SHERLOC és a keresést a Life on Mars
Az emberiség már kíváncsi, hogy az élet túl létezik a mi kis holtág bolygó olyan sokáig, hogy már kifejlesztett egyfajta kulturális elfogultság, hogy miként a válasz erre a központi kérdés lesz kiderült. a legtöbben valószínűleg úgy gondolja, hogy a NASA vagy más űrkutatási hivatal fogja ütemezni egy sajtótájékoztatón, összeszerelt panel tudományos világítótestek bejelenti a megállapításokat, és újságok szerte a világon harsog „nem vagyunk egyedül!” címoldalára. Mindannyian láttuk, hogy a film előtt, úgy, hogy ez így is kell lennie, nem igaz?
Valószínűleg nem. rövid valószínűtlen esemény, mint egy idegen űrhajó leszálló míg a Google Street View autó hajtott által vagy fogadása egyértelműen intelligens rádióüzenet a csillagok, azt a következtetést, hogy az élet létezik most, vagy egyszer sem kívül mi különösen a gravitációs kút, valószínűleg elérhető egy szakaszonként folyamat egy akkréciós bizonyíték felépített hosszú ideig, amíg az egyensúly, az egyetlen ésszerű következtetés, hogy nem vagyunk egyedül. és hogy pontosan mi a bejelentés a múlt év végén, hogy a Mars rover kitartás fedezte bizonyíték a szerves molekulák sziklái Jezero kráter – egy darab a puzzle, és további lépést jelentenek választ az alapvető kérdés az egyediségét élet .
Felfedezni a szerves molekuláknak Mars messze bizonyíték arra, hogy az élet egyszer létezett. de ez a lépés az úton, valamint egy félelmetes ürügy arra, hogy betekintést a tudományos elvek és mérnöki eszközök, amitől ez a felfedezés lehetővé – a whimsically nevű SHERLOC és Watson.
Kérsz CHNOPS ezzel?
Meghatározása, hogy pontosan mit jelent a biológiai élet nehéz, és rengeteg filozófiai érvek, hogy sáros a vizek is, ha csökkentik az élet jellemzők, mint az átalakulás energia vagy képes reprodukálni. de a végén a nap, mint nagyléptékű jellemzői nem sokat segít, ha keres mikroszkopikus élet más bolygókon – különösen, ha azt gyanítja, hogy csak most keresi a továbbra is a régi mikrobiális élet, mint valószínű, hogy a helyzet a Marson .
Hogy vizsgálja meg annak lehetőségét, hogy a Mars egykor táplált élet, a Mars 2020 misszió kitartás rover tudomány hasznos tartalmaz egy sor eszköz, melynek célja, hogy keressük meg a legkisebb maradványait múltbeli élet. Ezek közül a legfontosabb eszközök SHERLOC, a „Scanning Lakható környezetben Raman és lumi az Organics és vegyi anyagok” – egy kissé erőltetett, de hatásosan leíró betűszó.
Középpontjában a SHERLOC, amelyek túrák végén a Rover két méter robotkar, egy ultraibolya lézeres Raman spektrométer, célja, hogy azonosítsa az adott aláírások az úgynevezett CHNOPS elemek – a szén, hidrogén, nitrogén, oxigén, foszfor , és a kén. Valami, mint 98% a biomassza a földön áll a hat elemek; megtalálni azokat a Marson lesz elég jó bizonyíték, hogy az élet egyszer létezett. hanem egyszerűen megtalálni a CHNOPS elemek nem tesz minta biológiailag releváns. Ez hogyan ezek az elemek szervezik, és a struktúrák alkotnak, amelyek meghatározzák, hogy egy minta volna továbbra is a régi élet, és kitalálni, hogy ki az, ami a Raman-spektroszkópia igazán jó.
A szóródási kétféleképpen
Raman spektroszkópia kihasználja amit ismert, mint rugalmatlan szórás vagy Raman-szórás. Normális esetben, elektromágneses hullámok vannak kölcsönhatásban anyagi részecskék által elasztikus, vagy Rayleigh, szórás. Amikor a bejövő fotonok működnek együtt molekulákat, ezek izgatják őket az alapállapot magasabb energiájú virtuális állam. A Rayleigh-szórás, a gerjesztett állapot gyorsan összeomlik, és a részecske visszatér az alapállapotba veszteség nélkül a mozgási energia a beeső foton volt. Ez olyan, mint egy mozgó biliárdgolyó, hogy átadja az összes mozgási energiát egy mozdulatlan labda, amely azután a lépés, míg az első golyó megáll halott.
De kb egyet minden 100 millió szórás eredménye elvetésével a gerjesztett virtuális állam, az állam más, mint ahol a molekula kezdődött. Nyúlik a korábbi analógia, ez olyan lenne, mint a mozgó biliárdgolyó üti a mozdulatlan labda egy repedés is. A repedt labda még mindig elnyeli az energiát a beérkező labdát, de a repedés lenne gyengíteni egy részét, elküldi a labdát le eltérő sebességgel, mint a beérkező labdát, és talán még egy másik irányba, mint ami előfordulhat egy tisztán rugalmas ütközés .
Csakúgy, mint a különbség a sebességben és irányban fedhet információt a jellemzői a repedt labdát, így is lehet a Raman-szórás felhasználható próbaként a szerkezet egy molekula. A különbség a között az energia beeső fotonok és a szórt fotonok függ rezgési és forgási állapotok a kémiai kötések a molekula. Ez egy olyan populációt eredményez a fotonok különböző hullámhosszúságú, hogy képviselje a különböző kémiai kötések egy molekulán belül. amikor SPREAd ki rá egy detektor egy diffrakciós rács, ezek a fotonok hozzon létre egy ujjlenyomat ez jellemző a molekulák a mintában.
Míg Raman-t évtizedek óta használják a Földön, hogy elemezzék az összesféle kémiai mintát, Sherloc az első alkalom, hogy a technikát egy másik világon használják. és ahogy azt képzelni, hogy némi speciális mérnöki csomagba fel az összes optika és az elektronika, és ez nem csak a robusztus ahhoz, hogy túlélje a borzongás űrutazás, hanem autonóm üzemelésre.
Épített, hogy végre
A Sherloc torony gyülekezete vagy sta. Az ACI / SHERLOC objektum lencse bal alsó sarokban van, míg a Watson középen helyezkedik el. Mindkét kamera motoros lencse fedele van. A referenciaként mindkét kamera körülbelül 9 cm-re van. MEGJEGYZÉS A HEXAPOD STRUT felfüggesztési rendszer része az ACI / Sherloc Célkitűzés mögött látható. Forrás: NASA-JPL / CALTECH
Mindez megvalósításához Sherloc két nagy szerelvényre oszlik: a Sherloc testegység (SBA) és a Sherloc torony szerelvény (STA). Az STB az, ahol az összes parancs- és adatkezelő áramkör található, és ahol a tápegység él. Az STA a Sherloc üzleti vége, és a kitartás robotkarának végén él. A szív a STA a mély-UV (DUV) lézer, egy erősen módosított off-the-shelf neon-réz fémgőz lézer. Ez rendkívül stabil 248,60 nm-es impulzust biztosít, és várhatóan elég hosszú ideig tart, hogy 3 millió spektrumot szállítson, amely körülbelül hétszer a ROVER tervezési életét.
Mint minden Raman spektroszkóp az optika SHERLOC olyan bonyolult halmaza lencsék, tükrök, sugárosztókhoz és szűrők. Ellentétben a legtöbb földhözragadt unokatestvérek, bár SHERLOC kell kezelni a „S” a neve: szkennelés. helyett inkább finom szabályozás a robotkar pozíciótól a gerenda, SHERLOC egy szkenner alrendszer, ami nagyon hasonlít a galvanométert használt nyalábirányítás lézer show. A szkenner ad SHERLOC irányítást a gerenda egy 7 mm x 7 mm mintaterületen lépésközzel rövidebb, mint egy mikron mindkét irányban, ami lehetővé teszi, hogy adatokat gyűjtsön a legkisebb funkciókat anélkül, hogy támaszkodni robotkar mozog.
Egy másik módja, amelyben SHERLOC különbözik más Raman eszközök a szükséges korrelálnak spektrumok térbeli információkat a mintát. Nem elég ahhoz, hogy a minta egy adott szakaszának spektrális ujjlenyomata legyen; inkább SHERLOC kell meghatározni annak fényében, amit a pontos helyet a minta úgy néz ki, mint a látható fény. Ennek elérése érdekében Sherloc két kamerát igényel: az autofókusz és a kontextus Imager (ACI), egy nagy felbontású szürkeárnyalatos kamera, amely megosztja a Raman spektroszkóp optikai útját, és a Watson, a széles látószögű topográfiai érzékelő a műveletek és a mérnöki kamera számára . A Watson különálló, teljes színű, nagy felbontású fényképezőgép, amely makró képességgel 1,78 cm-es fókusztávolságra van. A Watson és az ACI együttesen egyenértékűek egy geológus kézi lencséjével, lehetővé téve Sherloc számára, hogy a látható fényképeket Raman adatokkal átfedje a működési távolságok széles körében.
Végül SHERLOC a Raman spektroszkóp célja, hogy túlélje a hosszú utazás a Marsra, a nagy energiájú partra, és a zord körülmények között a hideg, poros világban. Míg az SBA biztonságosan fekszik a kitartás hajótesten belül, az STA-t ki kell tenned az elemeknek, hogy elvégezzék munkáját. A Sherloc a rugós terhelésű rugók hexapod-elrendezésére van felszerelve, amely csillapítja a rezgéseket mind a SpaceFlight és a rover műveletek során. Az STA is fel van szerelve egy komplex termál rendszer, beleértve a túlélési fűtőelemeket, hogy tartsa az elektronikai és optikai meleg ahhoz, hogy túlélje a legrosszabb Mars hideg.
A kontextus kulcsfontosságú
Míg a legtöbb közvélemény figyelmét a Mars 2020 misszió eddigi érthetően állították, hogy a vadul sikeres Ingenuity helikopter, SHERLOC már buzgón adatok gyűjtése nagyjából non-stop, hiszen a kitartás érkezett Mars vissza március 2021 A visszaigazolást szerves a Jezero kráter jött egy sor elemzett minták szeptemberben 2021, és egy szikla különösen, ami úgynevezett „Garde.” A rover karját szerelt szerszám, kásának el néhány viharvert szikla előtt SHERLOC ben fordult a helyére, hogy elemezze a mintát.
Garde Rock, a kiemelt szervek bizonyítéka. megjegyezni az utat SHERLOC lehet kombinálni a látható fény képek Raman adatok, hogy a geológiai környezetben. Forrás: NASA-JPL / CALTECH.
Hála a hatalom SHERLOC és az a képessége, hogy overlay látható fény képek Raman adatok bolygó tudósok képesek voltak meghatározni, hogy Garde egyaránt tartalmaz olivin ásványok, melyek jelzik magmás történelem és karbonát ásványokat, amelyek arra utalnak, hogy elmúlt időszakban a víz reakcióba a szikla. Ez összhangban van azzal, amit már tudunk a Jezero kráterről és a Delta-ről, amely egyszer bekerült. A szerves anyagok keresése egy olyan kőzetben, amelynek ilyen fajta geológiai története van, és májusValahol bizonyítania kell, hogy része a bizonyítékoknak, hogy az élet a Mars-nél.