Kun avaruustehtävät siirtyvät syvemmälle ulompaan aurinkokuntaan, kompaktien, resurssitehokkaiden ja tarkkojen analyyttisten työkalujen tarve tulee kriittisemmäksi. Varsinkin kun tiedemiehet jatkavat maan ulkopuolisen elämän ja asumiskelpoisten planeettojen tai kuuiden metsästämistä.
Marylandin yliopiston tiimi on kehittänyt uuden instrumentin, joka on räätälöity erityisesti avaruustehtävien tarpeisiin NASA. Niiden laserpohjainen minianalysaattori on huomattavasti pienempi, mutta silti resurssitehokas vaarantamatta sen kykyä analysoida planeettamateriaalinäytteitä ja mahdollista biologista aktiivisuutta in situ.
Laite painaa alle 8 kg ja on fyysisesti pelkistetty yhdistelmä kahdesta tärkeästä työkalusta elämänmerkkien havaitsemiseen ja materiaalien koostumuksen määrittämiseen: pulssi ultraviolettilaserista, joka poistaa pieniä määriä materiaalia planeettanäytteestä, ja Orbitrap-analysaattorista, joka toimittaa korkealla resoluutiolla tietoa tutkittujen materiaalien kemiallisesta koostumuksesta.
"Orbitrap rakennettiin alun perin kaupalliseen käyttöön", selittää johtava tutkija Ricardo Arevalo. - Löydät niitä lääketieteellisistä ja farmaseuttisista laboratorioista. Omassa laboratoriossani oleva painaa yli 180 kg, joten se on melko iso, ja meillä kesti 8 vuotta tehdä prototyyppi, jota voitaisiin käyttää tehokkaasti avaruudessa. Se on paljon pienempi ja vähemmän resurssiintensiivinen."
Ryhmän uusi laite pienentää alkuperäistä Orbitrapia yhdistämällä sen laserdesorptiomassaspektrometriaan (LDMS), tekniikkaan, jota ei ole vielä käytetty maan ulkopuolisessa planeettaympäristössä. Laitteessa on samat edut kuin sen suuremmilla edeltäjillä, mutta se on yksinkertaistettu avaruustutkimukseen ja planeettamateriaalien in situ -analyysiin.
Pienen massansa ja minimaalisen tehotarpeensa ansiosta sitä voidaan säilyttää ja huoltaa avaruustehtävissä ja analyysi planeetan tai aineen pinnasta tulee vähemmän tunkeileva ja siten paljon vähemmän todennäköistä, että se saastuttaa tai vahingoittaa näytettä. ”Hyvä asia on, että kaikki, mikä voidaan ionisoida, voidaan analysoida. Jos suuntaamme lasersäteen jäänäytteeseen, määritämme sen koostumuksen ja näemme biosignatuureja, sanoi Ricardo Arevalo. – Tällä instrumentilla on korkea massaresoluutio ja tarkkuus.
LDMS Orbitrapin miniversion laserkomponentti mahdollistaa myös tutkijoiden pääsyn suurempiin ja monimutkaisempiin yhdisteisiin. Pienemmät orgaaniset yhdisteet, kuten esimerkiksi aminohapot, ovat elämänmuotojen moniselitteisiä merkkejä. "Aminohappoja voidaan tuottaa abioottisesti, mikä tarkoittaa, että ne eivät välttämättä ole todiste elämästä. Meteoriitit, joista monet sisältävät runsaasti aminohappoja, voivat pudota planeetan pinnalle ja kuljettaa abioottisia orgaanisia aineita pintaan, Arevalo sanoi. "Laserin avulla voimme tutkia suurempia ja monimutkaisempia orgaanisia aineita, jotka voivat näyttää todennäköisimpiä biosignatuureja."
LDMS Orbitrap -minijärjestelmästä on hyötyä tulevissa tehtävissä, joissa pyritään havaitsemaan elämää (esim. Enceladus Orbilander) tai pintatutkimuksessa kuukaudet (ohjelmoida NASA Artemis). Tiedemiehet toivovat voivansa lähettää laitteensa avaruuteen ja ottaa sen käyttöön laitoksessa muutaman seuraavan vuoden aikana. "Näen tämän prototyypin edeltäjänä muille tulevaisuuden instrumenteille, jotka perustuvat LDMS:ään ja Orbitrapiin", Arevalo sanoi. "Orbitrap LDMS -miniinstrumentillamme on potentiaalia parantaa merkittävästi tapaa, jolla tutkimme planeettojen pintageokemiaa ja astrobiologiaa."
Mielenkiintoista myös: