毅力号首次在火星上测到超细粉尘

导读　未来的火星宇航员，可能要面对一个看不见的敌人，粉尘。

这张来自NASA“毅力号”火星车的360度全景图展示了内雷特瓦谷，这条布满尘土、早已干涸的漫长河道穿过火星杰泽罗陨石坑的西缘。图源：NASA/JPL-加州理工学院/亚利桑那州立大学/MSSS

NASA毅力号火星车在1645个火星日里，测量了粘在随车航天服材料样品上的细颗粒和超细颗粒粉尘，其中一些小到能钻进肺部、进入血液。这项研究于10月27日发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。

研究速览

▶ 观测时长：1645个火星日

▶ 测量仪器：毅力号机械臂上的PIXL（行星X射线岩石化学仪）

▶ 最小颗粒：约100纳米，比头发丝细约700倍

▶ 意义：火星上首次实地测量细颗粒和超细颗粒粉尘

▶ 论文：《美国国家科学院院刊》（PNAS），2026年10月27日

01 从阿波罗时代就头疼的“粉尘问题”

“NASA一直善于把挑战变成可行的解决方案，也善于创造性地利用现有数据，去回答它们原本没打算回答的问题。”NASA总部行星科学部代理主任林赛·海斯（Lindsay Hays）说。

“从阿波罗计划开始，粉尘就是地表探索的难题。毅力号为我们的工程师和航天医生提供了测量数据，让他们能在第一批美国宇航员登上火星之前，就改进现有设计。”

阿波罗任务期间，月尘曾经：

● 划伤航天服面罩；

● 损坏航天服外层材料；

● 破坏航天服的密封；

● 部分宇航员甚至出现了类似花粉症的症状。

02 火星尘和月尘有什么不同？

对比项

月尘

火星尘

颗粒形状

棱角锋利

被风吹撞磨圆，磨蚀性较低

化学成分

富含硫、氯、铁，二氧化硅更多

流动性

无大气，不会被风卷起

区域性和全球性沙尘暴让它在大气中反复循环

火星上的尘粒在风力驱动下相互碰撞，被“打磨”得更圆润，所以没有月尘那么刮人。但它化学性质更活泼，还能被沙尘暴卷着到处跑——这是另一种麻烦。

03 毅力号身上，竟带着航天服样品

毅力号的主业是寻找远古微生物生命的迹象，但它其实还带着一批“为人类登陆做准备”的特殊装备。

在机械臂上的SHERLOC仪器（用拉曼和荧光扫描宜居环境中的有机物和化学物质）的校准靶上，装着5块航天服材料样品，每块边长约20毫米。NASA把它们送上火星，就是为了研究航天服材料在火星表面的耐受情况。

另一台负责这次粉尘测量的仪器PIXL，它的校准靶上则装着一块特氟龙和一块玄武岩玻璃。

巧妙之处　特氟龙里没有任何PIXL能直接探测到的元素。所以，X射线光谱仪从这块样品上读到的任何元素信号，都只能来自落在上面的粉尘——它就成了一块天然的“集尘板”。

团队还分析了SHERLOC校准靶上的特氟龙和Vectran两块样品，这两种材料都用于航天服。

这张带标注的合成图像显示了NASA毅力号火星车上SHERLOC（利用拉曼光谱和荧光技术扫描宜居环境中的有机物和化学物质）仪器校准目标所在的位置。右侧是该校准目标的特写。图源：NASA/JPL-加州理工学院

“毅力号的主要任务是寻找远古微生物生命的迹象，但这次任务在设计之初就考虑了为人类探索者做准备，”NASA喷气推进实验室（JPL）的毅力号项目科学家凯蒂·斯塔克·摩根（Katie Stack Morgan）说，“包括MOXIE制氧实验、机智号直升机这样的技术验证，还有这些航天服样品。”

04 细颗粒、超细颗粒，都测到了

此前火星上的测量，最小只能分辨到约3微米的尘粒。这一次，PIXL探测到了两类更小的颗粒：

类型

大小

对比

细颗粒

小于 2.5 微米

人类头发约 70 微米粗

超细颗粒

约 100 纳米

比头发丝细约 700 倍

具体来看：

● PIXL的特氟龙靶和SHERLOC的Vectran样品上，颗粒平均约2微米；

● PIXL的玄武岩玻璃和SHERLOC的特氟龙样品上，颗粒小到约100～300纳米。

为什么不同材料粘的尘不一样？

答案是静电。尘粒在空中碰撞时会带上电荷，校准靶上不同的材料会吸引不同大小的颗粒。

更关键的是：最细的颗粒在多年的行驶和钻探中一直牢牢粘着。而像特氟龙这样的有机聚合物，恰恰是航天服外层的常用材料——结果表明，它们很容易吸附细粉尘。

— 大团的“火星尘团”会被抖掉，最小的颗粒却留了下来 —

“火星上存在这种超细尺度的粉尘，很早就有人预测过，PIXL让我们有机会在火星上直接测量它，”论文第一作者、圣路易斯华盛顿大学的毅力号科学家斯科特·范邦梅尔（Scott VanBommel）说，“较大的尘团会随时间被抖落，但最小的颗粒会留下来，而它们对生命保障系统的挑战最大。”

化学成分方面，这些粉尘与此前任务测得的富铁、富硫成分一致。PIXL还发现它们富含磷，并检测到了硫酸钙的迹象。

05 这些粉尘对人有多危险？

在地球上，小于2.5微米的空气颗粒物——也就是我们熟悉的PM2.5——与多种健康危害有关，因为它们能深入肺部、进入血液。研究还发现，100纳米以下的超细颗粒甚至能沿着嗅觉神经从鼻腔进入大脑。

而火星尘还有自己的“特产”：

● 主要成分是硅酸盐矿物；

● 含有高氯酸盐，可能干扰甲状腺功能；

● 含有活性铁，会造成细胞损伤。

科学家认为，火星尘的健康风险取决于粉尘的量和暴露时间。

PIXL的结果是火星上首次实地测量细颗粒和超细颗粒，可以帮助制定宇航员舱内粉尘暴露限值、养成安全习惯，以及找到在火星探索中清除粉尘的方法。

06 怎么把粉尘挡在门外？

研究发现，有些材料比其他材料更不容易粘尘，这可以指导未来航天服和居住舱的选材及防护涂层设计。

一些设计也能减少粉尘进入宇航员的生活空间：

● 航天服舱口（suitport）：航天服挂在居住舱外面，宇航员从背后直接“钻”进去，脏兮兮的航天服永远不进屋；

● 双舱气闸：多一道隔离，多一层过滤。

NASA也已经在月球上提前演练：

● 2025年3月，NASA在月球上测试了电动除尘罩，用电场把月壤从玻璃和散热器表面清除。它由肯尼迪航天中心研发，搭乘萤火虫航天公司的“蓝色幽灵”1号着陆器登月；

● 休斯敦约翰逊航天中心的工程师，正在月球开发与测试设施里用真空舱和模拟月壤，测试航天服部件、机构，以及一款手持式月球静电除尘工具，为阿耳忒弥斯登月任务做准备。

07 写在最后

一台寻找远古生命的火星车，顺手帮未来的宇航员测了一回“空气质量”。

这也是航天探索的有趣之处：一份数据，往往能回答它原本没打算回答的问题。

— 登上火星之前，人类得先学会和火星尘相处 —

从阿波罗的月尘，到毅力号的火星尘，人类正在一点点摸清这个看不见的对手。等宇航员真正踏上火星时，他们的航天服、居住舱和清洁流程里，都会有这次测量的影子。

这里是火星日报，我们下期见。

如果让你设计火星航天服，你会怎么对付粉尘？留言区聊聊。

参考

https://www.nasa.gov/missions/mars-2020-perseverance/nasas-perseverance-offers-clues-to-protect-crews-from-mars-dust/