火星樣本分析設備

火星樣本分析設備（Sample Analysis at Mars）英文縮寫「SAM」，是火星科學實驗室「好奇號」火星車上的一套儀器，主要用於分析大氣和固體樣本中的有機物和氣體^[1][2]。 它是由美國宇航局戈達德太空飛行中心、與大氣系統跨校實驗室（由法國國家科學研究中心和巴黎各大學聯合運營）相關的法國「大氣、環境暨太空觀測實驗室」、美國蜜蜂機器人技術公司以及許多其他外部合作機構共同開發^[1][3][4]。

應用於火星科學實驗室的火星樣品分析設備。

儀器

火星樣本分析組件

火星樣本分析設備由三種儀器組成：

1. 四極質譜分析器（QMS）檢測從大氣中取樣的氣體或固體樣品加熱釋放出的氣體^[1][5]。
2. 氣相色譜儀（GC）用於將複雜混合物中的單種氣體分離為分子成分，在質量範圍為2-535 道爾頓的質譜儀中分析產生的氣流^[1][5]。
3. 可調諧雷射光譜儀（TLS）精確測量火星大氣層中二氧化碳（CO₂）和甲烷（CH₄）的氧和碳同位素比率以確定它們的地質性或生物性來源^{[1][4][5][6][7]}。

子系統

火星樣本分析設備還有三個子系統：「化學分離和處理實驗室」，用於濃縮和衍生有機分子樣品；「樣品作業系統」（SMS），將火星科學實驗室鑽機輸送的粉末傳送至火星樣本分析設備入口，並倒入74個樣本杯中的一個^[1]。然後，樣本作業系統再將樣本移至烘箱，通過加熱到1000攝氏度釋放氣體^[1][8]；氣泵子系統，則用於淨化分離器和分析儀。

位於密西根大學的空間物理研究實驗室 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）製造了主電源、命令和數據處理單元、閥門及加熱器控制器、燈絲/偏置控制器和高壓模塊。非製冷紅外探測器則由波蘭唯銳科技公司（VIGO System）開發和提供^[9]。

時間表

• 2012年11月9日：一小撮細砂和塵埃成為第一份放入到火星樣本分析設備中的固體火星樣本，該樣本來自一處被稱為石巢的風蝕地面，之前化學與礦物分析儀曾在此進行過樣本礦物分析^[10]。
• 2012年12月3日：美國宇航局報告火星樣本分析設備檢測到水分子、氯和硫，然而，不排除有機化合物可能來自「好奇號」自身的污染^[11][12]。
• 2014年12月16日：美國宇航局報告說，「好奇號」探測車在火星大氣中檢測到可能是局部性的「十倍峰值」甲烷，「20個月內進行了十幾次」的樣本測量結果顯示，2013年末和2014年初甲烷含量有所增加，平均「大氣層甲烷含量為十億分之七」，但在此前後，平均讀數隻約為該水平的十分之一^[13][14]。此外，好奇號探測車分析了從其中一塊名為「坎伯蘭」岩石中鑽取的粉末，在粉末中檢測到高含量的有機化學品，尤其是氯苯^[13][14]。
• 2015年3月24日：美國宇航局報告首次檢測到加熱火星表面沉積物後釋放出的氮。硝酸鹽中的氮處於「固定」狀態，這意味著它是一種可供生物體利用的氧化形式，這一發現支持了古代火星可能適宜生命居住的觀點^[15][16][17]。
• 2015年4月4日：美國宇航局報告了根據「好奇號」探測車上樣品分析設備利用氙和氬同位素對火星大氣進行的研究，測量結果支持了火星早期歷史大氣層「劇烈」散失的推測，並與地球上發現的一些火星隕石中所含的大氣特徵一致^[18]。

火星大氣層中的甲烷測量值
2012年8月至2014年9月，「好奇號」火星車。

火星上甲烷（CH₄）的潛在來源和消失途徑。

「火星岩石中的有機物比較-在「坎伯蘭岩石中氯苯含量要高得多

「坎伯蘭」岩石樣本中的有機物檢測。

「坎伯蘭」岩石的光譜分析（SAM）。

圖集

視頻

採訪火星樣本分析設備首席研究員保羅·麥哈菲。

科學家和工程師使用火星模擬室測試火星樣本分析設備上的部件。

另請查看

• 熱釋氣分析儀 (鳳凰號登陸器)
• 尤里儀