NASA计划前往土卫六的"蜻蜓质谱仪"可能揭示带来生命的化学成分

美国宇航局对土星的巨型卫星土卫六的一项新任务将于2027年发射。当它在20世纪30年代中期到达时，它将开始一段发现之旅，可能会带来对宇宙中生命发展的新认识。这项名为"蜻蜓"的任务将携带一个名为"蜻蜓质谱仪"的仪器，旨在帮助科学家掌握土卫六上的化学成分。它也可能揭示出在地球上发生的最终导致生命形成的各种化学步骤，称为前生物化学。

艺术家对土卫六表面蜻蜓的印象。利用土卫六浓密的大气和低重力，蜻蜓号将探索这个冰雪世界的数十个地点，取样和测量土卫六表面有机材料的成分，以确定土卫六环境的可居住性，并研究前生物化学的进展。资料来源：NASA/Johns Hopkins APL

土卫六丰富复杂的富含碳元素的化学反应，内部海洋，以及过去表面存在的液态水，使其成为研究前生物化学过程和地外环境的潜在可居住性的理想目的地。

DraMS将使地球上的科学家能够远程研究泰坦星表面的化学构成。马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心的梅丽莎-特雷纳博士解释说："我们想知道对地球上早期前生物化学系统可能很重要的化学类型是否在泰坦上发生。"

这幅想象图显示美国宇航局的蜻蜓旋翼登陆器正在接近土卫六上的一个地点。资料来源：Johns Hopkins/APL

Trainer是一位行星科学家和天体生物学家，专门研究土卫六，是蜻蜓任务的副主要研究人员之一。她也是DraMS仪器的负责人，该仪器将通过对土卫六表面材料样本的测量来扫描前生物化学的证据。

为了实现这一目标，蜻蜓机器人旋翼机将利用土卫六的低重力和稠密的大气层，在土卫六表面的不同兴趣点之间飞行，这些兴趣点相距最远可达数英里。这使得蜻蜓号能够在前一个地点被完全探索后，将其整套仪器转移到一个新的地点，并在各种地质历史的环境中获取样本。

在每个地点，小于一克的样本将由复杂有机物采集钻头（DrACO）从地表钻出，并被带入着陆器的主体内，带到一个被称为"阁楼"的地方，那里装有DraMS仪器。在那里，它们将被机载激光器辐照或在烘箱中汽化，以便由DraMS进行测量。质谱仪是一种分析样品中各种化学成分的仪器，它将这些成分分离成其基本分子，并通过传感器进行识别。

在这张来自美国宇航局卡西尼号航天器的真彩快照中，土卫六彩色球体从该行星及其星环前面经过。资料来源：NASA/JPL-Caltech/空间科学研究所

Trainer说："DraMS旨在研究土卫六上可能存在的有机分子，研究它们在不同表面环境中的组成和分布。有机分子含有碳，被所有已知的生命形式所使用。它们对于理解生命的形成很有意义，因为它们可以由生物和非生物过程产生。"

质谱仪（见下面的视频）通过电离材料（即用能量轰击，使其中的原子带正电或负电）和检查各种化合物的化学成分来确定样品中的内容。这涉及到确定分子的重量与其电荷之间的关系，这可作为化合物的标志。

如果你有一个来自另一个星球的样本，而你想找出它是否包含某种分子......甚至可能是一个能揭示该星球能维持生命的分子，你会怎么做？当科学家们面临这样的情况时，他们采用了一个惊人的工具：质谱仪。它完成了分离材料的艰巨工作，使科学家能够非常仔细地观察一个样本，并看到里面有什么。在美国宇航局戈达德太阳系探索部的这段视频中了解更多关于这一工具。

DraMS部分是由戈达德的同一个团队开发的，该团队开发了好奇号火星车上的样品分析（SAM）仪器套件。DraMS的设计是利用在火星上用SAM套件测试的技术，在原地调查泰坦星表面材料的样品。

Trainer强调了这种遗产的好处。设计蜻蜓的科学家们不想在搜索土卫六上的有机化合物时"重新发明轮子"，而是建立在已经在火星和其他地方应用的既定方法上。"这种设计给了我们一个非常灵活的仪器，它可以适应不同类型的表面样本。"