Khi các sứ mệnh không gian di chuyển sâu hơn vào hệ mặt trời bên ngoài, nhu cầu về các công cụ phân tích chính xác, tiết kiệm tài nguyên và nhỏ gọn trở nên cấp thiết hơn. Đặc biệt là khi các nhà khoa học tiếp tục săn lùng sự sống ngoài trái đất và các hành tinh hoặc mặt trăng có thể ở được.
Một nhóm từ Đại học Maryland đã phát triển một công cụ mới được thiết kế riêng cho nhu cầu của các sứ mệnh không gian NASA. Máy phân tích mini dựa trên tia laser của họ nhỏ hơn đáng kể nhưng vẫn tiết kiệm tài nguyên mà không ảnh hưởng đến chất lượng khả năng phân tích các mẫu vật chất hành tinh và hoạt động sinh học tiềm năng tại chỗ.
Thiết bị này nặng chưa đến 8 kg và là sự kết hợp giảm thiểu về mặt vật lý của hai công cụ quan trọng để phát hiện các dấu hiệu của sự sống và xác định thành phần vật chất: tia laser cực tím xung, loại bỏ một lượng nhỏ vật chất khỏi mẫu hành tinh và máy phân tích quỹ đạo, cung cấp dữ liệu về thành phần hóa học của các vật liệu được nghiên cứu từ độ phân giải cao.
Trưởng nhóm nghiên cứu Ricardo Arevalo giải thích: “Orbitrap ban đầu được chế tạo cho mục đích thương mại. - Bạn có thể tìm thấy chúng trong các phòng thí nghiệm y tế và dược phẩm. Cái trong phòng thí nghiệm của tôi nặng hơn 180kg, vì vậy nó khá lớn và chúng tôi đã mất 8 năm để tạo ra một nguyên mẫu có thể sử dụng hiệu quả trong không gian. Nó nhỏ hơn nhiều và ít tốn tài nguyên hơn."
Thiết bị mới của nhóm thu nhỏ quỹ đạo Orbitrap ban đầu bằng cách kết hợp nó với Phương pháp quang phổ khối lượng giải hấp bằng laser (LDMS), một công nghệ chưa được sử dụng trong môi trường hành tinh ngoài trái đất. Thiết bị này có những ưu điểm giống như những thiết bị tiền nhiệm lớn hơn của nó, nhưng được đơn giản hóa để khám phá không gian và phân tích tại chỗ các vật liệu hành tinh.
Do khối lượng thấp và yêu cầu năng lượng tối thiểu, nó có thể được lưu trữ và duy trì trong các nhiệm vụ không gian trên tàu, và phân tích bề mặt của một hành tinh hoặc chất sẽ trở nên ít xâm nhập hơn và do đó ít có khả năng gây nhiễm bẩn hoặc làm hỏng mẫu hơn. “Điều tốt là bất cứ thứ gì có thể bị ion hóa đều có thể được phân tích. Ricardo Arevalo cho biết, nếu chúng tôi hướng một chùm tia laze vào một mẫu băng, chúng tôi sẽ xác định thành phần của nó và xem các dấu hiệu sinh học. – Dụng cụ này có độ phân giải khối lượng và độ chính xác cao.
Thành phần laser của phiên bản mini của LDMS Orbitrap cũng cho phép các nhà nghiên cứu tiếp cận các hợp chất lớn hơn và phức tạp hơn. Ví dụ, các hợp chất hữu cơ nhỏ hơn như axit amin là những dấu hiệu mơ hồ của các dạng sống. "Axit amin có thể được sản xuất phi sinh học, có nghĩa là chúng không nhất thiết phải là bằng chứng của sự sống. thiên thạchArevalo cho biết, nhiều loại trong số đó rất giàu axit amin, có thể rơi xuống bề mặt hành tinh và đưa các chất hữu cơ phi sinh học lên bề mặt. "Laser cho phép chúng tôi nghiên cứu các chất hữu cơ lớn hơn và phức tạp hơn, có thể hiển thị các chữ ký sinh học có khả năng nhất."
Hệ thống mini LDMS Orbitrap sẽ hữu ích trong các nhiệm vụ tương lai nhằm phát hiện sự sống (ví dụ: Enceladus Orbilander), hoặc trong nghiên cứu bề mặt tháng (chương trình NASA Artemis). Các nhà khoa học hy vọng sẽ gửi thiết bị của họ vào không gian và triển khai nó tại cơ sở trong vòng vài năm tới. “Tôi coi nguyên mẫu này là tiền thân của các công cụ khác trong tương lai dựa trên LDMS và Orbitrap,” Arevalo nói. "Thiết bị mini Orbitrap LDMS của chúng tôi có khả năng cải thiện đáng kể cách chúng ta nghiên cứu địa hóa học bề mặt hành tinh và sinh vật học vũ trụ."
Cũng thú vị: