Ученые Мэрилендского университета создали новый прибор для будущих космических миссий НАСА, нацеленных на поиск внеземной жизни и пригодных для обитания планет. Он представляет собой лазерный мини-анализатор, которые более компактный и ресурсоэффективный, чем его предшественники. Подробное описание устройства представлено в статье, опубликованной в журнале Nature Astronomy.
Прибор представляет собой комбинацию из двух инструментов, критически важных для поиска признаков жизни. Он состоит из импульсного ультрафиолетового лазера, который удаляет тонкий слой материала (толщиной 100 нанометров) из образца, и компактного аналога анализатора Orbitrap, позволяющего получать данные высокого разрешения о химическом составе вещества.
Ультрафиолетовый лазер с длиной волны 266 нанометров используется как компонент десорбционной масс-спектрометрии (LDMS), при которой происходит ионизация аналита (анализируемого вещества) с поверхности образца. LDMS позволяет проводить целенаправленный анализ минеральных фаз микрометрового масштаба, отдельных частиц пыли, микрофоссилий (микроскопических окаменелостей), тонкослоистых биологических тканей и отдельных слоев в кернах (пробах в виде цилиндрических столбиков).
Оригинальная версия масс-анализатора Orbitrap, разработанного для коммерческого использования, является громоздким устройством и весит около 180 килограмм. На создание уменьшенного прототипа потребовалось восемь лет. Прибор с гораздо меньшей вероятностью загрязнит или повредит образец, чем многие другие современные методы, используемые для идентификации неизвестных соединений. Он также с более высокой точностью способен идентифицировать сложные органические соединения, которые могут указывать на существование жизни. Напротив, легко обнаруживаемые аминокислоты, являющиеся компонентами белков, также возникают в результате абиотических процессов, поэтому не являются надежными биосигнатурами.
Специалисты надеются, что LDMS Orbitrap будет использован в таких будущих космических миссиях НАСА, как Enceladus Orbilander и лунная программа Artemis. Enceladus Orbilander предусматривает отбор проб водяных шлейфов Энцелада, ледяной луны Сатурна, а также спуск на поверхность спутника для поиска признаков внеземной жизни. Artemis — программа по исследование Луны, в рамках которой планируется новый пилотируемый полет спутник Земли.
В прошлом уже совершались попытки запустить космический аппарат с LDMS на борту. В 1988 году на борту Фобоса-2 был запущен дистанционный прибор LDMS под названием LIMA-D, однако связь с космическим кораблем была потеряна во время подлета к Фобосу. Поздняя версия LIMA-D, названная LAZMA 8, была позже запущена в 2011 году на борту миссии Фобос-Грунт, но из-за отказа двигателя космический корабль оказался на низкой околоземной орбите и сгорел в атмосфере.