O-PTIR光热红外光谱技术助力火星岩石有机物分析

老柏林

美国宇航局的科学家近日开发出一种名为 O-PTIR 的光热红外光谱技术，这项技术有望在未来的太空岩石分析中发挥重要作用，能够高效识别不同成分，并对有机物具有高灵敏度。
2024年，“毅力号”火星车在火星上采集到一块名为“蓝宝石峡谷”的岩石样本，因其具有斑点状纹理而引起科学界的关注。这块岩石以红色泥岩为基底，表面散布着浅色斑点和暗色轮廓，外观类似豹纹。科学家认为，这些斑点可能蕴藏着与火星古代生命和有机化学相关的重要信息。
为了提升未来火星探测器对岩石样本的分析能力，从而加快对古代生命痕迹的搜寻和火星有机化学的研究，来自美国宇航局喷气推进实验室与加州理工学院的研究人员合作，开发了 O-PTIR 光热红外光谱技术。
为测试该技术的分析效果，研究人员选择了一块外观与“蓝宝石峡谷”岩石相似的地球玄武岩样本。研究人员 Nicholas Heinz 在亚利桑那州塞多纳徒步期间偶然发现了这块带有斑点的岩石，并将其带回实验室进行研究。
研究团队所采用的 O-PTIR 技术利用两束激光协同工作。第一束激光用于加热材料表面，激发与其光波长相关的微弱热振动；第二束激光则用于测量这些振动的变化，从而获取材料的化学特征信息。研究结果显示，O-PTIR 技术能够在极短的时间内完成完整光谱采集，并以高空间分辨率区分岩石主体与暗色包裹体，显著提高了分析效率和敏感度。
目前，O-PTIR 技术不仅已用于包括 2024 年某项任务在内的设备清洁度检测，还在地质与火星样本分析中展现出广阔前景。研究团队正与相关科学团队合作，将该技术应用于模拟火星环境下藻类微化石的检测，为未来火星样本返回后寻找生命痕迹提供方法支持。