人類は、この中心的な質問への答えがどのように答えになるかについての一種の文化的な偏りを開発したことがあるように、人生が私たちの小さな熱帯惑星を超えて存在するかどうかについて疑問に思いました。明らかに。私たちのほとんどは、そのNASAや他のスペース機関が記者会見をスケジュールし、科学的照明者の組み立てられたパネルが発見を発表し、世界中の新聞が「私たちは一人ではない」と考えています。ヘッドライン私たちはすべてその映画を見たことがあるので、それがそうでなければならない方法です。
おそらくそうではありません。 Google Street View Automobileが星からの明確なインテリジェントなラジオメッセージを運転中または受信している間は、エイリアンの宇宙船の着陸のような不可能なイベントが短く、星からの明確なインテリジェントなラジオメッセージを受信していました。区分的なプロセス、バランスになるまで長い時間にわたって建てられた証拠の降着、唯一の合理的な結論は私たちが一人ではないということです。それは、マーズのローバーの忍耐力がJezero Craterの岩の中で有機分子の証拠を発見した昨年の最後の発表が何であるかということです。 。
火星の有機分子を発見すると、一度存在していたという証明からはるかに存在しません。しかし、この発見を可能にした – 気まぐれなSherlocとWatsonという音声の科学的な原則と工学を調べるための素晴らしい言い訳だけでなく、途中です。
それでいくつかのChnopsをご希望ですか？
生物学的生活を正確に構成するものを定義することは困難であり、エネルギーの変換や再現能力などの命を軽減するときでさえ、水を泥だらけの哲学的な議論がたくさんあります。しかし一日の終わりには、そのようなマクロスケールの特性は他の惑星で顕微鏡を探すときに多くのことを助けません – 特にあなたがただ古代の微生物生活の遺跡を探していると思われるときは、火星の訴訟のように。
火星の可能性を探求するために、Mars 2020 Missionの忍耐強度のローバーサイエンスペイロードには、過去の人生の最小の遺跡を検索するように設計された何様の楽器が含まれています。これらの機器の中では、「ラマンと有機物や化学物質の発光と発光性の高い走査可能な環境」のためのSherlocです。
ローバーの2メートルのロボットアームの終わりに乗るSherlocの中心部では、いわゆるChnOpS要素 – 炭素、水素、窒素、酸素、リンの特定のシグネチャを特定するように設計された紫外線レーザーラマン分光計です。 、硫黄。地球上のバイオマスの98％のようなものは、これら6つの要素からなるものです。火星でそれらを見つけることは、一度存在していたというかなりの証拠になるでしょう。しかし、単にChnops要素を見つけることはサンプルを生物学的に関連していません。それはそれらの要素がどのように組織されているか、そしてそれらが形作る構造体が形成され、そしてそれらがサンプルが古代の生活の遺跡を持つかもしれないかどうかを決定する構造であり、そしてそれがラマン分光法が本当に良好なものであることを決定する構造。
2つの方法を散乱させる
ラマン分光法は、非弾性散乱またはラマン散乱として知られているものを利用する。通常、電磁波は弾性、またはレイリー、散乱によって物質の粒子と相互作用する。入ってくる光子が分子と相互作用するとき、それらはそれらを基底状態から高エネルギー仮想状態に励起します。 Rayleigh散乱では、励起状態は急速に崩壊し、粒子は入射光子が持っていた運動エネルギーの損失なしに基底状態に戻ります。それは動くビリヤードボールのような動きエネルギーがすべての運動のないボールに移り、それが最初のボールが死んでいく間に動くように続く。
しかし、1億人の散乱ごとに1つの距離は、励起された仮想状態から分子が始まった場所とは異なる状態に落ちる。以前の類推を伸ばすために、これは動かされたビリヤードボールがそれに亀裂で静止したボールを打つようなものです。ひびの入ったボールは依然として入ってくるボールのエネルギーを吸収するだろうが、亀裂はその一部を減衰させ、入ってくるボールよりも異なる速度でボールをオフにし、そしておそらく純粋に弾性の衝突で発生するよりも異なる方向にさえ。
速度と方向の違いがひびの入ったボールの特性に関する情報を明らかにする可能性があるように、Raman散乱を使用して分子の構造をプローブすることができます。入射光子と散乱光子との間のエネルギーの差は、分子内の化学結合の振動状態および回転状態に依存する。これは、分子内の異なる化学結合を表す異なる波長を有する光子の集団をもたらす。スプリアーのとき回折格子を有する検出器上に、これらの光子は試料中の分子の特徴的な指紋を作り出す。
ラマンは地球上で数十年間使用されていますが、すべての種類の化学サンプルを分析するために、Sherlocは最初の技術が別の世界で使用されてきたのは初めてです。そして想像するように、それはすべての光学と電子機器をパッケージ化し、宇宙旅行の厳しさを生き残るのに十分堅牢なだけでなく、自律的に運営するだけでなく、いくつかの特別なエンジニアリングが必要です。
実行するように作られました
シャーロックタレットアセンブリ、またはSTA。ワトソンは中央に位置している間、ACI / Sherlocの対物レンズは左下にあります。どちらのカメラも電動レンズカバーを設置しています。参考のために、両方のカメラは約9 cmの間です。注ACI / Sherlocの目的の後ろに表示されているHexapod Strutサスペンションシステムの一部。出典：NASA-JPL / CALTECH.
全てを達成するために、Sherlocは2つの主要なアセンブリに分割されます：シェーロック本体アセンブリ（SBA）およびシェルロックタレットアセンブリ（STA）。 STBは、すべてのコマンドおよびデータ処理回路が配置されている場所、および電源が存在する場所です。 STAはSherlocの事業終了であり、忍耐力のロボットアームの終わりに住んでいます。 STAの心臓は深紫外線（DUV）レーザーであり、棚の中のネオン銅金属 – 蒸気レーザーである。それは非常に安定した248.60 nmのパルスを提供し、そしてローバーのデザイン寿命の約7倍である300万スペクトルを提供するのに十分な長続きに続くと予想されます。
任意のラマン分光器と同様に、Sherlocの光学系は、複雑なレンズ、ミラー、ビームスプリッタ、およびフィルタの集合である。ただし、ほとんどの地球に縛られたいとこととは異なり、Sherlocはその名前で「S」を処理する必要があります。そのビームを位置決めするためのロボットアームの細かい制御に頼るのではなく、Sherlocはレーザショーのビームステアリングに使用されるガルバノメータとかなり類似したスキャナサブシステムを有する。スキャナは、両方の寸法のミクロン未満のステップサイズを有する7mm×7mmのサンプル領域にわたってビームのシェルロック制御を与え、ロボットアームの動きに頼ることなくそれが最小の機能からデータを収集することを可能にする。
Sherlocが他のラマン機器と異なる別の方法は、スペクトルをサンプルに関する空間情報と相関させる必要性にある。サンプルの特定のセクションのスペクトルフィンガープリントを取得するのに十分ではありません。むしろ、Sherlocはまた、サンプル上の正確なスポットが可視光の中でどのように見えるかの文脈を決定しなければならない。これを達成するために、Sherlocは2つのカメラの助けを必要とします。 。ワトソンは、1.78 cmの焦点距離までのマクロ能力を持つ独立したフルカラー、高解像度カメラです。ワトソンとACIは、基本的に地質学者のハンドレンズと同等です。
最後に、SherlocのRaman分光器は、火星、高エネルギー着陸、そして風邪の多い世界の厳しい状況への長い旅行に乗るように設計されています。 SBAは忍耐力の船体内に安全に囲まれている間、STAはその仕事をするために要素にさらされなければなりません。 Sherlocは、SpaceFlightとRover Operationsの両方に遭遇する振動が抑制されたスプリングロードストラットのヘキサポッド配置に取り付けられています。 STAはまた、最悪の症例の火星の風邪を生きるのに十分な電子機器および光学系を暖かく保つサバイバル加熱要素を含む複雑な熱管理システムを備えています。
コンテキストは鍵です
これまでのところMARS 2020のミッションへの大衆の注意の大部分は、激しく成功した創意工夫のヘリコプターに分かっていることがわかっていますが、2021年3月に忍耐力に到着したため、データをかなり停止しています。有機物の確認Jezero Craterでは、2021年9月に分析された一連のサンプル、および特に1つの岩が「ガルド」と呼ばれていました。 Sherlocがサンプルを分析するために所定の場所に揺れた前に、ローバーのアームマウントツールアセンブリを使用して風化した岩を粉砕しました。
ガルドロック、有機物の証拠が出ました。に注意して、SherLocがGealogicalの文脈を提供するために可視光画像とRamanデータを組み合わせることができます。出典：NASA-JPL / CALTECH。
Sherlocの力やラマンデータで可視光画像をオーバーレイする能力のおかげで、惑星科学者たちは、ガルデーに、火炎歴の両方を示し、それは発火性の歴史、そして炭酸鉱物との両方を含みます。岩は。これは、私たちがすでにJezero Craterとそれに流入した川のデルタについてすでに知っているものと一致しています。そのような地質学的歴史のある岩の中で有機材料を見つけることはデータの厄介なビット、そして5月いつの日かは、人生が火星に摂取したという証拠の一部であることを証明しました。