文章图片
文章图片
为了评估火星上是否存在有机化合物， 需要灵敏度比目前仪器高几个数量级的原位分析技术 。 此外 ， 鉴于可用资源的限制 ， 仪器必须紧凑 ， 能够检测目标化合物 ， 而不需要大量的样品处理 。 火星有机探测器是一种仪器 ， 用于直接在火星表面搜索关键有机化合物、氨基酸/胺和多环芳烃的痕迹 。 模组基于以下概念：氨基酸和 多环芳烃可以在部分真空下加热至 450°C 直接从天然样品中升华 ， 从而消除了实验室分析中使用的水性试剂和有机溶剂的使用； 在涂有氨基酸特异性试剂的冷指上浓缩的升华氨基酸可以通过使用紫外荧光以非常高的灵敏度检测；和升华的多环芳烃可以直接在冷手指上检测到 ， 因为它们在暴露于紫外线时会自然发出荧光 。
实验室实验证明了这些概念的可行性 。 将干燥的纯氨基酸混合物或粉碎的化石或海洋沉积物样品放入升华装置中 ， 然后将其抽空以接近火星大气压 。 用液氮将冷指冷却至-195°C ， 并将设备加热至450°C ， 持续时间从30秒到几分钟不等 。 然后分析升华到冷指上的材料 。 用纯氨基酸混合物没有观察到分解成胺 ， 这是由氨基酸脱羧产生的 。 发现升华过程中化石和沉积物中氨基酸的行为比纯氨基酸混合物更复杂 。 几乎所有最初存在于样品中的氨基酸在加热步骤中都分解成胺 。 然而 ， 胺很容易升华到冰冷的手指上 ， 可以使用与氨基酸检测相同的方法进行检测 。 因此 ， 即使当氨基酸分解成胺很重要时 ，
发现伯胺与涂在冷指表面上的试剂荧光胺反应 ， 产生强烈的荧光衍生物 。 实验表明荧光胺反应在干燥状态下进行；不需要溶剂 。 该方法的氨基酸/胺检测限在 10 -13摩尔范围内 。 因此 ， 即使火星样本中的氨基酸含量为万亿分之几 ， 也可以通过基于荧光胺的方法检测到 。 PAH 在与氨基酸相同的条件下也很容易升华 。 升华 多环芳烃的检测可以直接在冷指上进行 ， 无需衍生化试剂 ， 因为这些化合物在用近紫外光照射时具有很强的荧光性 。 检测限在飞摩尔范围内 。 选择了一个模组设计用于 2003 年航行局着陆器仪器包的定义阶段 ， 用于基础生物学和原位 资源利用 。
2003模组仪器的各种组件由输送臂及碎石机组成；有机检测器 ， 由升华池、化学检测器和荧光分析仪组成；两个定时二极管激光光谱仪 ， 每个都有一个赫里奥特池 ， 一个双激光系统；以及一个微型电容压力计和皮拉尼计来测量绝对压力 。 在操作过程中 ， 样品输送臂首先接收样品 ， 然后将样品落入碎石机中 ， 然后将其粉碎 ， 然后转移到 模组烘箱进行分析 。 在火星环境压力下关闭烤箱后 ， 粉碎的样品将逐步加热至 950°C 。 样品中的氨基酸和多环芳烃将升华并收集在一个冷手指上 ， 该手指冷却至火星夜间温度 。
火星样品氨基酸分析的一个重要方面是 ， 将非生物产生的氨基酸与灭绝或现存生命合成的氨基酸区分开来 。 氨基酸同手性提供了一种区分非生物与生物来源的明确方法 。 由D和L氨基酸混合物组成的蛋白质不会成为有效的酶 ， 因为它们不能折叠成生物活性构型 ， 例如 α-螺旋 。 然而 ， 由所有 D-氨基酸组成的酶的功能与仅由L-氨基酸组成的酶一样 ， 但是这两种酶使用相反的立体异构底物 。 因此没有明显的生化原因L-氨基酸将优于 D-氨基酸 。
【科学家是怎么样分析火星上的有机化合物的】在地球上 ， 生命只使用 蛋白质中的L-氨基酸可能只是一个偶然的问题 。 我们假设如果蛋白质和酶是火星上已灭绝或现存生命的组成部分 ， 那么氨基酸同手性将是必需的 。 然而 ， 火星生命曾经基于D-氨基酸的可能性与基于L-氨基酸的可能性相同 。 在火星样本中检测到氨基酸的非外消旋混合物将是火星上存在已灭绝或现存生物群的有力证据 。 发现超过D-氨基酸将提供独特的火星生命的无可辩驳的证据 ， 这些生命不可能来自用地球生命播种地球 。 相比之下 ， 外消旋氨基酸以及非蛋白质氨基酸如α-氨基异丁酸和外消旋异缬氨酸的存在将表明非生物来源 ， 尽管我们必须考虑外消旋氨基酸是由外消旋产生的可能性 。 生物产生的氨基酸 。
推荐阅读
- ?我们对极端环境中生命的坚韧的理解在增长
- 象牙为什么不从老死的大象身上取？收缴的象牙为什么要销毁？
- 火星的大气与地球的动荡自然相匹配
- 中国古人在2000年前是如何用热水成功造冰的？困扰物理学家的难题
- 探测宇宙大爆炸之后的原始核物质，韦伯25万微型模块正在调试中
- 生物学家是怎么一点点归化生物进化论
- 火星有生命在活动，科学家却高兴不起来，他们在担心什么？
- ?如果火星曾经有生命，那么它很有可能仍然存在
- 外星人可能住这？科学家设想行星模型，将探测类似地球的宜居行星