18 января 2023 г.
Устройство Университета Мэриленда было адаптировано к потребностям космических миссий НАСА.
Последнее использование лазерной технологии для поиска признаков биологической активности в других частях Солнечной системы обретает форму благодаря проекту, возглавляемому Университет Мэриленда.
Она разработала миниатюрную аналитическую платформу, предназначенную для исследования планет, призванную как соответствовать стандартам производительности коммерческих систем, так и превосходить ключевые базовые критерии производительности для ближайших космических миссий.
Как описано в Астрономия природыустройство проекта использует потенциальное использование масс-спектрометрии с лазерной десорбцией (LDMS) для проведения местный характеристика органического содержания и химического состава планетарных материалов без необходимости обширной обработки образцов. LDMS включает испарение и ионизацию образца с помощью высокоэнергетического импульсного лазера с последующей масс-спектрометрией.
Платформа UMB сочетает в себе LDMS с модулем анализа Orbitrap, разновидностью масс-анализатора с ионной ловушкой, в котором исследуемые ионы улавливаются при орбитальном движении вокруг центрального шпинделя.
При использовании импульсный ультрафиолетовый лазер удалит небольшое количество материала из планетарного образца, а анализатор Orbitrap затем предоставит данные высокого разрешения о химическом составе исследуемых материалов, обе функции выполняются в приборе весом около 7,5 кг.
«Изначально Orbitrap создавался для коммерческого использования, — сказал Рикардо Аревало из UMD. «Вы можете найти их в лабораториях фармацевтической, медицинской и протеомной промышленности. Тот, что в моей собственной лаборатории, весит чуть менее 400 фунтов, поэтому они довольно большие. Нам потребовалось восемь лет, чтобы создать прототип, который можно было бы эффективно использовать в космос; значительно меньше и менее ресурсоемкий, но все еще способный к передовой науке».
По словам Аревало, сочетание Orbitrap с LDMS представляет собой комбинацию методов, которые еще предстоит применить во внеземной планетарной среде.
Более надежное доказательство жизни
Устройство знаменует собой дальнейшую эволюцию методов лазерного анализа для космических миссий, следуя таким примерам, как LZH. Анализатор органических молекул Marsтакже предназначенный для перевода проб почвы в газовую фазу под действием лазера и последующего проведения масс-спектрометрии.
UMD предполагает, что его устройство Orbitrap LDMS подойдет для ряда будущих высокоприоритетных концепций миссий НАСА, как тех, которые сосредоточены на обнаружении жизни, таких как Энцелад Орбиландер концепция и продолжающиеся прогрессивные исследования лунной поверхности, включая Программа Артемиды. Цель состоит в том, чтобы отправить устройство в космос и развернуть его на интересующей планетарной цели в течение следующих нескольких лет.
Одним из преимуществ дизайна на основе LDMS должно быть то, что исследователи получают доступ к более крупным и сложным соединениям, которые с большей вероятностью будут связаны с биологией. Меньшие органические соединения, такие как аминокислоты, являются более неоднозначными признаками живых процессов, поскольку вместо этого они потенциально могут быть принесены на поверхность планеты метеоритами.
«Теперь мы знаем, что более крупные и сложные молекулы, такие как белки, скорее всего, были созданы живыми системами или связаны с ними», — сказал Аревало. «Лазер позволяет нам изучать более крупные и сложные органические вещества, которые могут отражать биосигнатуры с большей точностью, чем более мелкие и простые соединения».
