на данный момент, как сообщается в издании Carbon, ученые Массачусетского технологического университета создали методику, которая окажет помощь марсоходу не так долго осталось ждать и неинвазивно идентифицировать отложения, каковые достаточно неизменны и сохраняют большую часть собственного начального состава. Такие «нетронутые» образцы дают ученым лучший шанс узнать показатели прошедшей судьбе, если они существуют, в отличие от горных пород, история которых была стерта геологическими процессами, такими как чрезмерное нагревание или радиационное повреждение.Спектроскопия на МарсеМетодика команды сосредоточена на новом способе интерпретации результатов спектроскопии комбинационного рассеяния света, распространенного неразрушающего процесса, что геологи используют для определения состава древних горных пород.
Среди собственного набора научных инструментов марсоход 2020 года включает SHERLOC (Сканирование жилых сред при помощи комбинационного рассеяния и люминесценции света для органических и веществ), инструмент, что будет получать спектры комбинационного рассеяния от образцов на поверхности Марса или чуть ниже нее. SHERLOC будет иметь серьёзное значение для определения того, существовала ли когда-либо жизнь на Марсе.Рамановская спектроскопия измеряет маленькие колебания атомов в молекулах данного материала.
К примеру, графит складывается из очень упорядоченного размещения атомов углерода. Связи между этими атомами углерода естественным образом колеблются с частотой, которую ученые смогут измерить, фокусируя лазерный луч на поверхности графита.Вследствие того что молекулы и атомы колеблются на разных частотах в зависимости от того, с чем они связаны, рамановская спектроскопия разрешает ученым идентифицировать главные нюансы состава примера.
Что еще более очень важно, этот метод может узнать, содержит ли пример углеродистые вещества — это первый показатель того, что пример также может содержать показатели судьбы.Но Роджер Саммонс, профессор наук о Земле, атмосфере и планетах Массачусетского технологического университета, говорит, что химическая картина, которую ученые до сих пор имели возможность различить при помощи рамановской спектроскопии, была пара нечеткой. К примеру, спектр комбинационного рассеяния, полученный для куска угля на Земле, вероятно очень похож на спектр органической частицы в метеорите, что первоначально был создан в космосе.
«У нас нет способа с уверенностью отличить органическое вещество, которое когда-то было биологическим по происхождению, от органического вещества, забранного в следствии какого-либо другого химического процесса», — говорит Саммонс.Но Никола Ферралис, отдела и инженерии научный сотрудник материаловедения Массачусетского технологического университета, отыскал скрытые изюминки в спектрах комбинационного рассеяния, каковые смогут дать более осознанное представление о химическом составе примера.
В частности, исследователи смогли оценить соотношение атомов и углерода водорода по субструктуре пиков в спектрах комбинационного рассеяния. Это очень важно, по обстоятельству того, что чем больше нагрева испытала какая-либо порода, тем больше изменяется органическое вещество, к примеру, из-за потери водорода в форме метана.Усовершенствованный метод разрешает ученым более совсем правильно трактовать значение существующих спектров комбинационного рассеяния и не так долго осталось ждать оценивать соотношение водорода и углерода, тем самым идентифицируя самые нетронутые древние образцы горных пород для грядущего изучения.
Саммонс говорит, что это также может оказать помощь ученым и инженерам, трудящимся с инструментом SHERLOC на марсоходе 2020 года, сосредоточиться на идеальных марсианских примерах.«Это может оказать помощь решить, какие конкретно конкретно образцы будут заархивированы марсоходом 2020 года», — говорит Саммонс. «Он будет искать органические вещества, сохранившиеся в отложениях, и это разрешит более осознанно отбирать образцы для потенциального возвращения на Землю».Подметить скрытые вершиныРамановский спектр есть колебанием молекулы или атома в ответ на лазерный свет.
Простой спектр примера, содержащего органическое вещество, есть кривой с двумя главными пиками — одним широким и более острым и более узким пиком. Исследователи ранее назвали широкий пик полосой сейчас (неупорядоченной), вследствие того что колебания в данной области коррелируют с атомами углерода, каковые имеют неупорядоченный состав и связаны с любым числом вторых элементов.
Второй, более узкий пик — это полоса G (графит), которая как правило связана с более упорядоченным размещением углерода, например, в графитовых материалах.Ферралис, трудясь с примерами древних отложений, исследуемых в лаборатории Саммонса, идентифицировал субструктуры в пределах основной полосы D, каковые напрямую связаны с числом водорода в примере. Иначе говоря чем выше эти субпики, тем больше водорода — это показатель того, что пример был достаточно менее поменян и его начальный состав лучше сохранился.
Чтобы проверить эту новую интерпретацию, команда попыталась применить рамановскую спектроскопию и ее аналитическую технику к примерам отложений, состав которых был уже известен. Они забрали дополнительные образцы ветхого керогена — фрагментов органического вещества в осадочных породах — от команды из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, которая в 1980-х годах использовала кропотливые, кропотливые химические методы для верного определения отношения водорода к количеству водорода. углерод.
Команда не так долго осталось ждать оценила то же соотношение, вначале используя спектроскопию комбинационного рассеяния для спектров различных образцов керогена, а затем используя личный метод для интерпретации пиков в каждом спектре. Соотношение водорода и углерода в команде близко соответствовало исходным отношениям.«Это показывает, что отечественный метод надежен, и нам не нужно проводить безумную или неосуществимую химическую очистку, для получения точного ответа», — говорит Саммонс.Нанесение на карту окаменелости
Сделав еще один движение, исследователи задались вопросом, смогут ли они использовать собственную технику для составления карты состава микроскопической окаменелости, которая как правило содержит так мало углерода, что ее невозможно отыскать хорошими химическими методами.«Нам было интересно, можем ли мы нанести на карту одну микроскопическую окаменелость и посмотреть, сохранились ли какие-либо химические различия?» Вызов говорит.Чтобы ответить на этот вопрос, команда забрала микроскопическую окаменелость протиста — ветхого одноклеточного организма, что имел возможность мнить собой несложную водоросль или ее хищника. Ученые заключили , что такие окаменелости когда-то имели биологическое происхождение, легко по их внешнему виду и сходству с сотнями вторых образцов в летописи окаменелостей.
Команда использовала рамановскую спектроскопию для измерения ядерных колебаний во всем ископаемом с субмикронным разрешением, а затем проанализировала полученные спектры при помощи собственной новой аналитической техники. Затем они создали химическую карту на базе собственного анализа.«Ископаемые остатки испытали одну и ту же термическую историю везде, и все же мы осознали, что клеточная стенка и содержимое клетки содержат больше водорода, чем матрица клетки или ее внешний вид», — говорит Саммонс. «Для меня это свидетельство биологии. Возможно, это не убедит всех, но это громадное улучшение в случае если сравнивать с тем, что было у нас раньше».
В конечном счете, Саммонс говорит, что, не считая обнаружения многообещающих образцов на Марсе, метод группы окажет помощь палеонтологам понять собственную биологическую эволюцию Земли.«Нас интересует ветшайшее органическое вещество, сохранившееся на планете, которое может поведать нам кое-что о физиологии самых ранних форм клеточной судьбе на Земле», — говорит Саммонс. «Мы сохраняем веру понять, например, в то время, в то время, когда в первоначальный раз показался биологический углеродный цикл, что у нас имеется на данный момент на Земле?
Как он развивался с течением времени? Этот метод в конечном итоге окажет помощь нам найти органическое вещество, которое минимально поменяно, чтобы помогите нам выяснить больше о том, из чего были сделаны организмы и как они трудились ».