許多人可能還記得近20年前那個激動人心的時刻，當(dāng)時美國宇航局成功發(fā)射了“信使號”（水星表面、空間環(huán)境、地球化學(xué)和測距）水星軌道探測器，以期研究水星——太陽系中最小、最少被探測的星球——的特性和環(huán)境（主要化學(xué)成分）。“信使號”搭載了許多科學(xué)儀器，例如由紫外-可見（UV/VIS）和可見/紅外光譜儀（VIS/IR）組成的水星大氣與表面成分光譜儀（MASCS），它經(jīng)過優(yōu)化可以觀測0.3-1.45 μm波段（33,000 – 6,900 cm^-1）微弱的大氣輻射和表面反射。

“信使號”的X射線衍射數(shù)據(jù)表明，火山表面含有高豐度的鎂和鈣（大概以硫化物的形式存在）。由于水星的晝側(cè)溫度很高，故只獲取了有限的硫化物光譜反射數(shù)據(jù)（來自于夜側(cè)）。為了更好地了解可能存在的情況，德國航空航天中心（DLR）（德國柏林）行星光譜學(xué)實驗室（PSL）的一個專門小組——行星輻射實驗室（PEL），在實驗中構(gòu)建出新鮮和加熱的硫化錳（MnS）、硫化鈣（CaS）和硫化鎂（MgS）樣品在可見光和近紅外區(qū)的光譜反射數(shù)據(jù)。這些光譜已被用于解讀來自“信使號”任務(wù)的光譜。預(yù)測的光譜特征幫助對水星表面的硫化物沉積進行了定位，并識別出形成獨特的水星“空洞”構(gòu)造的物質(zhì)。

行星光譜學(xué)實驗室（PSL）的光譜反射數(shù)據(jù)來自于高端的布魯克VERTEX 80v真空FT-IR光譜儀，可以在高溫和真空條件下測量各種類型的行星物質(zhì)從紫外到遠(yuǎn)紅外寬波段（50,000 cm-1to 5 cm^-1）的發(fā)射率、雙向反射率和透射率。換言之，VERTEX 80v能夠模擬水星的自然環(huán)境來測量模擬樣品。VERTEX 80v的全真空光學(xué)臺，可使光譜測試不受實驗室空氣干擾。專用的樣品架和樣品池允許在寬角度范圍內(nèi)測量反射率，通過準(zhǔn)直光束準(zhǔn)確測量透射率，或者需要時還可以在空氣或惰性氣體中開展分析。

2018年，歐洲空間局（ESA）和日本宇航研究開發(fā)機構(gòu)（JAXA）聯(lián)合啟動了“BepiColombo”號水星探測任務(wù)（以意大利數(shù)學(xué)家和工程師Giuseppe Bepi Colombo教授的名字命名），以研究水星的化學(xué)成分、地質(zhì)物理、大氣、磁層和歷史。它將經(jīng)歷7年的旅程，于2025年底抵達(dá)水星軌道，開始為期一年的預(yù)定任務(wù)并收集數(shù)據(jù)。“BepiColombo”號所搭載的MERTIS（水星輻射計和熱紅外光譜儀）是一種成像光譜儀；它將測定7-14 μm（1,400 – 700 cm-1）中紅外波段的高光譜數(shù)據(jù)，從而確定水星表面的礦物成分。解讀這些發(fā)射光譜需要一個龐大的模擬物質(zhì)數(shù)據(jù)庫。PEL同樣使用布魯克VERTEX 80v真空FTIR光譜儀，在典型的水星溫度下，采集了粉狀和塊狀材料的發(fā)射率數(shù)據(jù)。我們都期待著“BepiColombo”號將發(fā)送回的偉大發(fā)現(xiàn)。

 BepiComlombo號，圖片來自歐洲空間局（ESA）

歐洲行星科學(xué)平臺Europlanet近日推出了“Europlanet 2024 RI”項目，旨在開放世界最大行星模擬和分析設(shè)施網(wǎng)絡(luò)的訪問。由于具備全球獨一無二的、利用布魯克VERTEX 80v和眾多定制化采樣附件在極端條件下獲取光譜的能力，DLR在該項目中發(fā)揮了核心作用，吸引了眾多科學(xué)界的訪客（如來自NASA的訪客）。通過“Europlanet 2024 RI”項目，DLR將擴展其真空下低溫FT-IR光譜的能力，從而能夠支持ESA即將啟動的“JUICE”任務(wù)，“JUICE”號將探測木星系統(tǒng)（冰衛(wèi)星）。布魯克對于未來也能為所有這些令人激動的外太空探測任務(wù)做貢獻而深感自豪！