مع تحرك بعثات الفضاء بشكل أعمق في النظام الشمسي الخارجي ، تصبح الحاجة إلى أدوات تحليلية مدمجة وفعالة من حيث الموارد ودقيقة أكثر أهمية. خاصة وأن العلماء يواصلون البحث عن حياة خارج كوكب الأرض والكواكب أو الأقمار الصالحة للسكن.
طور فريق من جامعة ماريلاند أداة جديدة مصممة خصيصًا لتلبية احتياجات البعثات الفضائية وكالة ناسا. يعتبر المحلل الصغير القائم على الليزر أصغر بشكل ملحوظ ، ولكنه فعال في استخدام الموارد ، دون المساس بجودة قدرته على تحليل عينات من المواد الكوكبية والنشاط البيولوجي المحتمل في الموقع.
يزن الجهاز أقل من 8 كجم وهو عبارة عن مزيج مخفض من أداتين مهمتين لاكتشاف علامات الحياة وتحديد تكوين المواد: الليزر فوق البنفسجي النبضي ، الذي يزيل كميات صغيرة من المواد من عينة كوكبية ، ومحلل Orbitrap ، التي توفر بيانات عن التركيب الكيميائي للمواد المدروسة بدقة عالية.
أوضح الباحث الرئيسي ريكاردو أريفالو أن "Orbitrap تم بناؤه في الأصل للاستخدام التجاري". - يمكنك العثور عليها في المعامل الطبية والصيدلانية. يزن الجهاز الموجود في مختبري الخاص أكثر من 180 كجم ، لذا فهو كبير جدًا ، وقد استغرق الأمر منا 8 سنوات لصنع نموذج أولي يمكن استخدامه بفعالية في الفضاء. إنه أصغر بكثير وأقل استهلاكًا للموارد ".
يعمل الجهاز الجديد للفريق على تقليص حجم Orbitrap الأصلي من خلال دمجه مع مقياس الطيف الكتلي لامتصاص الليزر (LDMS) ، وهي تقنية لم يتم استخدامها بعد في بيئة كوكبية خارج كوكب الأرض. تتمتع الأداة بنفس مزايا أسلافها الأكبر حجمًا ، ولكنها مبسطة لاستكشاف الفضاء والتحليل في الموقع للمواد الكوكبية.
نظرًا لكتلتها المنخفضة ومتطلبات الطاقة الدنيا ، يمكن تخزينها وصيانتها على متن مهمات الفضاء ، و التحليلات سيصبح سطح كوكب أو مادة أقل تدخلاً وبالتالي أقل احتمالًا لتلوث العينة أو إتلافها. "الشيء الجيد هو أن أي شيء يمكن أن يتأين يمكن تحليله. قال ريكاردو أريفالو: إذا وجهنا شعاع ليزر إلى عينة جليدية ، فسنحدد تركيبها ونرى البصمات الحيوية. - تتميز هذه الأداة بدقة ودقة عالية للكتلة.
يسمح مكون الليزر للنسخة المصغرة من LDMS Orbitrap للباحثين بالوصول إلى مركبات أكبر وأكثر تعقيدًا. المركبات العضوية الأصغر مثل الأحماض الأمينية ، على سبيل المثال ، هي علامات غامضة لأشكال الحياة. "يمكن إنتاج الأحماض الأمينية بطريقة غير حيوية ، مما يعني أنها ليست بالضرورة دليلًا على الحياة. النيازكقال أريفالو ، أن العديد منها غني بالأحماض الأمينية ، يمكن أن يسقط على سطح الكوكب وينقل مواد عضوية غير حيوية إلى السطح. "يسمح لنا الليزر بدراسة المواد العضوية الأكبر والأكثر تعقيدًا التي يمكنها عرض العلامات الحيوية الأكثر احتمالًا."
سيكون النظام الصغير LDMS Orbitrap مفيدًا في المهام المستقبلية التي تهدف إلى اكتشاف الحياة (على سبيل المثال إنسيلادوس Orbilander) ، أو في البحث السطحي الشهور (برنامج ناسا أرتميس). يأمل العلماء في إرسال أجهزتهم إلى الفضاء ونشرها في المنشأة خلال السنوات القليلة المقبلة. قال أريفالو: "أرى هذا النموذج الأولي كمقدمة لأدوات مستقبلية أخرى تعتمد على LDMS و Orbitrap". "تمتلك الأداة المصغرة Orbitrap LDMS القدرة على تحسين الطريقة التي ندرس بها الكيمياء الجيولوجية لأسطح الكواكب وعلم الأحياء الفلكي بشكل كبير."
مثير للاهتمام أيضًا: