可以使用“化学笔记本电脑”搜索地球以外的生命

研究人员将化学笔记本电脑带到了JPL的Mars Yard，在那里将该设备放置在测试漫游车上。此图显示了化学笔记本电脑和常规笔记本电脑之间的尺寸比较。学分：NASA / JPL-加州理工学院

科学家们开发了一个名为化学笔记本电脑的小型实验室，该实验室可用于搜索地球以外的生命体征。

如果您正在寻找另一个世界上生命的印记，那么您想带些小巧且随身携带的东西。这就是在加利福尼亚州帕萨迪纳市的NASA喷气推进实验室开发的“化学笔记本电脑”背后的理念：微型实验室可以分析与生命相关的材料。

美国宇航局博士后研究员杰西卡·克里默（Jessica Creamer）表示：“如果将这种仪器发送到太空，它将是离开地球的同类仪器中最敏感的设备，并且是第一个能够同时查找氨基酸和脂肪酸的设备。”基于JPL。

就像“星际迷航”中的三阶仪一样，化学笔记本电脑是一个小型的移动实验室，研究人员希望该实验室能够将一天送到另一个行星，如火星或欧罗巴。它的大小大约是普通计算笔记本电脑的大小，但是要厚得多，以便为内部的化学分析组件腾出空间。但是与三阶不同，它必须摄取一个样本来对其进行分析。

JPL的技术专家Fernanda Mora说：“我们的设备是一种化学分析仪，可以像笔记本电脑一样重新编程以执行不同的功能。”该专家正在与JPL的首席研究员Peter Willis合作开发该仪器。“就像在普通笔记本电脑上一样，我们有不同的应用程序可用于不同的分析，例如氨基酸和脂肪酸。”

氨基酸是蛋白质的组成部分，而脂肪酸是细胞膜的关键成分。两者对于生命都是必不可少的，但也可以在非生命来源中找到。化学笔记本电脑也许能够分辨出差异。

寻找什么

氨基酸有两种类型：左撇子和右撇子。就像一个人的左手和右手一样，这些氨基酸彼此互为镜像，但包含相同的成分。一些科学家假设地球上的生命进化为仅使用左撇子氨基酸，因为该标准在生命历史的早期就被采用，就像VHS成为1980年代代替Betamax的视频标准一样。其他世界的生活可能会使用右撇子。

“如果测试发现左手和右手氨基酸的50-50混合物，我们可以得出结论，该样品可能不是生物学来源，” Creamer说。“但是，如果我们发现左侧或右侧有多余的东西，那将是黄金票。到目前为止，这将是其他星球上存在生命的最好证据。”

氨基酸的分析特别具有挑战性，因为左撇子和右撇子的大小和电荷相等。更具挑战性的是开发一种可以在一次分析中查找所有氨基酸的方法。

当笔记本电脑准备寻找脂肪酸时，科学家对酸的碳链长度最感兴趣。这表明存在或存在哪些生物。

怎么运行的

由电池供电的化学笔记本电脑需要液体样品进行分析，而这种样品很难在火星等行星体上获得。该小组与JPL的路德·比格尔（Luther Beegle）合作，采用了“浓缩咖啡机”技术，该技术将样品放入装有液态水的试管中，并加热到212华氏度（100摄氏度）以上。然后，水带着有机分子出来。NASA火星好奇号流动站上的火星样品分析（SAM）仪器套件采用了类似的原理，但是它使用的是无水的热量。

将水样品送入化学笔记本电脑后，该设备通过将样品与荧光染料混合来制备样品，荧光染料将染料附着到氨基酸或脂肪酸上。然后，样品流入设备内部的微芯片，在其中可以将氨基酸或脂肪酸彼此分离。分离通道的末端是检测激光器。这种染料可使研究人员在通过激光时看到与氨基酸或脂肪酸相对应的信号。

在微芯片的“分离通道”内部，已经有化学添加剂与样品混合。这些物种中的一些仅与右手氨基酸相互作用，而另一些仅与左手品种相互作用。这些添加剂将改变左手和右手氨基酸在分离通道中的相对时间，使科学家能够确定样品中氨基酸的“手性”。

由JPL开发的化学笔记本电脑可分析液体样品并检测氨基酸和脂肪酸。这些都是生命必不可少的化学物质。学分：NASA / JPL-加州理工学院

测试以备将来使用

去年，研究人员在JPL的Mars Yard进行了现场测试，将化学笔记本电脑放在测试漫游车上。

“这是我们第一次展示该仪器在实验室环境之外的工作原理。这是展示可在现场操作的完全便携式和自动化仪器的第一步。” Mora说。

JPL的迈克尔·拉塞尔（Michael Russell）表示，在这项测试中，笔记本电脑分析了“绿锈”样本，这是一种矿物，它吸收了其层中的有机分子，并且可能对生命起源至关重要。

威利斯说：“一个最终目标是在火星漫游者之类的航天器上放置一个这样的探测器，因此，对于我们在实验室外的首次测试，我们确实做到了这一点，”威利斯说。

从那时起，Mora一直致力于提高化学笔记本电脑的灵敏度，使其可以检测甚至更少量的氨基酸或脂肪酸。目前，该仪器可以检测出低至万亿分之一的浓度。Mora目前正在测试一种新的激光和检测器技术。

由美国国家航空航天局（NASA）的艾姆斯研究中心（Ames Research Center），加利福尼亚州莫菲特菲尔德（Moffett Field）共同合作，通过美国国家航空航天局（NASA）的行星科学技术通过模拟研究（PSTAR）计划提供的资助，这项试验即将在智利阿塔卡马沙漠进行。

“对于冰冷的世界目标（例如土卫二和欧罗巴），这也可能是一个特别有用的工具。您需要做的只是融化一点冰，您可以对其进行采样并直接进行分析，” Creamer说。

化学笔记本电脑技术也适用于地球。它可以用于环境监测-直接在现场分析样品，而不是将其带回实验室。药物用途可能包括测试药物的内容是否合法或假冒。

Creamer最近在JPL的博士后研究日海报会议上因在该领域的工作而获奖。

NASA的PICASSO计划是该机构位于华盛顿的科学任务部的一部分，为这项研究提供了支持。帕萨迪纳市的加州理工学院为NASA管理JPL。