2月10日，我国“天问一号”火星探测器成功入轨，“等待”它的，是20小时前刚刚入轨的阿联酋探测器“希望号”。和“天问一号”环绕器搭配着陆器的探测模式不同，“希望号”只会从2万公里至4.3万公里之外“远眺”火星大气，卫星轨道周期约为 55小时，它的小目标是，全球首张火星大气“全景图”。

“希望号”主要科学目标包括：

监测火星低层大气条件，试图理解火星气候动态和全球天气图。

分析火星气候变化对大气氢、氧成分逃逸过程的影响。

确定火星大气氢、氧成分发生全球性逃逸损失的具体物理机制。

阿联酋“希望号”火星探测器

为什么“希望号”和“天问一号”都关注火星大气演化历史？主要原因在于火星大气不仅与地表水冰的演化、逃逸过程息息相关，也是影响火星地表宜居性环境的重要因素。

研究火星大气，“希望号”的“法宝”是它上面搭载的三台相机：阿联酋火星红外光谱仪（EMIRS）、阿联酋‘探索者’相机（EXI）和阿联酋火星紫外光谱仪（EMUS）。它们相互配合，根据计划对火星大气的不同成分进行全球成像，从而期望能够对火星全球性气候演化和大气逃逸过程进行实时监测。

这三台相机都能做什么？

阿联酋火星红外光谱仪是一台干涉式热红外光谱仪，用于探测和分析火星低层大气的加热状态以及低高度火星尘埃、水蒸气和水冰的全球地理分布情况。EMIRS对火星低层大气的探测有助于研究团队更好地了解火星低层大气的全球环流模式，以及对太阳辐射的昼夜响应和季节性变化。

阿联酋火星红外光谱仪（EMIRS）

阿联酋‘探索者’相机为多波段相机，覆盖紫外245-275 纳米、305 -335纳米以和可见光625-645纳米（红色）、506-586纳米（绿色）、405-469纳米（蓝色）。其主要探测方式为拍摄火星高分辨率地形地貌图像并测量火星大气中水冰以及臭氧成分的含量。

阿联酋‘探索者’相机（EXI）

阿联酋火星紫外光谱仪的测量范围为100纳米至170纳米，旨在探测火星热层大气（100-200公里）中氧、一氧化碳的含量以及探测火星逃逸层（＞200 公里）区域中氢、氧成分的三维空间分布情况并分析上述成分的季节性变化。最终，尝试建立火星大气逃逸成分自低层大气向高空运动的全球性物理图像。

阿联酋火星紫外光谱仪（EMUS）

总结一下，“希望号”环绕器通过火星大气的全球实时成像，研究火星大气的日变化、季节性变化规律。另外，分析火星逃逸层中氢和氧的三维分布状态，理解火星低层大气气候变化与高层大气中氢、氧成分损失之间的联系，有助于研究团队进一步揭示火星在数十亿年间从能够维持表面液态水的浓厚大气“灾变”成今天我们观测到的寒冷、稀薄、干燥的大气环境的具体成因。

阿联酋“希望号”寓意为“向数百万阿拉伯年轻人传递乐观的信息”。由阿联酋穆罕默德・本・拉希德航天中心与美国科罗拉多大学博尔德分校大气与空间物理实验室（LASP）联合研发，并于2020年7月19日在日本种子岛航天中心发射。这一多国联合研发的火星探测任务预计将公开其数据使用权，以供热爱火星科学的人们共同探索、开展合作。

（以上图片来源均为“希望号”官网）

文/范开（中科院地球与行星物理院重点实验室博士后）

魏勇（“天问一号”首席科学家助理、国科大行星科学教授、2020年“科学探索奖”获奖人）