1964年,美国“水手4号”探测器成功绕火星轨道运行,标志着人类火星探索的开始。自那时以来,人类已派出50多个火星任务,虽然只有大约一半成功,但目前我们已经知道火星是一个覆盖着碎石的冰冷星球,大气层非常稀薄,两极有水,过去可能有生命存在。人类已经在火星表面利用好奇号漫游者对岩石和土壤进行初步的化学分析,然而,将火星土壤样本带回地球近距离观察将更为理想,这样科学家就可以对火星上的土进行更详细的调查,以研究其化学成分和可能的有机化合物,而且这些结果可以在其他实验室得到验证,而且随着取样技术的改进,土壤也可以继续多次测试。
事实上美国NASA和欧洲航天局ESA已经在计划这么一个项目,将火星土壤带回地球,这将为我们了解火星土壤化学和可居住性的前景提供一个关键的飞跃。不用说,这将是一项技术复杂的任务,包括从地球上发射三次不同的火箭,从开始到结束都有多个潜在的失败点,该计划许多细节仍处于设计阶段,最乐观的设想是2030年之后的回归日期,但该项目将包括三个主要阶段。
第一阶段将包括NASA的2020年即将发射的火星探测器。该探测器已经具备了收集土壤样本的能力,这些土壤样本将被封装在密封的管道中,并被随后的着陆器缓存起来,以备日后回收。此外,ESA的ExoMars火星车(计划于2021年登陆火星)将深入火星表面并收集样本。
第二阶段,第二艘小型漫游者将收集样本,并将它们送到火星上升运载火箭上。火星上升运载火箭是一种小型火箭,将土壤样本容器发射到火星轨道上。这个装有土壤样本的容器将环绕火星运行,直到任务的第三阶段,也就是最后阶段。
第三阶段将从地球将会向火星发射一艘宇宙飞船如“猎户座”航天器,在那里它将与土壤容器会合,把容器捕获,然后将其携带返回地球。一旦到达地球,宇宙飞船将进入大气层并在美国某处着陆。这个土壤容器将被回收、隔离,最后由一个国际科学家团队进行分析。
火星样本返回将会带来一些独特的挑战,但科学家们已经在考虑如何处理返回地球上的火星样本。例如,火星连同木卫二和土卫二被指定为行星保护V级限制地球返回体,这个词是NASA为那些被认为对化学进化过程或生命起源有重大意义的宇宙物体保留的。
关于火星的岩石和土壤,有必要在严格的控制下,并使用特定的技术,及时对收集并带回地球的未经消毒的样品进行分析。如果发现了任何非地球复制实体的迹象,返回的样本必须封闭式保持,除非进行有效的消毒处理。在任何火星样本被发布到普通科学界进行研究之前,必须准备一份样本发布前的生物危害和生命检测报告,以证明样本不会伤害地球的生物圈。