火星有机分子分析仪

火星有机分子分析仪 (MOMA) 是一种基于质谱仪的仪器，搭载在罗莎琳德富兰克林漫游者上，该漫游者将于 2028 年发射到火星执行天体生物学任务。 它将在收集的土壤样本中搜索有机化合物（含碳分子）。 通过表征检测到的有机物的分子结构，MOMA 可以深入了解潜在的分子生物特征。 MOMA 将能够检测浓度低至十亿分之十 (ppbw) 的有机分子。 MOMA 专门检查固体粉碎样品； 它不进行大气分析。

MOMA 的目标是通过分析范围广泛的有机化合物来寻找火星上过去生命的迹象（生物印记），这些有机化合物可能在 Rosalind Franklin 漫游者从火星表面以下 2 米处采集的钻孔样本中发现。 MOMA 仅检查固体压碎样品； 它不进行大气分析。

MOMA 将首先挥发固体有机化合物，以便它们可以通过质谱仪进行分析； 这种有机物质的挥发是通过两种不同的技术实现的：激光解吸和热挥发，然后使用四个 GC-MS 色谱柱进行分离。 然后用离子阱质谱仪对有机分子进行鉴定。

虽然没有明确的火星生物印记可供寻找，但一种务实的方法是寻找某些分子，如脂质和磷脂，它们可能正在形成可以在地质时间尺度上保存下来的细胞膜。 脂质和其他有机分子可能表现出非生物有机材料中不存在的生物特征。 如果是生物成因（由生命形式合成），则此类化合物可能仅在窄分子量范围内以高浓度存在，这与碳质陨石不同，在碳质陨石中，这些化合物在更宽的分子量范围内被检测到。 对于糖和氨基酸，过度的分子同手性（不对称性）是其生物起源的另一个重要线索。 假设火星上的生命将像地球上一样以碳为基础和细胞，因此预计会有共同的组成部分，例如氨基酸链（肽和蛋白质）和核碱基链（RNA、DNA 或其类似物）。 此外，当结合其他支持证据确定时，高分子量有机物的一些异构体可能是潜在的生物印记。 其他有针对性的检测化合物包括脂肪酸、甾醇和类胡泮。

预计火星表面已经积累了大量由行星际尘埃颗粒和碳质陨石输送的大型有机分子。 MOMA 对该部分的表征，不仅可以确定这种用于痕量生物标志物检测的潜在背景的丰度，还可以确定该物质通过辐射和氧化作为深度函数的分解程度。 这对于解释样品在当地地质和地球化学背景下的来源至关重要。

与 GC-MS 相关的 MOMA 组件继承自维京着陆器、彗星着陆器菲莱号上的 COSAC 和好奇号探测器上的 SAM。 但过去在维京着陆器和好奇号火星车上应用的方法大多具有破坏性（热解），因此有机材料的重要信息丢失了。 此外，只能检测挥发性分子，只有非极性分子才能通过 GC 色谱柱到达检测器。 MOMA 将热解-衍生化与一种破坏性较小的方法结合起来：LDMS（激光解吸质谱法），它可以通过质谱仪 (MS) 检测和表征大而完整的分子碎片。 LDMS 技术不受这些缺点的影响，并且不受已知在火星表面大量存在的高氯酸盐的影响。 然后可以使用串联质谱法进一步表征这些分子。

马克斯普朗克太阳系研究所正在领导这项开发工作。 国际合作伙伴包括美国宇航局。 MOMA 的质谱仪 (MS) 和主要电子设备由美国宇航局戈达德太空飞行中心提供，而气相色谱仪 (GC) 由法国 LISA 和 LATMOS 两家研究所提供。 MOMA 不是一个单一的紧凑单元，而是模块化的，在流动站内有许多机械和热接口。