毅力号的机械臂在工作:美国宇航局的毅力号火星探测器使用SHERLOC——它的机械臂末端的几个仪器之一——来研究一个绰号为“斯金纳岭”的地区的岩石。来源:美国国家航空航天局/姓名/ ASU / mss
一种名为SHERLOC的尖端仪器在最近的一项研究中发挥了关键作用，它可以寻找可能与古代生命有关的分子。
在登陆火星的头400天里，美国国家航空航天局(NASA)的“毅力号”(Perseverance)探测车可能已经发现了多种多样的有机物——碳基分子，被认为是生命的基石——这要归功于SHERLOC，一种安装在探测车机械臂上的创新仪器。该任务的科学家们正在寻找数十亿年前火星上支持微生物生命的证据，他们不确定这些分子是生物来源还是地质来源形成的，但他们很感兴趣。
SHERLOC是用拉曼和发光扫描可居住环境的有机物和化学物质的缩写，它帮助科学家决定一个样本是否值得收集。这使得该仪器对火星样本返回活动至关重要。毅力号火星车是这项活动的第一步，这是美国宇航局和欧洲航天局(ESA)的联合努力，旨在从火星带回科学选择的样本，用比送到火星要复杂得多的实验室设备在地球上进行研究。样本需要带回来确认有机物的存在。
SHERLOC绘制的矿物地图:图片中的每种颜色代表岩石表面不同的矿物。这张矿物图是SHERLOC仪器在美国宇航局“毅力号”火星探测器发射前的一次测试中绘制的。来源:美国国家航空航天局/姓名
SHERLOC的能力集中在一项技术上，该技术通过分析岩石散射光线的方式来观察岩石的化学组成。该仪器将紫外线激光对准目标。这种光是如何被吸收然后发射的——一种被称为拉曼效应的现象——提供了不同分子的独特光谱“指纹”。这使科学家能够对岩石中存在的有机物和矿物质进行分类，并了解岩石形成的环境。例如，咸水可以形成与淡水不同的矿物质。
在SHERLOC用沃森(用于操作和工程的广角地形传感器)相机捕捉到岩石的纹理后，它将数据添加到这些图像中，以创建岩石表面化学物质的空间地图。最近发表在《自然》(Nature)杂志上的一篇论文详细介绍了这一结果，结果与该仪器的科学团队所希望的一样充满希望。
SHERLOC的数据:SHERLOC是美国宇航局毅力号火星探测器机械臂末端的仪器之一，它在一个名为“加德”的岩石目标中观察到不同种类的碳基分子，称为有机化合物。来源:美国国家航空航天局/姓名/ mss / LANL / PhotonSys
“这些探测是SHERLOC发现的一个令人兴奋的例子，它们帮助我们了解如何寻找最好的样本，”美国宇航局南加州喷气推进实验室的首席作者苏南达·夏尔马说。喷气推进实验室建造了SHERLOC和毅力号探测器。
SHERLOC的特写:这张SHERLOC仪器的特写是在美国宇航局的毅力号火星车发射到火星之前拍摄的，它位于机器人手臂的末端。来源:美国国家航空航天局/姓名
美国宇航局的好奇号火星车于2012年登陆火星，多次证实在距离毅力号2300英里(3700公里)的盖尔陨石坑存在有机分子。好奇号依靠的是火星样本分析(SAM)，即探测器腹部的一种仪器，它可以加热粉末状的岩石样本，并对产生的蒸汽进行化学分析。
由于“毅力号”的科学家们正在寻找可能保存了古代微生物迹象的岩石，他们希望将这些样本完整地保存下来，以便在地球上进行更深入的研究。
进入核心
这篇发表在《自然》杂志上的新论文研究了SHERLOC研究过的10个岩石目标，包括一个绰号为“Quartier”的目标。
Sharma说:“我们在Quartier的数据中看到了一系列与有机物相一致的信号。”“这吸引了所有人的注意力。”
美国国家航空航天局的毅力号火星探测器用沃森(用于操作和工程的广角地形传感器)相机拍摄了这张绰号为“Quartier”的岩石目标图像，该相机属于SHERLOC(用拉曼和发光扫描有机物和化学物质的可居住环境)仪器。探测器使用一种工具来磨损岩石的表面(就像这张图片中的圆形部分)，清除灰尘、碎片和其他沉积在岩石外表面的物质。在这之后，像SHERLOC这样的仪器可以研究岩石的成分。白色方块显示了SHERLOC用紫外线激光进行多次扫描的区域。来源:美国国家航空航天局/姓名/ mss
当从SHERLOC和其他仪器传回的数据看起来很有希望时，科学小组就会决定是否使用火星车的钻头来取一个大约一块粉笔大小的岩石样本的岩心。在分析了Quartier之后，他们从同一块岩石中提取了“Robine”和“Malay”岩芯样本——迄今为止收集的20个岩芯样本中的两个(通过样本仪表板了解更多信息)。
选择一个好的目标来收集样本并不像寻找最有机的分子那么简单。最终，毅力号的科学家们希望收集一组样本，这些样本可以代表耶泽洛陨石坑内所有不同区域的样本。这种广度将为未来研究这些样本的科学家提供背景，他们将想知道任何可能表明古代生命迹象的样本周围发生了什么变化。
“价值来自于总和，而不是任何单个样本，”夏尔马说。“点彩主义就是一个很好的类比。我们最终将退后一步，看看这个地区是如何形成的。”
参考:《火星耶泽罗陨石坑的各种有机矿物组合》作者:Sunanda Sharma, Ryan D. Roppel, Ashley E. Murphy, Luther W. Beegle, Rohit Bhartia, Andrew Steele, Joseph Razzell Hollis, Sandra Siljestr?m, Francis M. McCubbin, Sanford A. Asher, William J. Abbey, Abigail C. Allwood, Eve L. Berger, Benjamin L. Bleefeld, Aaron S. Burton, Sergei V. Bykov, Emily L. Cardarelli, Pamela G. Conrad, Andrea Corpolongo, Andrew D. Czaja, Lauren P. DeFlores, Kenneth Edgett, Kenneth A. Farley, Teresa Fornaro，Allison C. Fox, Marc D. Fries, David Harker, Keyron Hickman-Lewis, Joshua Huggett, Samara Imbeah, Ryan S. Jakubek, Linda C. Kah, Carina Lee, Yang Liu, Angela Magee, Michelle Minitti, Kelsey R. Moore, Alyssa Pascuzzo, Carolina Rodriguez Sanchez-Vahamonde, Eva L. Scheller, Svetlana Shkolyar, Kathryn M. Stack, Kim Steadman, Michael Tuite, Kyle Uckert, Alyssa Werynski, Roger C. Wiens, Amy J. Williams, Katherine Winchell, Megan R. Kennedy和Anastasia Yanchilina, 2023年7月12日，Nature。DOI: 10.1038 / s41586 - 023 - 06143 - z
更多的一个关于使命
毅力号火星任务的一个主要目标是天体生物学，包括寻找古代微生物生命的迹象。该火星车将描述火星的地质和过去的气候，为人类探索火星奠定基础，并成为第一个收集和储存火星岩石和风化层的火星车。
未来的NASA任务将与ESA合作，计划向火星发射航天器，取回这些密封的样本，并将其带回地球进行全面分析。火星2020年毅力任务是美国宇航局更广泛的月球到火星探索方法的一部分，其中包括阿尔忒弥斯登月任务，为人类探索火星做准备。喷气推进实验室由位于加州帕萨迪纳的加州理工学院为美国宇航局管理，建造并监督毅力号探测器的运行。
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