Etter hvert som romoppdrag beveger seg dypere inn i det ytre solsystemet, blir behovet for kompakte, ressurseffektive og nøyaktige analytiske verktøy mer kritisk. Spesielt siden forskere fortsetter å jakte på utenomjordisk liv og beboelige planeter eller måner.
Et team fra University of Maryland har utviklet et nytt instrument spesielt skreddersydd for behovene til romoppdrag NASA. Deres laserbaserte minianalyzer er betydelig mindre, men likevel ressurseffektiv, uten at det går på bekostning av kvaliteten på dens evne til å analysere prøver av planetarisk materiale og potensiell biologisk aktivitet in situ.
Instrumentet veier mindre enn 8 kg og er en fysisk redusert kombinasjon av to viktige verktøy for å oppdage tegn på liv og bestemme sammensetningen av materialer: en pulserende ultrafiolett laser, som fjerner små mengder materiale fra en planetarisk prøve, og Orbitrap-analysatoren, som leverer data om den kjemiske sammensetningen av de studerte materialene fra høy oppløsning.
"Orbitrap ble opprinnelig bygget for kommersiell bruk," forklarte hovedforsker Ricardo Arevalo. – Du finner dem i medisinske og farmasøytiske laboratorier. Den i mitt eget laboratorium veier over 180 kg, så den er ganske stor, og det tok oss 8 år å lage en prototype som kunne brukes effektivt i verdensrommet. Det er mye mindre og mindre ressurskrevende."
Teamets nye enhet skalerer ned den originale Orbitrap ved å kombinere den med Laser Desorption Mass Spectrometry (LDMS), en teknologi som ennå ikke har blitt brukt i et utenomjordisk planetarisk miljø. Instrumentet har de samme fordelene som sine større forgjengere, men er forenklet for romutforskning og in-situ analyse av planetariske materialer.
På grunn av dens lave masse og minimale kraftbehov, kan den lagres og vedlikeholdes om bord i romoppdrag, og analyse overflaten av en planet eller et stoff vil bli mindre påtrengende og dermed mye mindre sannsynlighet for å forurense eller skade prøven. "Det gode er at alt som kan ioniseres kan analyseres. Hvis vi retter en laserstråle mot en isprøve, vil vi bestemme sammensetningen og se biosignaturer, sa Ricardo Arevalo. – Dette instrumentet har høy masseoppløsning og nøyaktighet.
Laserkomponenten i miniversjonen av LDMS Orbitrap lar også forskere få tilgang til større og mer komplekse forbindelser. Mindre organiske forbindelser som aminosyrer, for eksempel, er tvetydige markører for livsformer. "Aminosyrer kan produseres abiotisk, noe som betyr at de ikke nødvendigvis er bevis på liv. Meteoritter, hvorav mange er rike på aminosyrer, kan falle til planetens overflate og levere abiotiske organiske stoffer til overflaten, sa Arevalo. "Laseren lar oss studere større og mer komplekse organiske stoffer som kan vise de mest sannsynlige biosignaturene."
LDMS Orbitrap minisystem vil være nyttig i fremtidige oppdrag rettet mot å oppdage liv (f. Enceladus Orbilander), eller i overflateforskning måneder (program NASA Artemis). Forskerne håper å sende enheten sin ut i verdensrommet og distribuere den ved anlegget i løpet av de neste årene. "Jeg ser denne prototypen som en forløper for andre fremtidige instrumenter basert på LDMS og Orbitrap," sa Arevalo. "Vårt Orbitrap LDMS-miniinstrument har potensial til å forbedre måten vi studerer planetarisk overflategeokjemi og astrobiologi betydelig på."
Også interessant: