有机分子分析仪表征火星沉积物中有机物质

星有机分子分析仪(MOMA)的调查直接解决了ExoMars的科学目标，即在火星上寻找过去或现在的生命迹象。它通过分析在火星表面以下2米深的钻探样本中可能发现的各种有机化合物来实现这一目标。MOMA必须首先挥发有机化合物，这样它们才能被质谱仪(MS)检测到^[1]。有机物质的挥发是通过其两种操作模式之一来实现的:(1)加热样品以诱导蒸发和/或热化学分解(热解)并将物质释放到气相，在此之前可能还会有化学衍生化步骤来帮助这种气相转变;(2)用强紫外线(UV)激光脉冲直接对样品进行处理，诱导迅速解吸进入气相。在操作模式(1)的情况下，有机化合物将通过气相色谱柱(656)分离。而在操作模式(2)的情况下，激光解吸的物质直接被送到质谱，没有进一步的分离。

这两种模式都能直接探测到火星本土的有机分子(在某些情况下，作为未破碎的母体离子)，因此具有很高的诊断和科学价值。MOMA还可以检测到一些热释放的无机分子(例如SO₂)或激光解吸的无机矿物碎片(例如氧化铁或硅酸盐碎片)。通过表征检测到的有机物的类型、分布和分子结构，MOMA可以为潜在的分子生物特征的起源和处理提供强有力的见解。

图1. MOMA的不同部分和他们的贡献者^[1]

待调查的样品将是从火星表面最上层2米处获得的沉积岩的粉状(粉碎)岩心。对于LDMS，将样品分配到可再填充的容器中(图1和2)并调平，为MOMA激光器以及其他光学仪器提供平坦的样品焦平面。LDMS模式可用于确定样品中非挥发性化合物的存在和化学组成，其结果可用于随后的科学操作决策。

其次，在GCMS中，样品被分配到MOMA的一个烤箱中。在那里，样品可以直接加热(热解)或进行衍生化处理。进化的物种被转移到气相色谱，在那里化合物被分离成一个时间序列，然后，通过TCD(热导检测器)检测后，送入质谱进行质量分离。这些方法的组合涵盖了广泛的分子范围，从轻分子(如氯甲烷)到中等分子(如萘)，通过GCMS和更复杂的分子(如肽，大型多环芳烃)，通过LDMS在相当低的检测限(低至10 ppbw)下检测。从火星表面以下2米处获取样本和广泛的分析能力将使MOMA能够在限制火星沉积物中有机物质的潜在来源和限制过程(无论是非生物的还是生物的)方面发挥重要作用。

图2. 样品处理和分析链^[1]

[1] The Mars Organic Molecule Analyzer (MOMA) Instrument: Characterization of Organic Material in Martian Sediments[J].Astrobiology, 2017, 17(6):655-685.

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