据美国宇航局：美国国家航空航天局将于2027年向土星的巨大卫星泰坦发射新的任务。当它在21世纪30年代中期到达时，它将开始一场发现之旅，这可能会带来对宇宙生命发展的新理解。这项名为蜻蜓的任务将携带一台名为蜻蜓质谱仪(DraMS)的仪器，该仪器旨在帮助科学家们研究土卫六上的化学物质。它还可能揭示地球上发生的最终导致生命形成的化学步骤，称为前生物化学。
这幅插图显示了美国宇航局的蜻蜓旋翼机着陆器正在接近土星奇异的卫星泰坦上的一个地点。利用土卫六稠密的大气层和低重力，蜻蜓将探索冰天雪地的几十个地方，采样并测量土卫六有机表面材料的成分，以描述土卫六环境的可居住性，并调查前生物化学的进展。Credits: NASA/JHU-APL
土卫六丰富复杂的富碳化学物质、内部海洋和表面液态水的过去存在，使其成为研究前化学过程和地外环境潜在可居住性的理想目的地。
DraMS将允许地球上的科学家远程研究泰坦表面的化学组成。马里兰州格林贝尔特美国宇航局戈达德太空飞行中心的梅利莎·特雷纳博士解释说:“我们想知道对地球上早期前生化系统可能很重要的化学类型是否正在土卫六上发生。”
在美国宇航局卡西尼号飞船拍摄的这张真彩色快照中，土星最大的卫星土卫六的彩色球体从土星及其光环前经过。Credits: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute
培训师是一名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研究员之一。她也是DraMS仪器的负责人，该仪器将扫描测量泰坦表面物质的样本，寻找生命前化学的证据。
为了实现这一目标，蜻蜓旋翼机将利用土卫六的低重力和稠密的大气层，在土卫六表面相距几英里的不同兴趣点之间飞行。这使得蜻蜓能够在对前一个地点进行充分勘探后，将其整套仪器搬迁到一个新地点，并提供在具有各种地质历史的环境中获取样本的机会。
在每个地点，小于一克大小的样本将被复杂有机物采集钻机(DrACO)从表面钻出来，并被带到着陆器的主体内部，到一个称为“阁楼”的地方，那里存放着DraMS仪器。在那里，它们将被机载激光器照射或在烤箱中蒸发，由DraMS测量。质谱仪是一种分析样品中各种化学成分的仪器，通过将这些成分分离成它们的基本分子，并使它们通过传感器进行识别。
“DraMS旨在观察可能存在于土卫六上的有机分子，观察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。他们对理解生命的形成感兴趣，因为它们可以由生物和非生物过程创造。
质谱仪通过电离材料(即用能量轰击材料，使其中的原子带正电或负电)并检查各种化合物的化学成分来确定样品中的成分。这包括确定分子重量和其电荷之间的关系，电荷是化合物的特征。
DraMS部分是由戈达德中心的同一个团队开发的，该团队开发了好奇号火星车上的火星样本分析(SAM)仪器套件。DraMS的设计目的是利用在火星上用SAM套件测试过的技术，在原地调查泰坦表面物质的样本。
培训师强调了这一传统的好处。在泰坦上寻找有机化合物时，蜻蜓的科学家不想“重新发明轮子”，而是建立在已经在火星和其他地方应用的既定方法上。“这种设计让我们的仪器非常灵活，可以适应不同类型的表面样品，”Trainer说。
蜻蜓上的DraMS和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制造，该实验室为美国宇航局管理这项任务，并设计和制造旋翼飞行器着陆器。该团队包括法国航天局(CNES，巴黎，法国)戈达德中心的主要合作伙伴，该机构为DraMS提供气相色谱模块，将在离开烤箱后提供额外的分离，洛克希德·马丁航天公司，科罗拉多州利特尔顿，加利福尼亚州硅谷莫菲特联邦机场的美国宇航局艾姆斯研究中心，弗吉尼亚州汉普顿的美国宇航局兰利研究中心，美国宇航局喷气推进实验室，加利福尼亚州帕萨迪纳市，宾夕法尼亚州立大学，宾夕法尼亚州立学院，加利福尼亚州圣地亚哥马林空间科学系统公司，纽约布鲁克林的蜜蜂机器人公司，德国航空航天中心(DLR)。
蜻蜓是美国宇航局新边疆计划的第四次任务。“新边疆”由位于阿拉巴马州亨茨维尔的美国宇航局马歇尔航天飞行中心为该机构华盛顿科学任务理事会管理。
By: Nick Oakes
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