Mars Organic Molecule Analyzer

Mars Organic Molecule Analyzer
Tillverkare	Max Planck Institute for Solar System Research , Goddard Space Flight Center , LISA och LATMOS
Instrumenttyp	jonfälla masspektrometer
Fungera	söka efter organiska föreningar i Mars jord
Hemsida	ExoMars Rover Instrument Suite
Egenskaper
Massa	11,5 kg (25 lb)
Upplösning	10 ppb
Värd för rymdfarkoster
Rymdskepp	Rosalind Franklin rover
Operatör	ESA /[NASA] i väntan på en slutgiltig bekräftelse]
Lanseringsdag	2028 (planerad)
Raket	Att definieras
Starta webbplats	Att definieras

Mars Organic Molecule Analyzer ( MOMA ) är ett masspektrometerbaserat instrument ombord på Rosalind Franklin- rover som ska lanseras 2028 till Mars på ett astrobiologiskt uppdrag. Den kommer att söka efter organiska föreningar (kolhaltiga molekyler) i de insamlade jordproverna. Genom att karakterisera de molekylära strukturerna hos detekterade organiska ämnen kan MOMA ge insikter i potentiella molekylära biosignaturer . MOMA kommer att kunna detektera organiska molekyler i koncentrationer så låga som 10 delar per miljard i vikt (ppbw). MOMA undersöker enbart fasta krossade prover; den utför inga atmosfäriska analyser.

Huvudutredare är Fred Goesmann, från Max Planck-institutet för solsystemforskning i Tyskland .

Översikt

Målet med MOMA är att söka tecken på tidigare liv på Mars (biosignaturer) genom att analysera ett brett utbud av organiska föreningar som kan hittas i borrade prover som förvärvats från 2 meter under Mars-ytan av Rosalind Franklin- rovern . MOMA undersöker endast fasta krossade prover; den utför inga atmosfäriska analyser.

MOMA kommer först att förånga fasta organiska föreningar så att de kan analyseras med en masspektrometer ; denna förångning av organiskt material uppnås med två olika tekniker: laserdesorption och termisk förångning, följt av separation med fyra GC-MS- kolonner. Identifieringen av de organiska molekylerna utförs sedan med en jonfälla masspektrometer .

Organiska biosignaturer

Även om det inte finns någon entydig biosignatur från Mars att leta efter, är ett pragmatiskt tillvägagångssätt att se upp för vissa molekyler som lipider och fosfolipider som kan bilda cellmembran som kan bevaras över geologiska tidsskalor. Lipider och andra organiska molekyler kan uppvisa biogena egenskaper som inte finns i abiogent organiskt material. Om de är biogena (syntetiserade av en livsform), kan sådana föreningar hittas i höga koncentrationer endast över ett smalt intervall av molekylvikter, till skillnad från i kolhaltiga meteoriter där dessa föreningar detekteras över ett bredare intervall av molekylvikter. När det gäller socker och aminosyror är överdriven molekylär homokiralitet (asymmetri) en annan viktig ledtråd om deras biologiska ursprung. Antagandet är att livet på Mars skulle vara kolbaserat och cellulärt som på jorden, så det förväntas vanliga byggstenar som kedjor av aminosyror ( peptider och proteiner ) och kedjor av nukleobaser ( RNA , DNA eller deras analoger). Vissa isomerer av organiska ämnen med hög molekylvikt kan också vara potentiella biosignaturer när de identifieras i sammanhang med andra stödjande bevis. Andra föreningar som är inriktade på upptäckt kommer att inkludera fettsyror , steroler och hopanoider .

Bakgrund organiska

Mars yta förväntas ha ackumulerat betydande mängder av stora organiska molekyler levererade av interplanetära dammpartiklar och kolhaltiga meteoriter. MOMA:s karaktärisering av denna fraktion kan bestämma inte bara mängden av denna potentiella bakgrund för spårbiomarkördetektering, utan också graden av nedbrytning av detta ämne genom strålning och oxidation som en funktion av djupet. Detta är väsentligt för att tolka provernas ursprung i det lokala geologiska och geokemiska sammanhanget.

Utveckling

Komponenterna i MOMA relaterade till GC-MS har arv från vikingalandarna . , COSAC ombord på kometlandaren Philae och SAM ombord på Curiosity -rovern Men de metoder som tidigare användes ombord på vikingalandarna och Curiosity -rovern är för det mesta destruktiva (pyrolys), och följaktligen går viktig information om det organiska materialet förlorad. Dessutom kan endast flyktiga molekyler detekteras och endast opolära molekyler kan ta sig igenom GC-kolonnerna till detektorn. MOMA kommer att kombinera pyrolys-derivatisering med en mindre destruktiv metod: LDMS (Laser Desorption Mass Spectrometry), som gör att stora och intakta molekylära fragment kan detekteras och karakteriseras av masspektrometern (MS). LDMS-tekniken påverkas inte av dessa nackdelar, och den påverkas inte av närvaron av perklorater , kända för att finnas rikligt på Mars yta. Tandemmasspektrometri kan sedan användas för att ytterligare karakterisera dessa molekyler.

Max Planck Institute for Solar System Research leder utvecklingen. Internationella partner inkluderar NASA. Masspektrometern (MS) och MOMAs huvudelektronik tillhandahålls av NASAs Goddard Space Flight Center , medan gaskromatografin (GC) tillhandahålls av de två franska instituten LISA och LATMOS . UV-lasern utvecklas av Laser Zentrum Hannover. MOMA utgör inte en enda kompakt enhet, utan är modulär med många mekaniska och termiska gränssnitt inom rovern. Den slutliga integrationen och verifieringen kommer att utföras på Thales Alenia Space i Italien.

Parameter	Enheter/prestanda
Massa	11,5 kg (25 lb)
Kraft	Medel: 65 W Max: 154 W
Driftstemperatur _	−40 °C till +20 °C
Känslighet	Organiska ämnen närvarande vid ≥10 ppb
GC ugnar	32 (20 för pyrolys / EGA , 12 för derivatisering) Max temperatur: 850 °C för pyrolys/EGA, 600 °C för derivatisering
Provvolym	upp till 200 mm ³ krossat prov per ugn
Laser	UV (λ = 266 nm) Pulsenergi: 13–130 μJ Pulslängd: <2,5 nanosekund Fläckstorlek: ≈400 μm
Masspektrometer (MS)	Massintervall: 50–1000 u Massisolering: ±5 u

externa länkar

på YouTube (NASA; 24 maj 2018))