تحليل العينات على المريخ

نظام تحليل العينات على المريخ ( SAM ) هو مجموعة من الأجهزة الموجودة على متن مركبة كيوريوسيتي التابعة لمختبر علوم المريخ . وقد قامت هذه المجموعة بتحليل المواد العضوية والغازات من عينات الغلاف الجوي والعينات الصلبة. ^{[ 1 ] [ 2 ]} وقد طُوّر هذا النظام من قِبل مركز غودارد لرحلات الفضاء التابع لوكالة ناسا ، ومختبر الغلاف الجوي والمحيطات ورصد الفضاء (LATMOS) التابع لمختبر الأنظمة الجوية المشترك بين الجامعات (LISA) (الذي يُشغّله المركز الوطني الفرنسي للبحث العلمي وجامعات باريس )، وشركة هاني بي للروبوتات ، بالإضافة إلى العديد من الشركاء الخارجيين الآخرين. ^{[ 1 ] [ 3 ] [ 4 ]}

تتكون مجموعة أدوات SAM من ثلاثة أجهزة:

1. يكشف مطياف الكتلة الرباعي الأقطاب (QMS) عن الغازات المأخوذة من الغلاف الجوي أو تلك المنبعثة من العينات الصلبة عن طريق التسخين. ^{[ 1 ] [ 5 ]}
2. يُستخدم جهاز كروماتوغرافيا الغاز (GC) لفصل الغازات الفردية من خليط معقد إلى مكونات جزيئية. ويتم تحليل تدفق الغاز الناتج في مطياف الكتلة بنطاق كتلة يتراوح بين 2 و535 دالتون . ^{[ 1 ] [ 5 ]}
3. يقوم مطياف الليزر القابل للضبط (TLS) بإجراء قياسات دقيقة لنسب نظائر الأكسجين والكربون في ثاني أكسيد الكربون (CO₂ ₎ والميثان ( CH₄ ₎ في الغلاف الجوي ، وذلك للتمييز بين أصلهما الجيوكيميائي أو البيولوجي . ^{[ 1 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]}

يتكون نظام SAM من ثلاثة أنظمة فرعية: مختبر الفصل والمعالجة الكيميائية، لإثراء واشتقاق الجزيئات العضوية في العينة؛ ونظام معالجة العينات (SMS) لنقل المسحوق المُستخرج من مثقاب MSL إلى مدخل SAM ثم إلى أحد أكواب العينات الـ 74. ^{[ 1 ]} بعد ذلك، ينقل نظام معالجة العينات العينة إلى فرن SAM لإطلاق الغازات عن طريق التسخين حتى 1000  درجة مئوية؛ ^{[ 1 ] [ 8 ]} ونظام المضخة لتنظيف الفواصل وأجهزة التحليل. من بين أكواب العينات الـ 74، يُستخدم 6 أكواب للمعايرة، و9 أكواب مخصصة لتجارب الكيمياء الرطبة، و59 كوبًا جافًا للاستخدام القياسي (في تجارب تحليل الغازات المنبعثة). ^{[ 9 ] [ 10 ]} أكواب العينات الرطبة والجافة مُخصصة للاستخدام لمرة واحدة فقط لمنع التلوث. تم استخدام 29 كوبًا جافًا بحلول فبراير 2017. ^{[ 11 ]} هناك نوعان من تجارب الكيمياء الرطبة، هيدروكسيد رباعي ميثيل الأمونيوم (TMAH؛ كوبان) و N- ميثيل- N- ( ثالثي بوتيل ثنائي ميثيل سيليل) ثلاثي فلورو أسيتاميد ( MTBSTFA ؛ 7 أكواب)، وقد تم استخدام كوب واحد من TMAH و3 أكواب من MTBSTFA اعتبارًا من يناير 2025. ^{[ 12 ]}

قام مختبر أبحاث فيزياء الفضاء بجامعة ميشيغان ببناء وحدة التغذية الرئيسية للطاقة، ووحدة معالجة الأوامر والبيانات، ووحدة التحكم بالصمامات والسخانات، ووحدة التحكم بالفتيل/التحيز، ووحدة الجهد العالي. وقد طورت شركة VIGO Photonics البولندية أجهزة الكشف بالأشعة تحت الحمراء غير المبردة وقدمتها. ^{[ 13 ]}

• 9 نوفمبر 2012: أصبحت حفنة من الرمل الناعم والغبار أول عينة صلبة من المريخ تُودع في جهاز SAM. جاءت العينة من بقعة من المواد التي حملتها الرياح تُسمى روكنيست ، والتي سبق أن وفرت عينة للتحليل المعدني بواسطة جهاز CheMin . ^{[ 14 ]}
• 3 ديسمبر 2012: أفادت وكالة ناسا أن جهاز SAM رصد جزيئات الماء والكلور والكبريت في التربة. ومع ذلك ، لم يُستبعد وجود دلائل على مركبات عضوية باعتبارها تلوثًا من المركبة الفضائية كيوريوسيتي نفسها. ^{[ 15 ] [ 16 ]}
• في 16 ديسمبر 2014، أفادت وكالة ناسا أن مركبة كيوريوسيتي الجوالة رصدت ارتفاعًا حادًا، يُرجح أنه موضعي، في كمية غاز الميثان في الغلاف الجوي للمريخ في فوهة غيل. وأظهرت قياسات العينات التي أُجريت "اثنتي عشرة مرة على مدار 20 شهرًا" زيادات في أواخر عام 2013 وأوائل عام 2014، بمتوسط ​​"7 أجزاء من الميثان لكل مليار في الغلاف الجوي". قبل ذلك وبعده، بلغ متوسط ​​القراءات حوالي عُشر هذا المستوى. ^{[ 17 ] [ 18 ]} إضافةً إلى ذلك، رُصدت مستويات عالية من المواد الكيميائية العضوية ، ولا سيما الكلوروبنزين ، في مسحوق مُستخرج من إحدى الصخور، المسماة " كمبرلاند "، والتي حللتها مركبة كيوريوسيتي الجوالة. ^{[ 17 ] [ 18 ]}
• ٢٤ مارس ٢٠١٥: أعلنت وكالة ناسا عن أول رصد للنيتروجين المنبعث بعد تسخين الرواسب السطحية على كوكب المريخ. يوجد النيتروجين في النترات في حالة "ثابتة"، أي أنه في شكل مؤكسد يمكن للكائنات الحية استخدامه . يدعم هذا الاكتشاف فكرة أن المريخ القديم ربما كان صالحًا للحياة . ^{[ ١٩ ] [ ٢٠ ] [ ٢١ ]}
• 4 أبريل 2015: نشرت وكالة ناسا دراسات، استنادًا إلى قياسات أجراها جهاز تحليل العينات على المريخ (SAM) على متن مركبة كيوريوسيتي الجوالة ، حول الغلاف الجوي للمريخ باستخدام نظائر الزينون والأرجون . وقد دعمت النتائج فرضية فقدان "كبير" للغلاف الجوي في المراحل المبكرة من تاريخ المريخ ، وتوافقت مع بصمة الغلاف الجوي الموجودة في أجزاء من الغلاف الجوي المأخوذة من بعض النيازك المريخية التي عُثر عليها على الأرض. ^{[ 22 ]}
• 9 سبتمبر 2020: تم إجراء أول تجربة كيميائية رطبة لمركب TMAH. ^{[ 23 ]}
• 15 نوفمبر 2020: تمكن علماء ناسا، بمن فيهم جوانا ف. كلارك، من محاكاة تربة المريخ باستخدام برنامج SAM، على الأرض تحت اسم JSC-Rocknest، والذي يُستخدم في سلسلة من الاختبارات، بما في ذلك تسخينه إلى درجات حرارة مختلفة لتحديد معدل إعادة امتصاص الماء وقدرته على التحلل إلى مركبات ضرورية لظروف معيشية صالحة. ^{[ 24 ]}
• 1 نوفمبر 2021: أفاد علماء الفلك باكتشاف جزيئات عضوية ، بما في ذلك حمض البنزويك والأمونيا ومركبات أخرى غير معروفة ذات صلة، وذلك في عملية "هي الأولى من نوعها" تعتمد على أجهزة SAM. ^{[ 25 ] [ 26 ]}
• 21 أبريل 2026: أفاد العلماء باكتشاف أكثر من 20 جزيئًا عضويًا من تجربة TMAH لعام 2020. ^{[ 27 ]}

قياسات الميثان في الغلاف الجوي للمريخ بواسطة مركبة كيوريوسيتي الجوالة (أغسطس 2012 إلى سبتمبر 2014).

الميثان (CH4 ₎ على المريخ - المصادر والمصارف المحتملة.

مقارنة المواد العضوية في صخور المريخ - كانت مستويات الكلوروبنزين أعلى بكثير في عينة الصخور " كمبرلاند ".

الكشف عن المواد العضوية في عينة الصخور " كمبرلاند ".

التحليل الطيفي (SAM) لصخور "كمبرلاند" .

• محلل الغازات الحرارية والمتطورة (مركبة الهبوط فينيكس)
• آلة يوري

• تحليل العينات على سطح المريخ - ناسا
• تم تحميل نظام SAM في المركبة الجوالة - ناسا
• مجموعة أدوات SAM، بدون ألواح جانبية