One of the primary objectives of planetary exploration is the search for signs of life (past, present, or future). Formulating an understanding of the geochemical processes on planetary bodies may allow us to define the precursors for biological processes, thus providing insight into the evolution of past life on Earth and other planets, and perhaps a projection into future biological processes. Several techniques have emerged for detecting biomarker signals on an atomic or molecular level, including laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS), Raman spectroscopy, laser-induced fluorescence spectroscopy (LIF), and attenuated total reflectance Fourier-transform infrared (ATR-FTIR) spectroscopy, each of which addresses complementary aspects of the elemental composition, mineralogy, and organic characterization of a sample. However, given the technical challenges inherent to planetary exploration, having a sound understanding of the data provided from these technologies, and how the inferred insights may be used synergistically is critical for mission success. In this work, we present an in-depth characterization of a set of samples collected during a 28-day Mars analogue mission conducted by the Austrian Space Forum in the Dhofar region of Oman. The samples were obtained under high-fidelity spaceflight conditions and by taking into account the geological context of the test site. The specimens were analyzed using the LIBS/Raman Sensor (LIRS)⁠—a prototype instrument for future exploration of Mars. We present the elemental quantification of the samples obtained from LIBS using a previously developed linear mixture model, and validated by Scanning Electron Microscopy/Energy Dispersive Spectroscopy (SEM/EDS). Moreover, we provide a full mineral characterization obtained using UV Raman spectroscopy and LIF, which was verified through ATR-FTIR. Lastly, we present possible discrimination of organics in the samples using LIF and time-resolved LIF. Each of these methods yields accurate results, with low errors in their predictive capabilities of LIBS (median relative error ranging from 4.5% to 16.2%), and degree of richness in subsequent inferences to geochemical and potential biochemical processes of the samples. The existence of such methods of inference and our ability to understand the limitations thereof is crucial for future planetary missions, not only to Mars and Moon but also for future exoplanetary exploration.

行星探索的主要目标之一是寻找生命迹象（过去、现在或未来）。形成对行星体地球化学过程的理解可能使我们能够定义生物过程的前兆，从而提供对地球和其他行星上过去生命进化的洞察，以及对未来生物过程的预测。已经出现了几种在原子或分子水平上检测生物标志物信号的技术，包括激光诱导击穿光谱 (LIBS)、拉曼光谱、激光诱导荧光光谱 (LIF) 和衰减全反射傅里叶变换红外 (ATR-FTIR)光谱学，每一个都涉及样品的元素组成、矿物学和有机特征的互补方面。然而，鉴于行星探索所固有的技术挑战，充分理解这些技术提供的数据以及如何协同使用推断的见解对于任务成功至关重要。在这项工作中，我们对奥地利空间论坛在阿曼佐法尔地区进行的为期 28 天的火星模拟任务期间收集的一组样本进行了深入表征。样本是在高保真航天条件下并考虑到测试场地的地质背景而获得的。使用 LIBS/拉曼传感器 (LIRS)–?? â????未来火星探索的原型仪器。我们使用先前开发的线性混合模型对从 LIBS 获得的样品进行了元素量化，并通过扫描电子显微镜/能量色散光谱 (SEM/EDS) 验证。此外，我们提供了使用紫外拉曼光谱和 LIF 获得的完整矿物表征，并通过 ATR-FTIR 进行了验证。最后，我们展示了使用 LIF 和时间分辨 LIF 可能区分样品中的有机物。这些方法中的每一种都产生准确的结果，其 LIBS 预测能力的误差较低（中值相对误差范围为 4.5% 至 16.2%），以及随后对样品地球化学和潜在生化过程的推断的丰富程度。这种推理方法的存在以及我们理解其局限性的能力对于未来的行星任务至关重要，不仅是火星和月球，而且是未来的系外行星探索。我们提供了使用紫外拉曼光谱和 LIF 获得的完整矿物表征，并通过 ATR-FTIR 进行了验证。最后，我们展示了使用 LIF 和时间分辨 LIF 可能区分样品中的有机物。这些方法中的每一种都产生准确的结果，其 LIBS 预测能力的误差较低（中值相对误差范围为 4.5% 至 16.2%），以及随后对样品地球化学和潜在生化过程的推断的丰富程度。这种推理方法的存在以及我们理解其局限性的能力对于未来的行星任务至关重要，不仅是火星和月球，而且是未来的系外行星探索。我们提供了使用紫外拉曼光谱和 LIF 获得的完整矿物表征，并通过 ATR-FTIR 进行了验证。最后，我们展示了使用 LIF 和时间分辨 LIF 可能区分样品中的有机物。这些方法中的每一种都产生准确的结果，其 LIBS 预测能力的误差较低（中值相对误差范围为 4.5% 至 16.2%），以及随后对样品地球化学和潜在生化过程的推断的丰富程度。这种推理方法的存在以及我们理解其局限性的能力对于未来的行星任务至关重要，不仅是火星和月球，而且是未来的系外行星探索。我们展示了使用 LIF 和时间分辨 LIF 可能区分样品中的有机物。这些方法中的每一种都产生准确的结果，其 LIBS 预测能力的误差较低（中值相对误差范围为 4.5% 至 16.2%），以及随后对样品地球化学和潜在生化过程的推断的丰富程度。这种推理方法的存在以及我们理解其局限性的能力对于未来的行星任务至关重要，不仅是火星和月球，而且是未来的系外行星探索。我们展示了使用 LIF 和时间分辨 LIF 可能区分样品中的有机物。这些方法中的每一种都产生准确的结果，其 LIBS 预测能力的误差较低（中值相对误差范围为 4.5% 至 16.2%），以及随后对样品地球化学和潜在生化过程的推断的丰富程度。这种推理方法的存在以及我们理解其局限性的能力对于未来的行星任务至关重要，不仅是火星和月球，而且是未来的系外行星探索。以及对样品地球化学和潜在生化过程的后续推断的丰富程度。这种推理方法的存在以及我们理解其局限性的能力对于未来的行星任务至关重要，不仅是火星和月球，而且是未来的系外行星探索。以及对样品地球化学和潜在生化过程的后续推断的丰富程度。这种推理方法的存在以及我们理解其局限性的能力对于未来的行星任务至关重要，不仅是火星和月球，而且是未来的系外行星探索。