尋找地外生命新技術(shù)：NASA研制“化學(xué)筆記本電腦”

資料圖：化學(xué)電腦筆記本原型機(jī)。

　　如果你想尋找另一個世界的生命跡象，你可能要攜帶一些小的隨身物品。這成為美國國家航空航天局(NASA)噴氣推進(jìn)實驗室(JPL)發(fā)明化學(xué)筆記本電腦的指導(dǎo)思想，它是一種縮小版的實驗室，能分析與生命有關(guān)的樣本。

　　JPL實驗室博士后杰西卡·克里莫表示：“如果這個儀器被送上太空，將成為這類檢測設(shè)備中最敏感的一款，也將成為第一款可同時尋找氨基酸和脂肪酸的儀器。”

　　研究人員希望化學(xué)筆記本電腦能像《星際迷航》中的首次科學(xué)分析儀(Tricorder)那樣，有一天能被發(fā)送到另一個行星如火星或木衛(wèi)二上。它大約是普通筆記本電腦的大小，但是更厚一些，因為里面裝配了一些化學(xué)分析組件。它與Tricorder的不同之處在于，需要攝取樣本并對其進(jìn)行分析。

　　JPL技術(shù)員福爾南達(dá)·莫拉與項目首席皮特·威利斯共同開發(fā)了這個儀器。莫拉說：“它是一款可以因執(zhí)行不同檢測任務(wù)而重新編程的化學(xué)分析儀。比如，它能像普通電腦筆記本那樣，用不同的程序來檢測氨基酸和脂肪酸。”

　　氨基酸是構(gòu)成蛋白質(zhì)的組件，而脂肪酸是細(xì)胞膜的重要組成部分，它們都是生命不可缺少的非生命來源，而化學(xué)筆記本電腦或許能告訴你它們的區(qū)別。

　　用它尋找什么？

　　氨基酸以兩種類型出現(xiàn)，左手型和右手型。正如人的左右手一樣，這些氨基酸互為鏡像，但是包含著同樣的成分。地球上的生命只用到了左手氨基酸，因為在生命歷史的早期就成為標(biāo)準(zhǔn)了。一些科學(xué)家假設(shè)，在其他世界中的生命可能會用到右手型氨基酸。

　　克里莫說，如果測試發(fā)現(xiàn)了左手型和右手型的氨基酸混合物，就可以斷定，這個樣本并非生命的起源。但是一旦發(fā)現(xiàn)了左手型或者右手型氨基酸，可以成為迄今為止其他星球存在生命的證據(jù)。

　　對氨基酸的分析非常具有挑戰(zhàn)性，因為左手型或者右手型的氨基酸版本在大小和電荷上都是等量的。更有挑戰(zhàn)性的是，發(fā)明一種方法在單項分析中查找所有的氨基酸。

　　當(dāng)筆記本設(shè)定為尋找脂肪酸的時候，科學(xué)家最感興趣的是脂肪酸的碳鏈長度，這也是有機(jī)體存在或者曾經(jīng)存在的標(biāo)志。

　　它如何工作？

　　由電池提供電源的“化學(xué)筆記本電腦”需要分析液體樣本，這一類樣本在火星等星體上尤其難得。研究團(tuán)隊聯(lián)合JPL的路德·比格爾將“咖啡機(jī)”技術(shù)應(yīng)用其中，樣本被放入特定通道，與水混合加熱至100攝氏度以上，水流會攜帶有機(jī)分子。火星樣本分析儀器(SAM)被放置在NASA“好奇”號火星探測車上，它也用到了類似的原理，但是用的是熱而非水。

　　一旦水樣本被送入化學(xué)筆記本電腦，儀器會通過摻入一種熒光染料，能指示氨基酸或脂肪酸。樣本一起流入內(nèi)部的微型芯片，氨基酸或者脂肪酸能夠自動分離，在分離管道的尾部是檢測激光。當(dāng)通過激光檢測時，熒光染料可以讓研究人員看到與氨基酸或者脂肪酸有關(guān)的信號。

　　在微型芯片內(nèi)部的“分離通道”中，已經(jīng)添加了混有樣本的化學(xué)添加劑。一些物種只能與右手型氨基酸發(fā)生反應(yīng)，而另一些只能與左手型氨基酸發(fā)生反應(yīng)。這些添加劑會改變不同氨基酸類型在分離通道中的存留時間，進(jìn)而讓科學(xué)家判斷樣本中氨基酸的類型。

　　為未來應(yīng)用做檢測

　　2014年，研究人員將化學(xué)筆記本電腦放在測試火星車中，做了一個區(qū)域性的實驗。莫拉說：“這是第一次將之應(yīng)用于實驗室外的環(huán)境。也是證明其在火星車中運(yùn)行總體可行的第一步。”

　　JPL的米歇爾·魯塞爾幫助提供了供這次測試使用的“綠銹”樣本，它是一種吸收了有機(jī)分子的礦物，可能是重要的生命起源。威利斯說：“我們的終極目標(biāo)是將這個儀器放在火星探測車上，所以第一次實驗室外的測試也是這么做的。”

　　從那時起，莫拉一直致力于改進(jìn)化學(xué)電腦筆記本的工作敏感性，以便能檢測到更少量的氨基酸或者脂肪酸。現(xiàn)在，這款儀器能夠測量濃度低于萬億分之一的樣本。而莫拉正在測試一種新型的激光探測器技術(shù)。

　　接下來的測試將在智利的阿塔卡瑪沙漠進(jìn)行，測試經(jīng)費(fèi)來自NASA行星科學(xué)與技術(shù)模擬研究項目的一筆資助。

　　克里默表示，這可能是對于尋找土衛(wèi)二冰雪世界目標(biāo)的重要應(yīng)用工具，你只需要融化一點點雪，就可以直接作為樣本進(jìn)行分析了。

　　目前，化學(xué)筆記本電腦技術(shù)在地球上已經(jīng)有所應(yīng)用：它可以用來檢測環(huán)境變化，直接在檢測地點分析樣本就行了，而不需要再將樣本帶回實驗室；它還能測出藥物的成分是合法還是假冒的。

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