Küçük lazer cihazı, diğer gezegenlerdeki yaşam belirtilerini tespit etmeye yardımcı olabilir

Uzay görevleri dış güneş sisteminin derinliklerine indikçe, özellikle dünya dışı yaşam ve yaşanabilir gezegenler veya aylar için av devam ederken, daha kompakt, kaynakları koruyan ve doğru analitik araçlara olan ihtiyaç giderek daha kritik hale geldi.

Maryland Üniversitesi liderliğindeki bir ekip, özellikle NASA uzay görevlerinin ihtiyaçlarına göre uyarlanmış yeni bir araç geliştirdi. Mini lazer kaynaklı analizörleri, öncüllerine göre önemli ölçüde daha küçük ve kaynakları daha verimli kullanıyor; üstelik gezegensel malzeme örneklerini ve potansiyel biyolojik aktiviteyi yerinde analiz etme yeteneğinin kalitesinden ödün vermiyor. Ekibin bu yeni cihazla ilgili makalesi dergide yayınlandı Doğa Astronomisi 16 Ocak 2023’te.

Yalnızca yaklaşık 17 pound ağırlığındaki alet, yaşam belirtilerini tespit etmek ve malzeme bileşimlerini belirlemek için iki önemli aracın fiziksel olarak küçültülmüş bir kombinasyonudur: gezegensel bir numuneden küçük miktarlarda malzemeyi kaldıran darbeli bir ultraviyole lazer ve ileten bir Orbitrap analiz cihazı. incelenen malzemelerin kimyası hakkında yüksek çözünürlüklü veriler.

Makalenin baş yazarı ve UMD’de jeoloji doçenti olan Ricardo Arevalo, “Orbitrap başlangıçta ticari kullanım için inşa edildi” dedi. “Onları ilaç, tıp ve proteomik endüstrilerinin laboratuvarlarında bulabilirsiniz. Benim kendi laboratuvarımdakinin ağırlığı 400 librenin biraz altında, bu yüzden oldukça büyükler ve verimli bir şekilde kullanılabilecek bir prototip yapmak sekiz yılımızı aldı. uzayda – önemli ölçüde daha küçük ve daha az kaynak yoğun, ancak yine de ileri bilim yeteneğine sahip.”

Ekibin yeni aygıtı, orijinal Orbitrap’i küçültürken onu lazer desorpsiyon kütle spektrometresi (LDMS) ile eşleştiriyor; bu teknikler dünya dışı bir gezegen ortamında henüz uygulanmadı. Arevalo’ya göre yeni cihaz, daha büyük öncekilerle aynı avantajlara sahip, ancak uzay araştırmaları ve yerinde gezegen materyali analizi için modernleştirildi.

Küçültülmüş kütlesi ve minimum güç gereksinimleri sayesinde mini Orbitrap LDMS cihazı, uzay görevi yüklerinde kolayca istiflenebilir ve muhafaza edilebilir. Cihazın gezegensel bir yüzey veya madde analizleri de çok daha az müdahalecidir ve bu nedenle bilinmeyen bileşikleri tanımlamaya çalışan birçok mevcut yönteme göre bir numuneyi kirletme veya numuneye zarar verme olasılığı çok daha düşüktür.

Arevalo, “Bir lazer kaynağıyla ilgili iyi olan şey, iyonlaştırılabilen her şeyin analiz edilebilmesidir. Lazer ışınımızı bir buz örneğine gönderirsek, buzun bileşimini karakterize edebilmeli ve içindeki biyo-işaretleri görebilmeliyiz.” . “Bu araç o kadar yüksek bir kütle çözünürlüğüne ve doğruluğa sahip ki, bir numunedeki herhangi bir moleküler veya kimyasal yapı çok daha tanımlanabilir hale geliyor.”

Mini LDMS Orbitrap’in lazer bileşeni, araştırmacıların biyoloji ile ilişkilendirilme olasılığı daha yüksek olan daha büyük, daha karmaşık bileşiklere erişmesine de olanak tanır. Örneğin amino asitler gibi daha küçük organik bileşikler, yaşam formlarının daha belirsiz imzalarıdır.

Arevalo, “Amino asitler abiyotik olarak üretilebilir, yani yaşamın kanıtı olmaları gerekmez. Birçoğu amino asitlerle dolu olan göktaşları bir gezegenin yüzeyine çarpabilir ve yüzeye abiyotik organikler verebilir.” “Artık, proteinler gibi daha büyük ve daha karmaşık moleküllerin canlı sistemler tarafından yaratılmış veya bunlarla ilişkilendirilmiş olma ihtimalinin daha yüksek olduğunu biliyoruz. Lazer, daha küçük, daha basit bileşiklerden daha yüksek doğrulukta biyo-imzaları yansıtabilen daha büyük ve daha karmaşık organikleri incelememizi sağlıyor. ”

Arevalo ve ekibi için mini LDMS Orbitrap, yaşamı tespit etme hedeflerine (örn. Enceladus Orbilander) ve ay yüzeyinin keşfine (örn. NASA Artemis Programı). Cihazlarını uzaya göndermeyi ve önümüzdeki birkaç yıl içinde onu gezegensel bir ilgi alanına yerleştirmeyi umuyorlar.

Arevalo, “Bu prototipi gelecekteki diğer LDMS ve Orbitrap tabanlı araçlar için bir yol bulucu olarak görüyorum” dedi. “Mini Orbitrap LDMS cihazımız, şu anda bir gezegen yüzeyinin jeokimyasını veya astrobiyolojisini çalışma şeklimizi önemli ölçüde geliştirme potansiyeline sahip.”