Анализатор органических молекул Марса
| Производитель | Институт Макса Планка по исследованию Солнечной системы , Центр космических полетов Годдарда , LISA и LATMOS |
|---|---|
| Тип инструмента | масс-спектрометр с ионной ловушкой |
| Функция | поиск органических соединений в марсианской почве |
| Веб-сайт | Набор инструментов для марсохода ExoMars |
| Характеристики | |
| Масса | 11,5 кг (25 фунтов) |
| Разрешение | 10 частей на миллиард |
| Хост-космический корабль | |
| Космический корабль | Розалинд Франклин Ровер |
| Оператор | ЧТО |
| Дата запуска | 2028 г. (планируется) |
Марсианский анализатор органических молекул ( МОМА ) — это прибор на основе масс-спектрометра, расположенный на борту Розалинд Франклин марсохода , который будет запущен в 2028 году на Марс с астробиологической миссией. [1] [2] Он будет искать органические соединения (углеродсодержащие молекулы) в собранных образцах почвы. Характеризуя молекулярные структуры обнаруженных органических веществ, MOMA может дать представление о потенциальных молекулярных биосигнатурах . MOMA сможет обнаруживать органические молекулы в концентрациях всего 10 частей на миллиард по весу (ppbw). [1] MOMA исследует исключительно твердые измельченные образцы; он не выполняет анализ атмосферы.
Главный исследователь — Фред Гёсманн из Института Макса Планка по исследованию Солнечной системы в Германии . [1]
Обзор
[ редактировать ]Целью MOMA является поиск признаков прошлой жизни на Марсе (биосигнатуры) путем анализа широкого спектра органических соединений , которые могут быть обнаружены в пробуренных образцах, полученных с глубины 2 метров под поверхностью Марса марсоходом Франклин Розалинд . MOMA исследует только твердые измельченные образцы; он не выполняет анализ атмосферы.
MOMA сначала будет испарять твердые органические соединения, чтобы их можно было анализировать с помощью масс-спектрометра ; такое испарение органического материала достигается двумя различными методами: лазерной десорбцией и термическим испарением с последующим разделением с использованием четырех колонок ГХ-МС . Затем идентификация органических молекул выполняется с помощью масс-спектрометра с ионной ловушкой . [3] [4]
Органические биосигнатуры
[ редактировать ]Хотя не существует однозначной марсианской биосигнатуры, которую нужно искать, прагматичным подходом является поиск определенных молекул, таких как липиды и фосфолипиды , которые могут образовывать клеточные мембраны , которые могут сохраняться в геологических временных масштабах. [4] Липиды и другие органические молекулы могут проявлять биогенные свойства, которых нет в абиогенном органическом материале. Если такие соединения биогенны (синтезируются формой жизни), такие соединения могут быть обнаружены в высоких концентрациях только в узком диапазоне молекулярных масс, в отличие от углеродистых метеоритов, где эти соединения обнаруживаются в более широком диапазоне молекулярных масс. [4] В случае сахаров и аминокислот чрезмерная молекулярная гомохиральность (асимметрия) является еще одним важным ключом к их биологическому происхождению. [4] Предполагается, что жизнь на Марсе будет углеродной и клеточной, как и на Земле, поэтому ожидаются общие строительные блоки, такие как цепочки аминокислот ( пептиды и белки ) и цепочки нуклеиновых оснований ( РНК , ДНК или их аналоги). Кроме того, некоторые изомеры высокомолекулярных органических веществ могут быть потенциальными биосигнатурами, если их идентифицировать в контексте других подтверждающих доказательств. Другие соединения, подлежащие обнаружению, будут включать жирные кислоты , стерины и гопаноиды . [4]
Фоновая органика
[ редактировать ]Ожидается, что на поверхности Марса накопилось значительное количество крупных органических молекул, доставленных межпланетными пылевыми частицами и углеродистыми метеоритами. [4] Характеристика этой фракции, проведенная MOMA, может определить не только содержание этого потенциального фона для обнаружения следовых биомаркеров, но также степень разложения этого вещества под действием радиации и окисления в зависимости от глубины. [4] [5] Это важно для интерпретации происхождения образцов в местном геологическом и геохимическом контексте. [5]
Разработка
[ редактировать ]Компоненты MOMA, связанные с GC-MS, унаследованы от Viking спускаемых аппаратов , COSAC на борту кометного спускаемого аппарата Philae и SAM на борту марсохода Curiosity . [1] Но методы, применявшиеся в прошлом на борту посадочных модулей «Викинг» и марсохода «Кьюриосити» , по большей части разрушительны (пиролиз), и, как следствие, теряется важная информация об органическом материале. Кроме того, могут быть обнаружены только летучие молекулы и только неполярные молекулы могут пройти через колонки ГХ к детектору. MOMA будет сочетать пиролиз-дериватизацию с менее разрушительным методом: LDMS (масс-спектрометрия с лазерной десорбцией), который позволяет обнаруживать и характеризовать большие и неповрежденные молекулярные фрагменты с помощью масс-спектрометра (МС). [1] [6] На метод LDMS не влияют эти недостатки, и на него не влияет присутствие перхлоратов , которые, как известно, в изобилии присутствуют на поверхности Марса. [1] [5] Затем тандемную масс-спектрометрию можно использовать для дальнейшей характеристики этих молекул. [1]
Институт Макса Планка по исследованию Солнечной системы Разработку возглавляет . Международные партнеры включают НАСА. [7] Масс -спектрометр (МС) и основная электроника MOMA предоставлены Центром космических полетов имени Годдарда НАСА , а газовая хроматография (ГХ) предоставлена двумя французскими институтами LISA и LATMOS . УФ-лазер разрабатывается Лазерным центром Ганновера. [4] MOMA не представляет собой единый компактный блок, а является модульным с многочисленными механическими и тепловыми интерфейсами внутри марсохода. Окончательная интеграция и проверка будут выполнены в Thales Alenia Space в Италии.
| Параметр | Единицы/производительность [8] |
|---|---|
| Масса | 11,5 кг (25 фунтов) |
| Власть | Средняя: 65 Вт Максимум: 154 Вт |
| Оперативный температура | от −40 °C до +20 °C |
| Чувствительность | Органические вещества присутствуют в концентрации ≥10 частей на миллиард. [1] |
| ГХ печи | 32 (20 для пиролиза / ЭГА , 12 для дериватизации) Максимальная температура: 850 °C для пиролиза/ЭГА, 600 °C для дериватизации. |
| Объем образца | до 200 мм 3 измельченная проба на печь |
| Лазер | УФ (λ = 266 нм) Энергия импульса: 13–130 мкДж Длительность импульса: <2,5 наносекунды Размер пятна: ≈400 мкм |
| Масс-спектрометр (МС) | Диапазон масс: 50–1000 ед. Массовая изоляция: ±5 ед. |
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д и ж г час МОМА — Анализатор молекул марсианской органики . Европейское космическое агентство. 25 августа 2017 г.
- ^ Драль, Кармен (3 мая 2023 г.). «Долгожданная миссия, которая может изменить наше представление о Марсе» . Познаваемый журнал | Ежегодные обзоры . doi : 10.1146/knowable-050323-1 . Проверено 9 мая 2023 г.
- ^ Ваго, Хорхе; Витасс, Оливье; Бальони, Пьетро; Хальдеманн, Альберт; Джанфиглио, Джачинто; и др. (август 2013 г.). «ЭкзоМарс: следующий шаг ЕКА в исследовании Марса» (PDF) . Бюллетени (155). Европейское космическое агентство: 12–23.
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час Гёсманн, Фред; Бринкерхофф, Уильям Б.; Рален, Франсуа; Гетц, Уолтер; Данелл, Райан М.; Гетти, Стефани А.; Сильестрем, Сандра; Миссбах, Хельге; Штайнингер, Харальд; Аревало, Рикардо Д.; Бух, Арно; Фрессине, Кэролайн; Грубишич, Андрей; Мейеренрих, Уве Дж.; Пинник, Вероника Т.; Сталпорт, Фабьен; Шопа, Кирилл; Ваго, Хорхе Л.; Линднер, Роберт; Шульте, Митчелл Д.; Брукато, Джон Роберт; Главин, Дэниел П.; Гранд, Ноэль; Ли, Сян; Ван Амером, Фрисо Х.В.; Научная группа Мома (2017). «Марсианский анализатор органических молекул (МОМА): характеристика органического материала в марсианских отложениях» . Астробиология . 17 (6–7): 655–685. Бибкод : 2017AsBio..17..655G . дои : 10.1089/ast.2016.1551 . ПМК 5685156 . ПМИД 31067288 .
- ^ Jump up to: а б с Обнаружение органических веществ с помощью марсианского анализатора органических молекул (MOMA) на марсоходе ExoMars 2018 года (PDF) . Х. Штайнингер, Ф. Гёсманн, Ф. Раулин, В.Б. Бринкерхофф, команда MOMA.
- ^ Анализатор органических молекул Марса (MOMA) на борту ExoMars 2018 (PDF) . Харальд Штайнингер.
- ^ Кларк, Стивен (21 ноября 2012 г.). «Европейские государства принимают Россию в качестве партнера ExoMars» . Космический полет сейчас .
- ^ Таблица 1. Основные характеристики прибора для анализа органических молекул Mars . ЕКА. 2017.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Видео (04:14) – марсоход ExoMars/MOMA на YouTube (НАСА; 24 мая 2018 г.))
ЭкзоМарс Программа |
|---|
