宇航局开往土卫六的仪器可以揭示导致生命的化学反应

美国国家航空航天局(NASA)对土星巨型卫星土卫六(Titan)的新任务将于2027年发射。当它在2030年代中期到达时，它将开始一段发现之旅，可能会带来对宇宙生命发展的新认识。这项名为Dragonfly的任务将携带一种名为Dragonfly质谱仪(DraMS)的仪器，旨在帮助科学家深入研究土卫六上的化学物质。它还可能阐明地球上发生的最终导致生命形成的各种化学步骤，称为生命起源前化学。

土卫六丰富复杂的富碳化学物质、内部海洋和过去在地表存在的液态水使其成为研究生命起源前化学过程和地外环境潜在宜居性的理想目的地。

DraMS将使回到地球的科学家能够远程研究泰坦星表面的化学构成。“我们想知道泰坦上是否正在发生对地球上早期前生化系统很重要的化学类型，”位于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MelissaTrainer博士解释说。

Trainer是行星科学家和天体生物学家，专门研究土卫六，是蜻蜓任务的副首席调查员之一。她还是DraMS仪器的负责人，该仪器将扫描土卫六表面物质样本的测量值，以寻找生命起源前化学的证据。

为实现这一目标，Dragonfly机器人旋翼机将利用土卫六的低重力和浓密大气层在土卫六表面的不同兴趣点之间飞行，这些兴趣点相距数英里。这使得Dragonfly可以在对前一个仪器进行全面探索后将其整套仪器重新安置到一个新站点，并提供对具有各种地质历史的环境中的样本的访问。

在每个站点，小于一克大小的样品将通过复杂有机物采集钻机(DrACO)从地表钻出，并带到着陆器主体内部，到达一个称为“阁楼”的地方，那里装有DraMS仪器.在那里，它们将被机载激光照射或在烘箱中蒸发，以供DraMS测量。质谱仪是一种分析样品中各种化学成分的仪器，方法是将这些成分分离成它们的基本分子，然后让它们通过传感器进行识别。

在这张来自美国宇航局卡西尼号宇宙飞船的真彩色快照中，土星最大的卫星土卫六的彩色球体从土星及其环前经过。图片来源：NASA/JPL-Caltech/SpaceScienceInstitute

“DraMS旨在研究土卫六上可能存在的有机分子，以及它们在不同表面环境中的组成和分布，”Trainer说。有机分子含有碳，被所有已知的生命形式所利用。它们对理解生命的形成很有意义，因为它们可以由生命和非生命过程创造。

质谱仪通过电离材料(即用能量轰击它，使其中的原子带正电或带负电)并检查各种化合物的化学成分来确定样品中的成分。这涉及确定分子重量与其电荷之间的关系，该关系用作化合物的特征。

DraMS部分由戈达德的同一个团队开发，该团队开发了好奇号探测器上的火星样本分析(SAM)仪器套件。DraMS旨在使用在火星上经过SAM套件测试的技术，原位调查泰坦星表面材料的样本。

培训师强调了这种传统的好处。在寻找土卫六上的有机化合物时，蜻蜓号的科学家们不想“重新发明轮子”，而是建立在已经在火星和其他地方应用过的既定方法的基础上。“这种设计为我们提供了一种非常灵活的仪器，可以适应不同类型的表面样本，”Trainer说。

DraMS和Dragonfly上的其他科学仪器正在马里兰州劳雷尔的约翰霍普金斯应用物理实验室的指导下设计和建造，该实验室负责管理NASA的任务，并正在设计和建造旋翼飞行器着陆器。该团队包括法国航天局(CNES，法国巴黎)戈达德的主要合作伙伴，该机构为DraMS提供气相色谱仪模块，该模块将在离开烤箱后提供额外的分离，洛克希德马丁空间公司，利特尔顿，科罗拉多州，美国宇航局艾姆斯加利福尼亚硅谷莫菲特联邦机场研究中心、美国宇航局兰利研究中心、弗吉尼亚州汉普顿、美国宇航局喷气推进实验室、加利福尼亚州帕萨迪纳、宾夕法尼亚州立大学、州立学院、宾夕法尼亚州、马林空间科学系统、加利福尼亚州圣地亚哥、蜜蜂机器人，布鲁克林，纽约，