撇开火星北部平原不谈，如果按照美国亚利桑那州土桑的标准，纽约的宜瑟佳岛一年四季都是郁郁葱葱的。但是冬天就要来了，美国亚利桑那大学教授彼得·史密斯正大步走向康乃尔大学的校园，此时道路两旁的秋季观叶植物已经过了它们的最佳时期。他此行的目的是在美国天文学会行星科学部年度会议上做一个关于美国航宇局(NASA)“凤凰”号火星探测器目前状况的报告。史密斯是“凤凰”号的首席科学家，同时他也是以“学院派”身份执掌整个火星表面探测计划的第一人。
史密斯的演讲中流露出了对他们300个人的团队所完成的工作的自豪之情。他们把一个相对廉价的探测器送上了火星，并且着陆在了一个近地表富含冰块的平原上。探测器上的分析实验装置发现了有盐存在的证据。史密斯展示了一张探测器着陆支撑腿的奇怪照片，上面似乎有小水滴。另一台仪器则发现了水成碳酸盐的证据，以及可能是来自于有机分子的微弱信号，这是以前在火星上从来没有探测到过的。如果有更多时间的话，还有很多东西值得慢慢品味和研究。
但现实总是残酷的。即将到来的冬季严寒会使得“凤凰”号“冻僵”。操作“凤凰”号上仪器的科学家在尽量减少能源的消耗，因为火星上的白天正在变得越来越短，太阳也在慢慢地下落。当史密斯在康乃尔大学演讲的时候，正是“凤凰”号在火星上的第138个火星日。史密斯心里知道在第200个火星日到来之前“凤凰”号就会完全停止工作，“死”在这一片漆黑的平原上。
浴火重生“凤凰”出击
“凤凰”号计划也对史密斯这个善于交际、无忧无虑的人产生了影响。在他的演讲中，史密斯以他的幽默吸引了听众。但是在午餐的时候他却一反常态地变得沉默甚至是急躁。“很多事情和开始时我所想的并不一样，”他边挑选食物边说，“我们到了正确的地方，深藏着火星各种秘密的土壤就在我们身边。我们也装备了正确的仪器设备，配备了正确的人员，一切都显得十分完美。但是我们就是无法从我们的仪器中得到我们想要的东西。我告诉你，这真让人沮丧。我们在和时间赛跑，剩下的时间已经不多了。”
“凤凰”号是一系列失败的“产物”。1997年“火星探路者”继“海盗”号于1976年之后第一次成功着陆火星，NASA火星项目的管理者秉承着当时NASA局长丹·戈尔丁“更快、更好、更廉价”的方针，打算每两年向火星发射两个新型的小探测器。但是1999年12月由于未曾有人注意到的导航命令中公制单位和英制单位的差异，环火星气候探测器烧毁在了火星大气中。3个月后，可能是由于距离地面40米时反推火箭熄火，“火星极地着陆者”在降落到火星南极的过程中与地球失去了联系。
为了谨慎行事，NASA在2000年取消了原本计划于2001年发射的火星着陆器，因为这个火星着陆器使用了和“火星极地着陆者”完全一样的设计。与此同时，计划中的“火星勘探者”也由于斯夸尔斯的火星车而失去了发射机会。但是“更快、更好、更廉价”并没有完全死寂。2002年NASA发起了一场低成本火星侦察任务竞赛，于是史密斯重新干起了他的老本行。他负责6个火星侦察任务提案的照相机部件，并且他还成了他自己提案的首席科学家。“无论谁获胜了，”他说，“我也就获胜了。”
史密斯的提案“凤凰”号非常的精巧。它将利用2001年被取消的、与“火星极地着陆者”类似的硬件，只不过这次着陆的地点从南极变到了北极。原“火星极地着陆者”的成员、史密斯在亚利桑那大学的同事比尔·博因顿当时正负责于2001年发射的“火星奥德赛”探测器上的Y射线分光仪。他发现在火星极地冰帽周围靠近地表的地方有氢的存在。这预示着在火星北部的平原中可能有水冰的存在，而且这些水冰非常靠近地表，只要轻轻一铲就能“破土而出”。在水冰的问题上，北部平原和“火星极地着陆者”所选择的南极地区很类似。但是北部平原的优势是它更加平坦，而且几乎也没有什么巨石。再加上海拔要低得多，因此探测器在那里着陆可以有更多的大气用来减速。
“凤凰”号提案提出在北部平原着陆的两大科学目标：研究火星北极水的历史以及评估冰、土交界处的生物学潜力以便寻找火星上适宜生命存在的环境。
完美着陆 放送“大片”
史密斯的科学控制中心就位于距离亚利桑那大学校园几千米的一个居民区内。这是一幢位于众多暗褐色房子之间表面涂有灰泥的低矮房屋，并不起眼。但是在2008年5月25日——第1个火星日即将开始之际，当“凤凰”号的行星际之旅结束的时候，数百名科学家、工程师以及他们的家人在这里齐聚一堂，聆听由“火星奥德赛”和“火星环球勘测者”转发回地球的消息。
在被“凤凰”号团队称为“恐怖7分钟”的时间里，“凤凰”号会一头扎进火星稀薄的大气里。之后“凤凰”号上黑色的绝热层会被丢弃，降落伞打开。任务控制中心开始获得探测器的高度读数。12个反推火箭开始快速点火。在最后调整完自己的朝向以便使得太阳能电池板获得最大光照之后，“凤凰”号最终着陆。这是自“海盗”号之后第一个使用反推火箭而非缓冲气囊在火星上成功着陆的探测器，这要求科学家和工程师们必须完美无暇地完成任务的每一步。在地球上人们也为之欢呼和鼓掌。“成功着陆可能是整个计划中最令人高兴的事情，”史密斯说，“因为有人一而再、再而三地告诉我们着陆会失败。”
着陆之后数据便开始源源不断地传回地球。科学家们也开始把自己的作息时间调整成了火星日——火星上的一天比地球上的多40分钟，这就使得两者有了“时差”。“凤凰”号的主相机架设在距离地面2米高的地方，它将用于全景照片的拍摄。在早先拍摄的照片中，发现了火星土壤中的裂缝，这暗示了火星上存在着可能是由于火星自转轴摆动所造成的冷热循环交替变化。“凤凰”号的机械臂随后也伸了出去，挖掘了火星表面的土壤。“凤凰”号在火星上的第20个火星日，照相机拍摄到了机械臂挖掘之后在几厘米深的坑中出现的一些白色小块。4个火星日之后这些白色小块便消失了。这是火星上的冰在暴露于火星北极夏季温暖的空气中之后由固体升华成了水蒸汽，据“凤凰”号上气象站的观测，当天的气温是-31℃。
照片向我们展示的仅仅是一道开胃小菜，真正的大餐则是火星的土壤。“凤凰”号上面有8个容器，其中的加热器可以把倒入的火星土壤加热到1000℃。然后“凤凰”号上的质谱仪就会“嗅探”火星土壤释放出的气体，并且可以探测出其中浓度低至一亿分之一的化合物。这一系统被称为“热与溢出气体分析仪”(TEGA)，它是在火星土壤中寻找有机化合物——“凤凰”号的重要科学目标的关键部件。上个世纪的“海盗”号没有在火星上发现有机化合物，但是TEGA可以把样品加热到更高的温度，而且“凤凰”
号降落地点的低温也更有利于有机化合物的保存。虽然这些有机化合物并不一定就是火星有生命存在(过)的证据，因为在太阳系中许多可以确定没有生命的地方也发现了复杂的含碳化合物，但是这对于“凤凰”号评估火星宜居性的目的而言有重要的意义。
基于“火星极地着陆者”上类似仪器的TEGA由博因顿负责。他曾经用火星轨道上的分光仪探测到了火星极地的冰，现在他将在火星表面融化土壤中的冰块来探测其中的同位素。博因顿说。TEGA是“凤凰”号科学计划的核心。它的结果是最令人热切期待的，“凤凰”号的团队在它身上也花费了最多的时间。12个来自不同大学的科学家和技术人员花了1.360万美元造了这台仪器。但是TEGA从要它开始工作的那一刻起就“闹”起了脾气。
排除故障 抓住冰块
2007年4月，在TEGA从土桑运往洛克希德·马丁公司被装配到探测器上的前几天，在质谱仪内部的线路中发现了一处短路。这并不是什么致命问题，因为还有时间来得及加以修复，而且。质谱仪里面有一套备用的线路。然而，在“凤凰”号的第4个火星日，备用线路中也出现了短路，这顿时使得TEGA的运转缺乏了安全保障，也使得博因顿的小组倍感压力。到第25个火星日，又发现了一处短路。同样地，这一短路并不是致命的，它只会影响一个加热器，但是它让位于土桑和NASA总部本已十分紧张的人变得更加紧张。
对于诸如“火星侦察”这样由首席科学家领导的项目，NASA也必须遵从全权负责该项目运转的科学家。然而，由于“凤凰”号本身很高调，再加上它上面搭载的仪器又出了一点问题。因此，NASA火星探测计划主任道格·麦奎逊说，在NASA总部上到局长迈克尔·格里芬下至每一个人都在关心当天送来的对“凤凰”号每日评估报告。2008年6月底的时候，NASA破例发出了命令，要求“凤凰”号的团队把下一次TEGA的采样当成它的最后一次采样，并且把寻找带有坚硬冰块的土壤样本作为目前的头等大事。土桑的小组就此失去了控制权。
“凤凰”号的团队花了几天的时间才弄清楚了如何才能把冰弄进机械臂的抓斗里。当机械臂带着样本来到TEGA容器上方的时候，抓斗里的冰块又拒绝掉入加热器。然而当队员们终于想出办法让冰块掉进容器之后，他们又不得不面对从此任务中最备受指责的问题：加热器的闸门只打开了一半。于是抓斗中的许多样本根本就没有落入加热器中。
“凤凰”号上的TEGA和“火星极地着陆者”上的有一个不同，那就是“凤凰”号上的TEGA有一个薄薄的盖子，用来防止来自地球的微生物污染用于盛放样本的容器。博因顿和他的小组在测试样机时发现，这个盖子底部的支架大了一根头发丝的宽度，因此它会阻碍闸门的开启。他们将修改的设计发给了盖子的制造商纽约蜜蜂机器人公司。然后新的部件被运来并且安装到了“凤凰”号上。但是由于需要修改的地方在图纸上没有交待清楚，因此蜜蜂机器人公司仍然按照原先的设计制造了相关的部件，而土桑的科学家也没有进一步对它进行测试。“他们本应该发现这个问题的，我们也本应该发现这个问题，但是我们都没有，”博因顿无不懊恼地说。
博因顿说，TEGA出现的问题并没有使我们丧失继续探测任务的能力，但却使我们丧失了宝贵的时间。在花了三个星期终于把一些冰块送入一个加热器之后，NASA终于松了口气。“凤凰”号团队也将目标转向了含冰的土壤。倒入TEGA中的土壤里含有足够的冰可以用来确认它是水冰，但是还不足以来确定它的同位素组成，而对同位素的测量可以提供有关火星水和大气历史的重要信息。在2008年8月和9月，TEGA又分析了几个浅层土壤的样本，发现了碳酸钙存在强有力证据，而碳酸钙通常是在水中沉淀而成的。但真正引起博因顿兴趣的是一个来自所有样本的低温信号，它可能来自不同类型的碳酸盐，甚至是有机分子。
“凤凰”号在火星上的第153个火星日，博因顿庆祝了他的64岁生日，并且在他办公室里召开了最后一次TEGA计划会议。前一天晚上博因顿接到项目工程师的报告，“凤凰”号已经进入了“安全”模式——一种探测器为了应对突发事件自我保护的措施，但为了节约能源而关闭“凤凰”号上加热器的指令尚未被执行。因此TEGA小组还有能源和时间来进行最后一次实验。博因顿和他的工程师向“凤凰”号发出了一系列的指令，虽然这样的工作他们已经重复了几百次，但“这应该是我向‘凤凰’号发出的最后一批指令了，”其中一个工程师说。
他们发出的指令是要“凤凰”号打开或者关闭一些阀门，因此来寻找加热器没有被关闭的原因。同时他们往TEGA中注入了一些火星大气的样本，然后滤除了其中所有的二氧化碳，把剩下的浓度高一点的气体送人了质谱仪。质谱仪会探测其中氩以及其他稀有气体的同位素，以此来为火星大气的历史演变提供有价值的信息。
在许多方面，TEGA所经历的考验和苦难反映出了整个计划一路走来的艰辛。凤凰号整个项目经费为4.28亿美元，小型和廉价的计划注定会面临巨大的风险。按照博因顿的说法，JPL决不可能在少于5亿美元的情况下来运营这样一个项目，尤其是只用1，360万美元就制造TEGA这样的仪器设备。与之形成对比的是JPL的“重头戏”、总耗资已飚升到20亿美元的“火星科学实验室”，光仪器设备的造价就达到了8,000万美元，并且有50名科学家和工程师参与到了其中。目前“火星科学实验室”的发射时间已经被推迟到了2011年。
JPL太阳系探测总工程师金特里·李说，“凤凰”号将以其“物美价廉”被载入史册。“凤凰”号着陆器在其157个火星日里几乎天天都处于科学运转状态。它为8个分析容器中的5个送人了火星样本，并且使用了4个湿化学烧杯中的3个。尽管它没有彻底检测火星上的冰，但是它分析了含冰的土壤。“凤凰”号还拍摄了25，000张火星照片。它的原子粒显微镜观测到了比两个火星车上的显微成像仪最高分辨率还要小100倍的片状粒子。“凤凰”号上的主照相机还拍摄到了火星上的降雪和地面上的霜冻。
博因顿说，希望能有更多的钱来进行后续的数据分析，因为在项目进行的过程中真正用于数据分析的时间其实很少。
“凤凰”号，再见
由于电池耗尽，“凤凰”号从安全模式转入了“自主”模式。这意味着，“凤凰”号会按照固定的程序运转，它上面的仪器设备将不再接受任何新的指令。工程师们花了三天时间来监听来自“凤凰”号的微弱信号，但是没能重新掌握控制权。最终“凤凰”号还是离开了我们，“凤凰”号的科学使命也就此结束。
目睹了一代又一代、一个又一个探测器的李说，所有的火星探测器不管大小和设计都有这样一个信条。大型、昂贵的重要计划决不容忍失败，而小型、廉价的方案则可以。“凤凰”号为“海盗”号实验的结果带来了希望，它也为“火星科学实验室”在抓取和倾倒火星土壤方面提供了宝贵的经验。火星计划都是通过互相取长补短而壮大起来的，毕竟火星还是一个鲜有人去过的地方，光是在路上就要花上差不多1年的时间。每一个探测计划无不得益于先前所取得的经验，同时又会惠及后来的探测任务。
在距离地球3.74亿千米远的地方，早已冷到“骨子”里的“凤凰”号正等待着漫天的固态二氧化碳将其埋葬。61岁的彼得·史密斯也行将结束其“凤凰”号首席科学家的职务，他也不会再接新的探测任务。但无疑，如果未来的火星探测器嗅探到了一点什么的话，人们都希望它是“有机”的。