融化的冰沉積物可以幫助我們尋找火星或木衛(wèi)二上的生命嗎？ _火星

木星的冰衛(wèi)星歐羅巴的插圖。(Image credit: Stocktrek/Getty Images)
據(jù)美國太空網(wǎng)（By Laurence Tognetti）：科學(xué)家們總是在尋找尋找其他星球上生命的新方法，無論是直接通過化學(xué)分析還是間接通過衛(wèi)星圖像。這些例子包括各種月球和火星著陸器和漫游車，以及從行星軌道飛行器上進(jìn)行的正在進(jìn)行的科學(xué)研究。但是，如果我們能夠利用冰沉積物來尋找生命，并更好地了解這些神秘而有趣的世界的歷史，會怎么樣呢？
其中一項(xiàng)擬議的技術(shù)是冰科學(xué)熔化升華器(MSIS)，顧名思義，它檢查冰芯進(jìn)行化學(xué)、生物和元素分析，希望不僅能夠提供月球、火星、歐羅巴、土衛(wèi)二等行星體的更詳細(xì)記錄，還能讓我們通過收集宇宙成因核素(宇宙射線產(chǎn)生的稀有同位素)更好地了解超新星和空間天氣。
冰芯科學(xué)的擬議任務(wù)并不新鮮，有人建議通過鉆探或融化來達(dá)到目標(biāo) 。MSIS的目的不是鉆取或加熱冰樣，而是在提取冰樣后對其進(jìn)行處理和檢查。
佐治亞理工學(xué)院機(jī)械工程專業(yè)本科生、該研究的第一作者Alexander Chipps在一封電子郵件中告訴Space.com:“MSIS采用了兩種方法來預(yù)處理冰芯:融化和升華，這兩種方法可以結(jié)合使用。” 。熔化部包含加熱元件，當(dāng)加熱元件接合時，允許型芯通過熔化頭熔化。熔化頭的設(shè)計(jì)目的是將外部污染的堆芯表面(由于冰芯提取和處理)與純內(nèi)部分離。升華器允許通過將冰芯應(yīng)用于真空來預(yù)濃縮冰芯，這使得冰變成水蒸氣，同時將冰芯的其他內(nèi)容物保存在減少的體積中。在目前的狀態(tài)下，MSIS需要人工裝載冰芯樣品。”
MSIS目前的設(shè)計(jì)允許容納1.3英寸×1.3英寸的冰棒，兩個主要部件是熔化器和升華器。通過在融化時將冰棒分成三個橫截面，融化器允許單獨(dú)接近冰棒的內(nèi)部、中間和外部核心部分，這最終減少了污染的可能性。位于熔爐頂部的升華器將能夠通過一種稱為預(yù)濃縮的過程對返回地球的材料或樣品殘留物進(jìn)行原位分析。這將減輕傳統(tǒng)上存儲和返回地球的大型樣本所需的復(fù)雜過程。
“據(jù)我所知，MSIS是第一個考慮到空間環(huán)境操作因素而設(shè)計(jì)的冰芯熔化器型儀器，”奇普斯在一封電子郵件中告訴space 。“未來肯定會有更多的發(fā)展，但我認(rèn)為MSIS技術(shù)可以在太空生物學(xué)研究中發(fā)揮關(guān)鍵作用。”

這是1998年伽利略號飛船拍攝的木衛(wèi)二地形的特寫。(Image credit: NASA/JPL-Caltech/SETI Institute)
雖然這項(xiàng)研究提到MSIS“可以為Artemis 3演示做出貢獻(xiàn)”，包括從月球冰中提取生命支持系統(tǒng)所需的氧和氫，但奇普斯指出，“沒有正式安排將MSIS技術(shù)納入太空任務(wù) 。”
如果MSIS有一天能夠?qū)崿F(xiàn)太空任務(wù)，研究人員相信它可以用來幫助我們解決關(guān)于火星地質(zhì)和火山歷史的基本問題，或者對歐羅巴或土衛(wèi)二進(jìn)行濕化學(xué)分析。
目前，MSIS仍在實(shí)驗(yàn)室中，但研究人員已經(jīng)在考慮這種獨(dú)特的冰處理設(shè)備的未來設(shè)計(jì) 。
“我們的下一步是進(jìn)一步表征和改進(jìn)熔化器，以更好地了解和優(yōu)化其性能，”佐治亞理工學(xué)院地球和大氣科學(xué)學(xué)院的助理教授、該研究的合著者克里斯托弗·卡爾博士在一封電子郵件中告訴Space.com 。“將這種原型用于實(shí)際的太空儀器將涉及許多大多數(shù)太空儀器共有的步驟，包括在相關(guān)的極端條件下(寒冷和低壓或真空)測試性能，并確保它能經(jīng)受住太空飛行的嚴(yán)酷考驗(yàn) 。”
“我認(rèn)為強(qiáng)調(diào)這個項(xiàng)目的多學(xué)科性是很重要的，”佐治亞理工學(xué)院的本科生、該研究的合著者卡休斯·突尼斯在一封電子郵件中告訴Space.com 。“我們的工作包括地球/行星科學(xué)、航空航天工程、機(jī)械工程和生物學(xué)等方面的貢獻(xiàn)和考慮。我們希望這項(xiàng)研究能夠增進(jìn)我們對地球和其他行星的集體了解，也讓不同的研究團(tuán)體更容易接觸到冰科學(xué) 。”
冰科學(xué)熔化升華器(MSIS)的研究計(jì)劃在2023年3月的IEEE航空航天會議上展示。