Naarmate ruimtemissies dieper het buitenste zonnestelsel ingaan, wordt de behoefte aan compacte, hulpbronnenefficiënte en nauwkeurige analytische hulpmiddelen belangrijker. Vooral omdat wetenschappers blijven jagen op buitenaards leven en bewoonbare planeten of manen.
Een team van de Universiteit van Maryland heeft een nieuw instrument ontwikkeld dat speciaal is afgestemd op de behoeften van ruimtemissies NASA. Hun op laser gebaseerde minianalyzer is aanzienlijk kleiner, maar toch hulpbronnenefficiënt, zonder afbreuk te doen aan de kwaliteit van het vermogen om monsters van planetair materiaal en potentiële biologische activiteit in situ te analyseren.
Het instrument weegt minder dan 8 kg en is een fysiek verkleinde combinatie van twee belangrijke hulpmiddelen voor het detecteren van tekenen van leven en het bepalen van de samenstelling van materialen: een gepulste ultraviolette laser, die kleine hoeveelheden materiaal uit een planetair monster verwijdert, en de Orbitrap-analysator, die gegevens levert over de chemische samenstelling van de bestudeerde materialen vanuit hoge resolutie.
"Orbitrap is oorspronkelijk gebouwd voor commercieel gebruik", legt hoofdonderzoeker Ricardo Arevalo uit. - Je vindt ze in medische en farmaceutische laboratoria. Die in mijn eigen lab weegt meer dan 180 kg, dus behoorlijk groot, en het kostte ons 8 jaar om een prototype te maken dat effectief in de ruimte kon worden gebruikt. Het is veel kleiner en minder arbeidsintensief."
Het nieuwe apparaat van het team verkleint de originele Orbitrap door deze te combineren met Laser Desorption Mass Spectrometry (LDMS), een technologie die nog niet is gebruikt in een buitenaardse planetaire omgeving. Het instrument heeft dezelfde voordelen als zijn grotere voorgangers, maar is vereenvoudigd voor ruimteverkenning en in-situ analyse van planetaire materialen.
Vanwege zijn lage massa en minimale stroomvereisten kan het worden opgeslagen en onderhouden aan boord van ruimtemissies, en ааліз oppervlak van een planeet of substantie zal minder opdringerig worden en dus veel minder waarschijnlijk het monster verontreinigen of beschadigen. “Het mooie is dat alles wat geïoniseerd kan worden geanalyseerd kan worden. Als we een laserstraal op een ijsmonster richten, zullen we de samenstelling ervan bepalen en biosignaturen zien, zei Ricardo Arevalo. – Dit instrument heeft een hoge massaresolutie en nauwkeurigheid.
De lasercomponent van de miniversie van de LDMS Orbitrap geeft onderzoekers ook toegang tot grotere en complexere verbindingen. Kleinere organische verbindingen zoals aminozuren zijn bijvoorbeeld dubbelzinnige markers van levensvormen. "Aminozuren kunnen abiotisch worden geproduceerd, wat betekent dat ze niet noodzakelijkerwijs een bewijs van leven zijn. meteorieten, waarvan er vele rijk zijn aan aminozuren, zouden naar het oppervlak van de planeet kunnen vallen en abiotische organische stoffen naar de oppervlakte kunnen brengen, zei Arevalo. "Met de laser kunnen we grotere en complexere organische stoffen bestuderen die de meest waarschijnlijke biosignaturen kunnen vertonen."
Het LDMS Orbitrap-minisysteem zal nuttig zijn bij toekomstige missies gericht op het detecteren van leven (bijv. Enceladus Orbilander), of in oppervlakteonderzoek maanden (programma NASA Artemis). De wetenschappers hopen hun apparaat de komende jaren de ruimte in te sturen en in de faciliteit in te zetten. "Ik zie dit prototype als een voorloper van andere toekomstige instrumenten op basis van LDMS en Orbitrap," zei Arevalo. "Ons Orbitrap LDMS-mini-instrument heeft het potentieel om de manier waarop we planetaire oppervlaktegeochemie en astrobiologie bestuderen aanzienlijk te verbeteren."
Ook interessant: