À medida que as missões espaciais se aprofundam no sistema solar externo, a necessidade de ferramentas analíticas mais compactas, com conservação de recursos e precisas tornou-se cada vez mais crítica – especialmente à medida que a busca por vida extraterrestre e planetas ou luas habitáveis continua.
Uma equipe liderada pela Universidade de Maryland desenvolveu um novo instrumento especificamente adaptado às necessidades das missões espaciais da NASA. Seu mini analisador de origem a laser é significativamente menor e mais eficiente em termos de recursos do que seus antecessores – tudo sem comprometer a qualidade de sua capacidade de analisar amostras de materiais planetários e potencial atividade biológica no local. O artigo da equipe sobre este novo dispositivo foi publicado na revista Astronomia da Natureza em 16 de janeiro de 2023.
Pesando apenas cerca de 17 libras, o instrumento é uma combinação fisicamente reduzida de duas ferramentas importantes para detectar sinais de vida e identificar composições de materiais: um laser ultravioleta pulsado que remove pequenas quantidades de material de uma amostra planetária e um OrbitrapMT analisador que fornece dados de alta resolução sobre a química dos materiais examinados.
“O Orbitrap foi originalmente construído para uso comercial”, explicou Ricardo Arevalo, principal autor do artigo e professor associado de geologia na UMD. “Você pode encontrá-los nos laboratórios das indústrias farmacêutica, médica e proteômica. O do meu laboratório pesa pouco menos de 400 libras, então eles são muito grandes, e levamos oito anos para fazer um protótipo que pudesse ser usado com eficiência no espaço – significativamente menor e menos intensivo em recursos, mas ainda capaz de ciência de ponta.”
O novo gadget da equipe reduz o Orbitrap original enquanto o emparelha com espectrometria de massa de dessorção a laser (LDMS) – técnicas que ainda precisam ser aplicadas em um ambiente planetário extraterrestre. O novo dispositivo possui os mesmos benefícios de seus antecessores maiores, mas é simplificado para exploração espacial e análise de material planetário no local, de acordo com Arevalo.
Graças à sua massa diminuta e aos requisitos mínimos de energia, o instrumento mini Orbitrap LDMS pode ser facilmente guardado e mantido em cargas úteis de missões espaciais. As análises do instrumento de uma superfície ou substância planetária também são muito menos intrusivas e, portanto, muito menos propensas a contaminar ou danificar uma amostra do que muitos métodos atuais que tentam identificar compostos desconhecidos.
“O bom de uma fonte de laser é que qualquer coisa que pode ser ionizada pode ser analisada. Se dispararmos nosso feixe de laser em uma amostra de gelo, poderemos caracterizar a composição do gelo e ver bioassinaturas nele”, disse Arevalo. . “Esta ferramenta tem uma resolução de massa tão alta e precisão que quaisquer estruturas moleculares ou químicas em uma amostra se tornam muito mais identificáveis.”
O componente laser do mini LDMS Orbitrap também permite que os pesquisadores acessem compostos maiores e mais complexos com maior probabilidade de serem associados à biologia. Compostos orgânicos menores, como aminoácidos, por exemplo, são assinaturas mais ambíguas de formas de vida.
“Os aminoácidos podem ser produzidos de forma abiótica, o que significa que não são necessariamente prova de vida. Meteoritos, muitos dos quais estão repletos de aminoácidos, podem colidir com a superfície de um planeta e liberar orgânicos abióticos para a superfície”, disse Arevalo. “Sabemos agora que moléculas maiores e mais complexas, como proteínas, são mais prováveis de terem sido criadas ou associadas a sistemas vivos. O laser nos permite estudar compostos orgânicos maiores e mais complexos que podem refletir bioassinaturas de maior fidelidade do que compostos menores e mais simples. “
Para Arevalo e sua equipe, o mini LDMS Orbitrap oferecerá informações e flexibilidade muito necessárias para futuros empreendimentos no sistema solar externo, como missões focadas em objetivos de detecção de vida (por exemplo, Enceladus Orbilander) e exploração da superfície lunar (por exemplo, o Programa Artemis da NASA). Eles esperam enviar seu dispositivo ao espaço e implantá-lo em um alvo planetário de interesse nos próximos anos.
“Vejo este protótipo como um desbravador para outros futuros instrumentos baseados em LDMS e Orbitrap”, disse Arevalo. “Nosso mini instrumento Orbitrap LDMS tem o potencial de melhorar significativamente a maneira como atualmente estudamos a geoquímica ou astrobiologia de uma superfície planetária”.
Outros pesquisadores afiliados à UMD na equipe incluem os estudantes de pós-graduação em geologia Lori Willhite e Ziqin “Grace” Ni, os associados de pós-doutorado em geologia Anais Bardyn e Soumya Ray e o engenheiro de pesquisa associado visitante em astronomia Adrian Southard.
Este estudo foi apoiado pela NASA (Award Nos. 80NSSC19K0610, 80NSSC19K0768, 80GSFC21M0002), NASA Goddard Space Flight Center Internal Research Development (IRAD) e o Programa de Incentivo do Corpo Docente da Universidade de Maryland.
Com informações de Science Daily.
