Efterhånden som rummissioner bevæger sig dybere ind i det ydre solsystem, bliver behovet for kompakte, ressourceeffektive og nøjagtige analytiske værktøjer mere kritisk. Især da videnskabsmænd fortsætter med at jage efter udenjordisk liv og beboelige planeter eller måner.
Et hold fra University of Maryland har udviklet et nyt instrument, der er specielt skræddersyet til behovene for rummissioner NASA. Deres laserbaserede minianalysator er betydeligt mindre, men alligevel ressourceeffektiv, uden at kompromittere kvaliteten af dens evne til at analysere prøver af planetarisk materiale og potentiel biologisk aktivitet in situ.
Instrumentet vejer mindre end 8 kg og er en fysisk reduceret kombination af to vigtige værktøjer til at detektere tegn på liv og bestemme sammensætningen af materialer: en pulserende ultraviolet laser, som fjerner små mængder materiale fra en planetprøve, og Orbitrap-analysatoren, som leverer data om den kemiske sammensætning af de undersøgte materialer fra høj opløsning.
"Orbitrap blev oprindeligt bygget til kommerciel brug," forklarede ledende forsker Ricardo Arevalo. - Du kan finde dem i medicinske og farmaceutiske laboratorier. Den i mit eget laboratorium vejer over 180 kg, så den er ret stor, og det tog os 8 år at lave en prototype, der kunne bruges effektivt i rummet. Det er meget mindre og mindre ressourcekrævende.«
Holdets nye enhed nedskalerer den originale Orbitrap ved at kombinere den med Laser Desorption Mass Spectrometry (LDMS), en teknologi, der endnu ikke er blevet brugt i et udenjordisk planetarisk miljø. Instrumentet har de samme fordele som dets større forgængere, men er forenklet til rumudforskning og in-situ analyse af planetariske materialer.
På grund af dens lave masse og minimale strømbehov kan den opbevares og vedligeholdes ombord på rummissioner, og analyse overfladen af en planet eller et stof bliver mindre påtrængende og dermed meget mindre tilbøjelige til at forurene eller beskadige prøven. »Det gode er, at alt, der kan ioniseres, kan analyseres. Hvis vi retter en laserstråle mod en isprøve, vil vi bestemme dens sammensætning og se biosignaturer, sagde Ricardo Arevalo. – Dette instrument har høj masseopløsning og nøjagtighed.
Laserkomponenten i miniversionen af LDMS Orbitrap giver også forskere adgang til større og mere komplekse forbindelser. Mindre organiske forbindelser som aminosyrer, for eksempel, er tvetydige markører for livsformer. "Aminosyrer kan produceres abiotisk, hvilket betyder, at de ikke nødvendigvis er bevis på liv. Meteoritter, hvoraf mange er rige på aminosyrer, kunne falde til planetens overflade og levere abiotiske organiske stoffer til overfladen, sagde Arevalo. "Laseren giver os mulighed for at studere større og mere komplekse organiske stoffer, der kan vise de mest sandsynlige biosignaturer."
LDMS Orbitrap-minisystemet vil være nyttigt i fremtidige missioner, der sigter mod at opdage liv (f.eks. Enceladus Orbilander), eller i overfladeforskning måneder (program NASA Artemis). Forskerne håber at sende deres enhed ud i rummet og implementere den på anlægget inden for de næste par år. "Jeg ser denne prototype som en forløber for andre fremtidige instrumenter baseret på LDMS og Orbitrap," sagde Arevalo. "Vores Orbitrap LDMS mini-instrument har potentialet til markant at forbedre den måde, vi studerer planetarisk overfladegeokemi og astrobiologi."
Også interessant: