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NASA为太空车配备化学笔记本
[2015-12-20 15:15:48]

    作者:北绛 整理  来源:《中国科学报》(2015-12-18 第8版 新知)



图片来源:百度图片

    美国国家航空航天局(NASA)日前展示了一个“化学笔记本”原型机,它是一种缩小版的实验室,能分析与生命有关的样本,主要任务是发现构成生命的基础,即氨基酸或者脂肪酸。该笔记本未来将被放进太空车中。
   “化学笔记本”其实是一个移动化学实验室。它把在外星上采集的样本浓缩并溶解在水中,添加一些染色剂对分子进行标记,之后使用设备内的激光对化学结构进行分析,判别样本是否含氨基酸或者脂肪酸。
    美国国家航空航天局喷气推进实验室(JPL)技术员福尔南达·莫拉与项目首席科学家皮特·威利斯共同开发了这个仪器。莫拉解释说:“它是一款可以因执行不同检测任务而重新编程的化学分析仪。比如,它能像普通电脑笔记本那样,用不同的程序来检测氨基酸和脂肪酸。”
    值得注意的是,这台“化学笔记本”还能区分氨基酸的对映异构体。氨基酸以两种类型出现,左手型和右手型。正如人的左右手一样,这些氨基酸互为镜像,但是包含着同样的成分。地球上的生物几乎都是左旋结构,但外星生命有可能是右旋结构。如果是混合结构,则很可能这个分子不是来自生物。为了区分这两种对映异构体,这个笔记本使用了特殊染色剂,有的只对左旋或右旋氨基酸有效,这样可以帮助科学家区分两种对映异构体。
    实现对氨基酸的分析非常具有挑战性,因为左手型或者右手型的氨基酸版本在大小和电荷上都是等量的。更加具有挑战性的是,发明一种在单项分析中查找所有氨基酸的方法。
   “化学笔记本”需要分析液体样本,研发人员从咖啡机的工作模式获得了灵感,在外星球上采集的样本首先被放入特定通道、与水混合加热至100摄氏度以上,水流会携带有机分子送入化学笔记本,通过掺入一种荧光染料,能指示氨基酸或脂肪酸。样本流入内部的微型芯片后,氨基酸或者脂肪酸能够自动分离,在分离管道的尾部是检测激光。当通过激光检测时,荧光染料可以让研究人员看到与氨基酸或者脂肪酸有关的信号。此前,火星样本分析仪器(SAM)曾被放置在NASA“好奇”号火星探测车上,它也用到了类似的原理,但用的是热而非水。
    JPL的研发人员表示,“化学笔记本”是目前能够离开地球的精度最好的设备,该设备在地球上已经经过验证,只待换到其他星球执行任务了。化学笔记本以后用于太空任务,将能够获得目前外星存在生命最好的证据。
 

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