У міру того, як космічні місії заглиблюються вглиб зовнішньої Сонячної системи, потреба в компактних, ресурсоощадних і точних аналітичних інструментах стає критичнішою. Тим паче що вчені продовжують полювати на позаземне життя і придатні для життя планети або супутники.
Команда з Університету Меріленду розробила новий інструмент, спеціально пристосований до потреб космічних місій NASA. Їхній мініаналізатор на основі лазерного випромінювання значно менший, але при цьому ресурсоефективний, і ще й без шкоди для якості його здатності аналізувати зразки планетарного матеріалу і потенційну біологічну активність на місці.
Прилад важить менш ніж 8 кг та являє собою фізично зменшену комбінацію двох важливих інструментів для виявлення ознак життя і визначення складу матеріалів: імпульсного ультрафіолетового лазера, який знімає невеликі кількості матеріалу з планетарного зразка, і аналізатора Orbitrap, який доставляє дані про хімічний склад досліджуваних матеріалів з високою роздільною здатністю.
«Orbitrap спочатку був побудований для комерційного використання, – пояснив провідний дослідник Рікардо Аревало. – Ви можете знайти їх у медичних та фармацевтичних лабораторіях. Той, що стоїть у моїй власній лабораторії, важить понад 180 кг, тож він досить великий, і нам знадобилося 8 років, щоб зробити прототип, який можна було б ефективно використовувати в космосі. Він значно менший і менш ресурсомісткий».
Новий пристрій команди зменшує оригінальний Orbitrap, поєднуючи його з лазерною десорбційною мас-спектрометрією (Laser Desorption Mass Spectrometry, LDMS) – технологією, яка ще не застосовувалась у позаземному планетарному середовищі. Прилад має ті ж переваги, що і його більші попередники, але спрощений для космічних досліджень і аналізу планетних матеріалів на місці.
Завдяки малій масі та мінімальним вимогам до енергоспоживання його можна зберігати та обслуговувати на борту космічних місій, а аналіз поверхні планети або речовини стане є менш інтрузивним і, таким чином, набагато менш імовірним є забруднення або пошкодження зразка. «Гарна річ полягає в тому, що все, що може бути іонізовано, може бути проаналізовано. Якщо ми направимо лазерний промінь на зразок льоду, ми визначимо його склад і побачити біосигнатури, – сказав Рікардо Аревало. – Цей інструмент має високу масову роздільну здатність і точність».
Лазерний компонент мініверсії LDMS Orbitrap також дозволяє дослідникам отримати доступ до більших та складніших сполук. Менші органічні сполуки, як-от амінокислоти, наприклад, є неоднозначними ознаками форм життя. «Амінокислоти можуть вироблятися абіотично, що означає, що вони не обов’язково є доказом життя. Метеорити, багато з яких насичені амінокислотами, можуть впасти на поверхню планети та доставити абіотичну органіку на поверхню, – сказав Аревало. – Лазер дозволяє нам вивчати більші та складніші органічні речовини, які можуть відображати найімовірніші біосигнатури».
Мінісистема LDMS Orbitrap стане у пригоді в майбутніх місіях, орієнтованих на виявлення життя (наприклад, Enceladus Orbilander), або в дослідженні поверхні Місяця (програма NASA Artemis). Вчені сподіваються відправити свій апарат у космос і розгорнути його на об’єкті протягом наступних кількох років. «Я розглядаю цей прототип як першопрохідця для інших майбутніх інструментів на основі LDMS і Orbitrap, – сказав Аревало. – Наш мініприлад Orbitrap LDMS має потенціал для значного покращення способів вивчення геохімії та астробіології поверхні планет».
Також цікаво: