木星的冰卫星欧罗巴的插图。(Image credit: Stocktrek/Getty Images)
据美国太空网（By Laurence Tognetti）：科学家们总是在寻找寻找其他星球上生命的新方法，无论是直接通过化学分析还是间接通过卫星图像。这些例子包括各种月球和火星着陆器和漫游车，以及从行星轨道飞行器上进行的正在进行的科学研究。但是，如果我们能够利用冰沉积物来寻找生命，并更好地了解这些神秘而有趣的世界的历史，会怎么样呢？
其中一项拟议的技术是冰科学熔化升华器(MSIS)，顾名思义，它检查冰芯进行化学、生物和元素分析，希望不仅能够提供月球、火星、欧罗巴、土卫二等行星体的更详细记录，还能让我们通过收集宇宙成因核素(宇宙射线产生的稀有同位素)更好地了解超新星和空间天气。
冰芯科学的拟议任务并不新鲜，有人建议通过钻探或融化来达到目标。MSIS的目的不是钻取或加热冰样，而是在提取冰样后对其进行处理和检查。
佐治亚理工学院机械工程专业本科生、该研究的第一作者Alexander Chipps在一封电子邮件中告诉Space.com:“MSIS采用了两种方法来预处理冰芯:融化和升华，这两种方法可以结合使用。”。熔化部包含加热元件，当加热元件接合时，允许型芯通过熔化头熔化。熔化头的设计目的是将外部污染的堆芯表面(由于冰芯提取和处理)与纯内部分离。升华器允许通过将冰芯应用于真空来预浓缩冰芯，这使得冰变成水蒸气，同时将冰芯的其他内容物保存在减少的体积中。在目前的状态下，MSIS需要人工装载冰芯样品。”
MSIS目前的设计允许容纳1.3英寸×1.3英寸的冰棒，两个主要部件是熔化器和升华器。通过在融化时将冰棒分成三个横截面，融化器允许单独接近冰棒的内部、中间和外部核心部分，这最终减少了污染的可能性。位于熔炉顶部的升华器将能够通过一种称为预浓缩的过程对返回地球的材料或样品残留物进行原位分析。这将减轻传统上存储和返回地球的大型样本所需的复杂过程。
“据我所知，MSIS是第一个考虑到空间环境操作因素而设计的冰芯熔化器型仪器，”奇普斯在一封电子邮件中告诉space。“未来肯定会有更多的发展，但我认为MSIS技术可以在太空生物学研究中发挥关键作用。”
这是1998年伽利略号飞船拍摄的木卫二地形的特写。(Image credit: NASA/JPL-Caltech/SETI Institute)
虽然这项研究提到MSIS“可以为Artemis 3演示做出贡献”，包括从月球冰中提取生命支持系统所需的氧和氢，但奇普斯指出，“没有正式安排将MSIS技术纳入太空任务。”
如果MSIS有一天能够实现太空任务，研究人员相信它可以用来帮助我们解决关于火星地质和火山历史的基本问题，或者对欧罗巴或土卫二进行湿化学分析。
目前，MSIS仍在实验室中，但研究人员已经在考虑这种独特的冰处理设备的未来设计。
“我们的下一步是进一步表征和改进熔化器，以更好地了解和优化其性能，”佐治亚理工学院地球和大气科学学院的助理教授、该研究的合著者克里斯托弗·卡尔博士在一封电子邮件中告诉Space.com。“将这种原型用于实际的太空仪器将涉及许多大多数太空仪器共有的步骤，包括在相关的极端条件下(寒冷和低压或真空)测试性能，并确保它能经受住太空飞行的严酷考验。”
“我认为强调这个项目的多学科性是很重要的，”佐治亚理工学院的本科生、该研究的合著者卡休斯·突尼斯在一封电子邮件中告诉Space.com。“我们的工作包括地球/行星科学、航空航天工程、机械工程和生物学等方面的贡献和考虑。我们希望这项研究能够增进我们对地球和其他行星的集体了解，也让不同的研究团体更容易接触到冰科学。”
冰科学熔化升华器(MSIS)的研究计划在2023年3月的IEEE航空航天会议上展示。
