16.01.2023
По мере того, как космические миссии углубляются во внешнюю часть Солнечной системы, потребность в более компактных, ресурсосберегающих и точных аналитических инструментах становится все более острой, особенно в условиях поисков внеземной жизни и обитаемых планет.
Прибор, весящий всего около 8 кг, представляет собой физически уменьшенную комбинацию двух важных инструментов для обнаружения признаков жизни и определения состава материалов: импульсного ультрафиолетового лазера, который удаляет небольшое количество материала из планетарного образца, и анализатора Orbitrap, который доставляет данные высокого разрешения о химическом составе исследуемых материалов.
«Изначально Orbitrap создавался для коммерческого использования, — пояснил Рикардо Аревало, ведущий автор статьи и доцент кафедры геологии UMD. — Его можно найти в лабораториях фармацевтической, медицинской и протеомной промышленности. Тот, что в моей собственной лаборатории, весит чуть больше 180 кг — они довольно большие, и нам потребовалось восемь лет, чтобы создать прототип, который можно было бы эффективно использовать в космосе».
Новый гаджет команды уменьшает оригинальную Orbitrap, сочетая ее с масс-спектрометрией с лазерной десорбцией (LDMS) — методами, которые еще предстоит применить во внеземной планетарной среде. По словам Аревало, новое устройство обладает теми же преимуществами, что и его более крупные предшественники, но оптимизировано для исследования космоса и анализа планетарных материалов на месте.
Благодаря небольшой массе и минимальному энергопотреблению прибор Mini Orbitrap LDMS легко убрать и обслуживать при выполнении космических миссий, — пишет Рhys.Оrg. Анализы поверхности планеты или вещества с помощью прибора также гораздо менее интрузивны и, следовательно, с гораздо меньшей вероятностью загрязняют или повреждают образец, чем многие современные методы, которые пытаются идентифицировать неизвестные соединения.
«Преимущество лазерного источника заключается в том, что все, что может быть ионизировано, может быть проанализировано. Если мы направим наш лазерный луч на образец льда, мы сможем охарактеризовать состав льда и увидеть в нем биосигнатуры, — говорит Аревало. — Этот инструмент имеет такое высокое массовое разрешение и точность, что любые молекулярные или химические структуры в образце становятся намного более различимыми».
Лазерный компонент мини-LDMS Orbitrap также позволяет исследователям получить доступ к более крупным и сложным соединениям, которые, скорее всего, будут связаны с биологией. Например, более мелкие органические соединения, такие как аминокислоты, являются более неоднозначными признаками форм жизни.
«Аминокислоты могут производиться абиотически, а это означает, что они не обязательно являются доказательством жизни. Метеориты, многие из которых переполнены аминокислотами , могут падать на поверхность планеты и доставлять абиотические органические вещества на поверхность, — считает Аревало. — Теперь мы знаем, что более крупные и более сложные молекулы, такие как белки, с большей вероятностью были созданы живыми системами или связаны с ними. Лазер позволяет нам изучать более крупные и более сложные органические вещества, которые могут отражать биосигнатуры с большей точностью, чем более мелкие и простые соединения».
Для Аревало и его команды мини-LDMS Orbitrap предложит столь необходимую информацию и гибкость для будущих полетов во внешние области Солнечной системы, таких как миссии, ориентированные на цели обнаружения жизни (например, Enceladus Orbilander) и исследования лунной поверхности (например, программа NASA Artemis). Ученые надеются отправить свое устройство в космос и развернуть его на интересующей планетарной цели в течение следующих нескольких лет.
Фото: phys.org
Нет комментариев