好奇号将开展“湿”化学实验分析

在2016年9月的好奇号自拍中，可以看到远处的谢普山在漫游者主相机的右边。

资料来源:美国航天局/JPL-加州理工学院/MSSS

美国宇航局“好奇号”探测器的控制人员一直在耐心等待。他们等了太久才开始一项重要的实验。漫游者的腹部折叠着九个不锈钢袖子，每个袖子都装满了溶剂。它们是探测器寻找古代海洋生物迹象的最佳设备。现在，在火星上的第五年，“好奇号”已经到达了一座被认为是潜在狩猎点的山，任务科学家们准备把新钻的土壤放进一个珍贵的湿化学杯中。然而，有一个小问题——好奇号自2016年12月以来一直无法钻探。

该问题类似于机械设备上的延伸钻头的驻车制动故障，该故障较为严重。“我们有些担心。”阿什温·瓦萨瓦达是加利福尼亚州帕萨迪纳喷气推进实验室好奇号项目的科学家，他说钻头仍然间歇地响应。"我们还没有完全罢工。"

这个旧探测器的时间还在流逝，一些外部科学家后悔没有使用湿化学杯。岩石刺穿了*，其衰变的放射性能源的能量输出下降了15%。布朗大学行星科学家杰克·芥子说，他理解团队的犹豫。然而，他希望“使用湿化学设备，任务能更快地进行，”他说，“我非常渴望看到我能理解的东西。”

马里兰州戈达德太空飞行中心的保罗·马哈菲也是如此，他的团队负责火星车的机载实验室——火星样本分析仪。萨姆的团队闻到了意想不到的丰富的有机分子，他们还发现了腐烂脂肪酸的诱人迹象(理论上这是古代微生物细胞壁的潜在痕迹)。但是这些和其他有机分子也可能来自地球上的污染，或者来自古代火星火山或陨石。现在，团队想知道更多。“痕迹在那里。”马哈菲说，“获得更准确信息的方法是湿化学。”

萨姆的工作原理是接收从钻井中收集的火星砾石，或者把它放入一个可以在熔炉中加热到1100℃的套管中。科学家将在形成的烟雾中筛选出分子标记。转盘上的74个杯子中，大多数是用来进行“干”化学实验的石英管，其中29个已经被使用过。但是船上的九个溶剂杯是用铝箔密封的，用来分析有机分子，如氨基酸和腐烂的脂肪酸，否则它们将无法蒸发。

即使是干杯，团队也必须克服一些障碍。火星土壤中的高氯酸盐(富氧盐)已经饱和。除了分解表面的有机分子之外，高氯酸盐还会在SAM中造成伤害——它们会与设备采样的有机物质发生反应。在那之前，有一件事是确定的。其中一个湿杯有溶剂泄漏，导致稳定的背景污染，这需要几年才能解决。然而，这种泄漏也提供了一个机会:在低温下烘烤样品以释放其高氯酸盐，将其暴露于周围的溶剂中两天，然后恢复加热，SAM团队可以得到一些有机“猎物”。

几年前，该团队在登陆点盖尔环形山附近的黄岛湾利用好奇号钻探的泥岩样本发现了氯苯(6个碳原子的环状分子)和其他氯化有机物。这些分子被认为是在熔炉中与高氯酸盐反应产生的，因此给它们的起源蒙上了一层神秘的面纱。但是它们的出现是一个非常重要的线索，法国普瓦捷大学的地球化学家克劳德·格弗罗伊说，他正在研究欧空局计划发射的外层火星探测器的类似萨姆的仪器。“这意味着火星环境中有有机物”。

2014年底，好奇号进入默里编队。根据最近对泥岩裂缝的观察，这是另一个据信可以追溯到35亿年前的泥岩。火星车在高温下钻探岩石，释放含硫有机物质。这些分子不可能是污染物，因为好奇号以前从未检测到它们。这个样本和其他几个样本也产生了令人惊讶的浓缩有机碎片，浓度为百万分之几。格弗罗伊说，结果是1970年代维京火星探测器观察到的浓度的100倍，这非常“令人惊讶”。事实上，大多数萨姆科学家现在相信“有机物在许多样品中更常见，”马海菲说。

现在，更有趣的是，由于溶剂泄漏到周围环境中，一些具有更长链和更大质量的有机分子被检测到。他们的身份尚未确定，但许多类似于脂肪酸残基。生命通常会产出偶数的脂肪，有12、14、16和18个碳原子的链。寻找相似模式的痕迹是马哈菲的梦想生物标记。华盛顿特区卡内基科学研究所地球物理实验室的执行主任乔治·科迪补充说，脂肪是一个非常好的目标。但它们也可能是普通的实验室污染，是由技术人员的指纹留下的。任何相关的发现都将面临严格的检查以验证其来源。

科学家可以通过湿化学测试来追踪这些线索。但是，在2016年12月为修复钻头而停工两周之后，好奇号决定再次前进，留下一个潜在的钻井现场和一个潜在的湿化学目标。

同时，工程师们继续理解为什么钻头的刹车有时不能松开。火星上的磨损或碎裂可能导致钻头失效。到目前为止，科学家还没有确定的方法来修复它。

即使这个钻头最终不能使用，美国宇航局的科学家有一个备用方法来处理设备故障。好奇号还有一个铲臂。他们可能非常幸运地发现了一些最近曝光的材料，这些材料很容易掌握。

现在，好奇号有机会用一个湿化学杯来检验另外两种保存有机物的不同泥岩。马哈菲希望他们还有一次机会。(晋南编)

《中国科学日报》(2017-02-14，第三版国际版)

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