据美国科学科技日报网近日报道，一个跨国科学家团队在将于2020年7月发射的“地外火星号”探测器（ExoMars Rover）上建造了一个微型化学实验室，该探测器可以在火星地表钻孔，以求在火星内部探寻生命的迹象。这台被称为“火星有机分子分析仪”（MOMA）的仪器虽然只有家用烤箱大小，但却是欧洲航天局（ESA）和俄罗斯联邦航天局（Roscosmos）该次联合太空任务中一台关键的设备，美国航天航空局（NASA）也为它的研制提供了大力支持。“地外火星号”探测器将是第一台探索火星地表深处的仪器，它的钻头可以从两米深（超过六英尺）的地下进行取样——这对于寻找火星生命遗迹很重要，因为火星的大气很稀薄，并且其不均匀的磁场无法有效阻挡太空辐射，所以暴露在火星表面的有机分子早已破坏殆尽，而火星的沉积岩是一道有效的屏障，因此研究小组希望从地下的样本中发现更多的有机分子。
NASA戈达德太空飞行中心的MOMA项目科学家威尔?布林克霍夫（Will Brinckerhoff)介绍道：“‘地外火星号’探测器能深钻到地下两米的功能将为MOMA提供独一无二的研究样品，而这些样品则可能包含了从火星远古时代遗留下来的复杂有机化合物，而那时可能就是火星生命的起源之时。”
虽然如今的火星表面已不适合存在人类已知的任何生命形态，但是有证据表明，在遥远的过去，火星的气候曾经能够让液态的水存在于其地表，而液态的水是生命的一种基本成分。这些证据包括了干涸的河床和只有液态水存在时才能形成的矿藏等等。NASA向火星发射的“机遇号”和“好奇号”火星探测器目前正在探索火星地形，它们已经发现了更多火星过去曾经适宜生命生存的遗迹。MOMA仪器能够探测各种各样的有机分子，而有机化合物通常与生命相关联，尽管它们也可以由非生物过程产生。有机分子具有碳和氢元素，还可以包括氧、氮和其它元素。为了在火星上找到这些分子，MOMA团队必须把一个正常化学实验室中通常会占用两个工作台大小的仪器缩小到一个家用烤箱的尺寸，这样他们才能将其安装在火星探测器上。
虽然MOMA很复杂，但它的核心是一个微型质谱仪，它能将带电的原子和分子分开。在火星寻找有机化合物的基本过程可归纳为两个步骤：首先是从火星岩石和沉积物中分离出有机分子，然后通过电离赋予它们电荷，这样质谱仪就可以检测到它们的存在了。针对各种不同种类的有机分子，MOMA有两种方法来加以区分。
第一种方法类似于用烤箱来加热样品——这个烘烤过程会使有机分子蒸发，在分子附着到一根细柱后，这些化合物的混合物会按其各自的组成部分被分散开来，然后这些化合物会依次传递到质谱仪中，在那里它们将被赋予电荷并被电场重新排序，最后每种类型的分子都有一组独有的“质量-电荷”比率，这样质谱仪就能运用质谱模式来识别分子了。
一些较大的有机分子比较脆弱易碎，在高温汽化过程中会有被分解的可能，所以MOMA的第二种方法就派上用场了：用激光来照射样品。由于使用的仅仅是快速的脉冲激光，它只会蒸发一些较大的有机分子，而不会将它们完全分解。同时，激光也会赋予这些分子电荷，这样就能直接把它们从样品中发送到质谱仪，并进行分类和识别了。
某些有机分子具有的特性暗示着它们的诞生来源于生命体，比如它们或左或右的旋向性，或称为手性。生命体使用的一些有机分子分为两种，它们互为镜像，就像人的双手一样。在地球上，生命体利用的是左旋氨基酸和右旋糖来构建生命所需的更大分子，比如蛋白质分子是由左旋氨基酸组成，而DNA分子是由右旋糖构成。相反，右旋氨基酸或左旋糖也能组成生命体分子，但是如果右左混合在一起则行不通。只有分子正确的方向像拼图一样结合在一起后，才能构建生命所需的其它分子。
MOMA的最大功能就是能够检测有机分子的手性。如果它发现一个有机分子主要是左手性或是右手性（称为“同手性”)，那么就可以证明是生命体产生了该分子，因为非生物过程倾向于制造出数量相同的两种类型的混合分子，而这就是所谓的“生物签名”（biosignature）。
编译：朱明逸 审稿：三水 责编：南熙
