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北京時間2月19日凌晨4時55分，在“天問一號”進(jìn)入火星軌道一周后，“毅力”號（Perseverance）火星車不經(jīng)變軌直接突入火星大氣層，并成功著陸。本輪火星探測季也進(jìn)入了新的階段。

毅力號火星車

毅力號的著陸地點(diǎn)是位于北緯18度的耶澤羅隕擊坑（Jezero crater）。有證據(jù)表明曾經(jīng)有河流流入耶澤羅隕擊坑，形成了一個早已干涸的三角洲。而毅力號在此處著陸，一項重要目標(biāo)便是識別和收集該地區(qū)的沉積巖和土壤樣本，探尋可能存在的火星生命跡象，同時測試人類在火星生存的技術(shù)。火星表面礦物分布提供了火星起源、地質(zhì)及環(huán)境演化線索,火星表面鹵水種類及分布提供了火星氣候/水文演變信息。此外，毅力號還將通過對表面巖石、土壤物理化學(xué)特征的分析，幫助人類理解火星地質(zhì)以及大氣環(huán)境。

Raman(拉曼)與NIR(近紅外)光譜技術(shù)是從分子層面識別火星表面及次表面物質(zhì)成分、豐度及分布特征的重要手段，是多國火星車的必備科學(xué)設(shè)備。

位于毅力號火星車桅桿單元的SurperCam(超級相機(jī))搭載了Raman和NIR光譜儀對火星進(jìn)行巡視探測,將Raman與NIR數(shù)據(jù)融合進(jìn)行聯(lián)合礦物表征分析,并開展火星表面鹵水及其它與水相關(guān)物質(zhì)的分析具有重要科學(xué)意義。對地外行星探測來說, 近紅外光譜技術(shù)具有幾乎無需樣品制備、信號易獲取、探測礦物種類豐富、對H2O/OH探測響應(yīng)靈敏等特點(diǎn)。馬爾文帕納科(Malvern Panalytical)旗下ASD TerraSpec Halo礦物近紅外光譜分析儀以其寬廣的光譜范圍（350-2500nm）、超高光能動態(tài)范圍、高光譜分辨率及重現(xiàn)性及體積小巧堅固結(jié)實等特性被選擇使用于為人類重返月球、探測火星準(zhǔn)備的多項重要研究中，以提高人類勘探行星資源的能力。

其中之一是由NASA贊助的研究項目，地理發(fā)現(xiàn)操作策略測試（GeoHeuristic Operational Strategies Test-GHOST），選擇了由馬爾文帕納科贊助和提供的涵蓋VIS-NIR-SWIR波段的ASD TerraSpec HALO，以最大限度地提高火星車樣品收集的速度、效率和科學(xué)回報。該項目使用光譜儀模擬火星科學(xué)實驗室（MSL）的ChemCam和2020火星車的SuperCam.

SurperCam(超級相機(jī))于毅力號火星車位置示意圖

分子在紅外光譜內(nèi)的吸收產(chǎn)生于分子振動或轉(zhuǎn)動的狀態(tài)變化或分子振動或轉(zhuǎn)動狀態(tài)在不同的能級間躍遷。能量躍遷包括基頻躍遷（對應(yīng)分子振動狀態(tài)在相鄰振動能級之間的躍遷）、倍頻躍遷（對應(yīng)于分子振動狀態(tài)在相隔一個或幾個振動能級之間的躍遷）和合頻躍遷（對應(yīng)于分子兩種振動狀態(tài)的能級同時發(fā)生躍遷）。由于近紅外光譜譜峰較寬，實際樣品中各種成分的吸收峰重疊嚴(yán)重，需要用化學(xué)計量學(xué)方法對近紅外光譜進(jìn)行化學(xué)成分的定量分析。

蒙脫石/黑色，伊利石/亮藍(lán)色，白云母/深藍(lán)色的可見-近紅外光譜曲線

SuperCam超級相機(jī)桅桿單元內(nèi)部（裝配前）

TerraSpec Halo礦物近紅外光譜分析儀是勘探地質(zhì)市場上最便攜的近紅外(NIR)儀器，它是手持一體式全量程的儀器?？蹌右幌掳鈾C(jī)，這款革命性的儀器可以即時在儀器上獲得礦物分析結(jié)果。這些近乎實時顯示的結(jié)果極大地加快了勘探的工作力度，提高了效率，有助于進(jìn)行分析和決策，最終為采礦經(jīng)營者節(jié)省了寶貴的時間和金錢。TerraSpec HALO還被廣泛地應(yīng)用于例如考古和采礦行業(yè)中，包括陶瓷、陶器的成份分析，藝術(shù)品的鑒定和修復(fù)，礦藏的勘探，開采和加工等等。

TerraSpec HALO礦物分析近紅外光譜儀

TerraSpec HALO光譜庫內(nèi)置超過150種礦物質(zhì)的700種以上的光譜，來源于大學(xué)、個人采集、國際研究所、以及美國地質(zhì)勘探局（USGS）的礦物質(zhì)目錄，并可由客戶自定義添加光譜庫，以進(jìn)行礦物質(zhì)的快速識別，且具有GPS和語音備忘錄功能。

TerraSpec HALO采用專利的礦物質(zhì)匹配算法，通過將未知物質(zhì)光譜與內(nèi)置礦物質(zhì)譜庫匹配，計算最佳匹配礦物后，將其從未知物質(zhì)光譜中被扣除。使用扣除后的未知物質(zhì)光譜，繼續(xù)匹配，最多可以生成7種相關(guān)礦物成份的識別。將獲取光譜導(dǎo)入計算機(jī)Halo Manager軟件中可分析多達(dá)9種礦物成份。隨機(jī)自帶礦物質(zhì)評級顯示于屏幕右側(cè)，描述礦物結(jié)晶程度或構(gòu)成性質(zhì)，允許地質(zhì)學(xué)家了解地質(zhì)或地?zé)岬那闆r，以指引潛在的礦物。

參考文檔：

1. https://mars.nasa.gov/mars2020/spacecraft/instruments/supercam/

2. https://finance.sina.com.cn/tech/2021-02-19/doc-ikftssap6896673.shtml

3. http://www.globenewswire.com/news-release/2019/07/16/1883283/0/en/Renowned-Researchers-Leverage-Malvern-Panalytical-s-ASD-TerraSpec-Halo-Mineral-Identifier-to-Advance-Investigation-of-Life-on-Mars.html

4. https://www.materials-talks.com/blog/2019/07/10/asd-terraspec-halo-used-in-space-based-research/

5. 徐偉杰;火星表面模擬礦物和鹵水的光譜鑒別研究[D];山東大學(xué);2018年