合作者发现了超过 4,500 条这样的巨石痕迹，其中最长的一条长度超过一英里半……

研究人员找到的痕迹中大约有三分之一在早期的图像中不存在，意味着它们一定是 2006 年以来形成的……研究人员认为，持续扫过火星表面的风会吹动尘埃和沙子，抹平这些痕迹。研究小组表示，由于巨石坠落的痕迹消退得如此之快，看到这样的痕迹意味着最近有一块巨石滚过。地震活动是地球和其他地方落石的一个常见原因……自 2019 年以来，NASA 的洞察号（InSight）着陆器探测到数百次火星地震，其中最大的两次地震去年发生在 Cerberus Fossae 地区。

1996 年研究人员报告在南极洲发现的古代火星陨石中发现有机分子，这一消息引发轰动。一些人坚持认为这些化合物如果是真的，就是火星上存在生命的有力证据。另一些人则指出受到了地球生命形式或者某些非生物来源的污染。现在对该陨石的地球化学分析给这个拥有 40.9 亿年历史的红色星球的碎片上有外星生命的说法泼了一盆冷水。研究人员在 1 月 14 日发表在《科学》期刊上的论文中表示，内部的有机物可能是水和火星表面下的矿物质的化学相互作用形成的。研究团队表示，即便如此，这一发现仍然有助于寻找生命。

有机分子通常由生物体产生，但它们也可能来自非生物过程。尽管无数假设声称可以解释是什么激发了生命，但许多研究人员认为非生物有机分子是必要的起始材料。新研究表明，火星地质过程产生这些化合物可能有数十亿年了。华盛顿特区的卡内基科学研究所的生物化学家 Andrew Steele 表示：“这些有机化学物质可能成为帮助（在火星上）形成生命的原始汤。”不过那里是否存在生命仍然是未知的。Steele 解释说，尽管这项工作并没有更接近证明或证伪火星上存在生命，但是确定这些有机化合物的非生物来源对研究至关重要。他表示，一旦你弄清楚火星有机化学如何在没有喜欢多管闲事的生命的情况下发生作用，“你就可以看看它是否受到过影响。”

Elon Musk 预测，SpaceX 将能在未来 10 年内将人类送上火星。Musk 现身 Lex Fridman 播客，做出了大胆的预测。这位特斯拉的创始人重申了他的观点，即人类应该成为一个“多行星物种”，并详细介绍了 SpaceX 为这趟旅行开发必要技术的计划。Musk 表示：“最好的情况是大约五年。最坏的情况是十年。”他指出旅行所需的“火箭工程”仍然是确定时间表的关键因素。Musk 补充表示：“Starship 是有史以来最复杂和最先进的火箭，我不知道有什么同样数量级或者类似的东西。”“它很复杂。确实上了一个台阶。”作为 Musk 在火星上建立殖民地的长期目标的一部分，SpaceX 近年来加大了运营力度。Musk 透露，本月早些时候，SpaceX 开始在佛罗里达州建造一个可以容纳 Starship 火箭的发射台。在计划的轨道发射之前，SpaceX 开始测试 400 英尺长的火箭的原型。在播客采访中，Musk 表示，他的私人航空公司仍在努力优化其飞船的设计，并降低火星之旅的预计成本。

科学家在火星上获得了一项具有世界历史意义的发现：欧洲航天局（ESA）发布的新闻稿显示，这颗红色行星的水手大峡谷(Valles Marineris)下面藏着“大量的水”。靠近峡谷表面高达 40% 的物质可能是水分子。

在被称为 ExoMars 的欧洲-俄罗斯宇航局项目的第一阶段，微量气体轨道器（Trace Gas Orbiter）在执行任务时探测到火星表面之下藏有大量的水。轨道器的 Fine Resolution Epithermal Neutron Detector（FREND）仪器发现了水的信号。仪器旨在调查火星的地形地貌，同时绘制隐藏在土壤里的氢的存在及其浓度。其工作原理是：当高能宇宙射线射入地表时，土壤会放射出中子。湿土比干土放射出的中子更少，科学家据此分析评估这片古老地表下土壤中隐藏的含水量。俄罗斯科学院空间研究所首席研究员 Igor Mitrofanov 在 ESA 的新闻稿中表示：“FREND 表明在水手大峡谷巨大的峡谷系统内，有一个不同寻常含有大量氢的区域：假设我们看到的氢都在水分子中，那么该区域多达 40% 的近地表物质可能都是水。”

ExoMars 发布的推文写道：“水的面积很大，在地下不太深的地方，未来的探险家可以很容易利用上。”这听起来很棒！但对 Musk 来说，现在就收拾行李飞往火星依旧为时尚早，还有很多工作要做。在《Lcarus》期刊上发表的一项与该声明相关的研究表明，中子探测无法区分冰和水分子。这意味着地球化学家需要进行更多的科学探索以揭示更多细节。但是研究人员基于该大峡谷的几个特征（包括它的拓扑结构）推测水可能是以固体形式存在（冰）。但也可能是固体和液体的混合物。

研究合作者 Alexey Malakhov 在ESA的新闻稿中表示：“我们发现水手大峡谷的中心部分全是水，含量远超预期。非常像地球的永久冻土区——由于持续低温，水冰在干燥土壤下永久存在。”虽然我们还不知道在火星广阔的峡谷系统下水是以怎样的形式存在，但首次人类火星任务将会优先考虑探索这个区域。

NASA InSight 着陆器在火星安装了地震仪，它探测到的地震帮助我们了解行星内部。相关数据提供了火星内部结构的总体情况——核心有多大，是否有熔融部分等。但它没有捕捉到小细节，如 InSight 正下方的次表层是什么样子。本周研究人员介绍了他们如何设法找到火星上的安静时期，对接近地面的浅表层进行成像。结果和附近的地表特征表明，InSight 很可能位于两条被沉积物层隔开的大型熔岩流之上。

火星地震对于整理局部特征无用。如果地震波来自非常遥远的地方，那么其行为就主要受到大部分时间穿过的材料影响。如果地震发生在附近，那么就会太过强烈，以至于无法分辨出局部特征造成的细枝末节。因此为了查看当地地质情况，你需要查看 InSight 不断采集的背景地震噪声。

在地球上，大部分地震噪声是由人类活动或海洋产生的。但火星缺乏这两种噪声源，其背景主要来自风与火星特征的相互作用。如果在一天之中风强烈的时候检查数据，会发现噪声主要受到风与着陆器本身相互作用的频率影响。研究人员因此将注意力集中在火星时间的傍晚，此时的风趋于减弱。此时大部分的地震噪声都是由与附近地质相互作用的弱风而不是着陆器本身产生的。

地质学家通过对比地震噪声的水平和垂直分量，重建了地球特征。这个过程与大量收集火星浅表层潜在结构的做法一样。为了缩小可能性列表，研究人员将注意力集中在大多数潜在解决方案都有的特征上。他们还观察了附近陨石坑中暴露的岩石，以寻找与模型暗示可能存在的事物相关的可见特征。

NASA 的 Ingenuity 直升机在火星上进行首次突破性飞行已过去七个月。从最早在火星表面上空试探性盘旋，Ingenuity 进行了多次更长、更重要也更具科学重要性的飞行。它单次飞行的最远距离为 625 米，最高 12 米，持续时间最长达到 169.5 秒。

但进入九月，由于季节性变化，小型飞行器面临大气日益稀薄的威胁。NASA 毅力号火星漫游车于 2 月在火星北半球的杰泽罗陨石坑（Jezero Crater）着陆，当时正值冬季末期。从那之后，夏天来了，火星大气密度从地球大气密度的 1.5% 下降到了 1.0%。对于在稀薄大气中挑战飞行极限的直升机来说，这种下降的幅度着实显著。NASA 工程师制定了一项计划，将 Ingenuity 的叶片转速从略高于 2,500 rpm 提高到 2,800 rpm 以进行补偿。9 月 Ingenuity 以更高的转速进行了一次初始飞行测试，未能成功起飞，这引起了担忧。这会是这架寿命已超过设计寿命的直升机的终点吗？不，它不是。工程师在直升机的小型飞行控制电机中诊断出了一个问题，在实施了解决方案之后，Ingenuity 做好了再次尝试的准备。

10 月 24 日，Ingenuity 以 2700 转/分的速度进行了一次短途飞行，高度约为 5 米，水平移动距离约 2 米。这次测试的成功让工程师更有信心在火星比较稀薄的大气中尝试以更高的转速进行更长的飞行。 本周他们进行了尝试，Ingenuity 在火星上完成了第 15 次完整飞行，飞行时间为 128.8 秒，在火星表面飞行了大约 400 米。这次飞行证明 Ingenuity 有能力在火星上最稀薄的大气中飞行，为未来探索具有科学意义区域的低密度大气侦察任务奠定了基础。

加州大学工程与应用科学学院助理教授 Jingjie Wu 和他的学生们，尝试在化学反应中利用碳催化剂将二氧化碳转化为甲烷。这一反应以法国化学家保罗·萨巴捷(Paul Sabatier)命名，即“萨巴捷反应”。国际空间站也在利用这种反应用于清除宇航员呼出空气中的二氧化碳，并产生火箭燃烧以保持空间站处于高空轨道。但 Wu 团队的野心明显要大得多。 火星大气几乎完全由二氧化碳组成。Wu 解释道，在宇航员抵达这颗红色星球之后，完全可以利用这里的二氧化碳生成自己需要的宝贵资源，甚至将返程所需的燃料削减一半。Wu 指出，“这就像是火星上的加油站。我们可以轻松通过反应将二氧化碳转化可以作为火箭燃料的甲烷。”这项研究由加州大学、莱斯大学、上海大学与华东理工大学的合作者共同发表在《自然通讯》杂志上。Wu 的化学工程职业生涯始于对电动汽车燃料电池的研究，大约十年前，他开始在自己的实验室中研究如何实现二氧化碳转化。

Wu 表示，“我意识到温室气体已经成为威胁整个人类社会的大问题。很多国家也感受到了由二氧化碳所带来的、迫在眉睫的可持续发展危机。正因为如此，我坚定支持世界各国制定的碳中和发展目标。”拜登政府设定的目标是到 2030 年将温室气体污染物的排放量减少 50%，到 2050 年建立起单纯依赖可再生能源的新经济形态。“这意味着我们必须掌握回收二氧化碳的能力。”Wu 和他的学生，包括论文第一作者、加州大学博士生 Tianyu Zhang，一直在试验包括石墨烯量子点（即厚度仅为纳米级别的碳层）在内的多种催化剂，希望有效增加甲烷产量。

NASA 证实毅力号漫游车成功在火星上收集到了首个岩石样本，它公布了一幅略粗于铅笔的岩芯照片。毅力号钻取的目标是绰号为 Rochette 的公文包形状的岩石，它的电钻深入岩心提取出样本。这不是它第一次尝试钻取岩石样本，8 月份尝试时因岩石太容易碎而失败。岩芯已经密封在钛样本管内储存，未来的火星任务将把样本带回地球进行深入分析。此外毅力号携带的小型无人直升机机灵号已经在火星上度过了 6 个月，验证了采用商业零部件制造的太空无人机的可行性。

利用 NASA InSight 探测器收集的数据，科学家现在掌握了部分火星的内部岩层结构。分析显示火星地壳的平均厚度在 24 公里和 72 公里之间，比之前预期要薄一些。相比之下，地球的平均地壳厚度为 15-20 公里。只有在喜马拉雅山这样的大陆地区，它才能达到 70 公里。火星地核的半径为 1830 公里，处于此前预估值的顶端。InSight 以地震学家研究地球内部分层的相同方式，即通过跟踪振动信号取得成果。这些振动释放能量波，能量波的路径和速度变化将揭露所经岩石物料的性质。

NASA 毅力号火星漫游车准备开始收集火星样本，这些样本计划在未来的火星任务中送回地球。毅力号于 2 月 18 日着陆在 Jezero 陨石坑，6 月 1 日开始探索陨石坑底部一个四平方公里大小的区域，该区域可能含有陨石坑最深最古老的暴露在外的基岩层。当年阿波罗登月任务中阿姆斯特朗用了 3 分 35 秒收集月球样本，而毅力号完成首次任务预计要耗时 11 天，它需要从地球接收指令。

国家航天局发布了天问一号火星探测任务着陆和巡视探测系列实拍影像，包括着陆巡视器开伞和下降过程、“祝融号”火星车驶离着陆平台声音及火星表面移动过程视频，火星全局环境感知图像、火星车车辙图像等。截止 27 日上午，天问一号环绕器在轨运行 338 天，地火距离 3.6 亿千米，“祝融号”火星车已在火星表面工作 42 个火星日，累计行驶 236 米。国家航天局以 MP4 格式发布了三则影像：着陆过程视频，火星车驶离过程声音 和火星车原地转弯。

火星漫游车好奇号捕捉到了罕见的火星云照片。火星稀薄的大气使得云相当罕见，火星上的云通常能在最寒冷的季节在赤道地区发现，但科学家在两个地球年（一个火星年）前注意到好奇号上空的云比预期更早形成，因此今年他们提前做好了准备，最终拍摄到了冰晶散射阳光形成闪烁色彩的云团。这些更早形成的云位于更高的维度上，绝大部分火星云的高度不超过 60 公里，而好奇号拍摄到的云维度更高，很可能是由冷冻的二氧化碳或干冰组成的。

火星直升机 Ingenuity 完成了在火星上的第六次飞行，期间发生飞行异常，但最终还是设法安全着陆。这次飞行计划在爬升到 10 米之后向西南方向飞行 150 米，再向南飞行 50 米，最后朝东北方向飞行 50 米，总飞行时间预计为 140 秒。但在第一阶段飞行结束时遇到了问题，Ingenuity 出现振荡，横摇和纵摇超过 20 度，电力消耗大幅增加。JPL 发现原因是 Ingenuity 用于估计速度和位置使用的图像丢失了一幅，破坏了后续图像的时间戳，导航算法因而发生了混乱。Ingenuity 还是能按照预定路线飞行和着陆，原因是为了避免飞尘它被编程在着陆前关闭视觉导航系统。

中国国家航天局周三发布了第一批来自火星的图像，宣布任务正在按计划进行。发回这些图像——一张彩色照片、一张黑白照片，以及两段短视频——等待了四天，引发了人们对周六的着陆可能出了问题的猜测。NASA 在对火星进行了几十年的探索之后，已在火星轨道上有一个小型航天器队，可为正在火星表面行驶的“毅力号”和“好奇号”火星车发回地球的数据做中继。中国在火星轨道上没有已在轨的航天器基础设施可用。“天问一号”探测器由环绕器、着陆巡视器和火星车组成，于去年7月发射，并于今年2月抵达火星轨道。但“天问一号”上周使用的将着陆巡视器和火星车释放到火星表面的轨道，让其处于并不理想的中继位置，无法将图像和视频等大量数据传回地球。周一，环绕器启动了自己的推进器，现在它每八小时就能绕火星运行一周，而不是之前的两天，这让它可以与火星车进行更频繁、更快的通信。

自太空时代开始以来，人类已经向火星这颗红色星球发射了大约 30 艘宇宙飞船和登陆器。遗传学家 Christopher Mason 说，现在我们知道哪些微生物可能在这些旅程中幸存下来并登陆了火星。航天器是在 ISO-5 洁净室（ISO-1 表示最洁净的设施，ISO-9 表示最不洁净的设施）中建造的，这里有空气过滤器和严格的生物控制程序。这些设计是为了确保每平方英尺只有几百个颗粒污染物，理想情况下每平方米不超过几十个孢子。即便如此，也几乎不可能达到零生物量。微生物已经在地球上存在了数十亿年，它们无处不在。它们在我们体内，在我们身体里，在我们周围。有些甚至能溜进最干净的房间。能适应太空环境的微生物被编入到一个名为“极端微生物组计划”（extreme Microbiome Project）的名单中，它们也有可能在未来成为人类进化工具箱中的工具。它们可能帮助我们更好的适应包括火星在内的地球外环境。

国家航天局宣布，5 月 15 日 7:18，天问一号着陆巡视器成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区。中国成为美国之后第二个在火星上着陆航天器的国家。国家航天局称，“凌晨 1 时许，天问一号探测器在停泊轨道实施降轨，机动至火星进入轨道。4 时许，着陆巡视器与环绕器分离，历经约 3 小时飞行后，进入火星大气，经过约 9 分钟的减速、悬停避障和缓冲，成功软着陆于预选着陆区。两器分离约 30 分钟后，环绕器进行升轨，返回停泊轨道，为着陆巡视器提供中继通信。后续，‘祝融号’火星车将依次开展对着陆点全局成像、自检、驶离着陆平台并开展巡视探测。”

国家航天局宣布，天问一号探测器拟于北京时间 5 月 15 日凌晨至 5 月 19 日期间择机着陆于火星乌托邦平原。天问一号是在 2020 年 7 月 23 日发射，携带的火星漫游车被命名为祝融号，它在 2021 年 2 月 10 日进入火星轨道，原先的登陆日期定在 4 月 23 日。祝融号将组合利用大气煞车（aerobraking）、降落伞降速、火箭点火减速和部署安全气囊的方式在火星表面实现软着陆。祝融号计划在火星上工作 90 火星日调查当地环境。

NASA 毅力号火星漫游车又完成了一项创举 — 在火星上就地取材制氧，为人类将来前往火星增添了一分希望。这是毅力号自登陆火星后第二次创造历史；第一次是无人驾驶直升机首飞成功。制氧设备叫火星氧气现场资源利用实验仪器（Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment 或 MOXIE）。它用火星大气中的二氧化碳制成 5 克氧气，大致相当于宇航员在火星上呼吸 10 分钟所需的氧气。NASA 设计火星制氧实验的目的是探索将来人类去火星是否可以就地“取氧”，而不必自带氧气做星际旅行。火星大气成分以二氧化碳为主，占96%，氧气只占 0.13%；地球大气中氧气占 21%。Moxie 把二氧化碳（CO₂）分子中的氧原子（O₂）分离出来，产生的一氧化碳则作为废气排放到火星大气中。设计目标是每小时能制氧 10 克。