Идеальное устройство для обнаружения признаков внеземной жизни

Команда из Университета Мэриленда разработала новый прибор, специально приспособленный для нужд космических миссий по поиску внеземной жизни. Этот прибор будет гораздо меньше и более ресурсоэффективен, чем его предшественники, но в то же время будет способен идентифицировать любую потенциальную биологическую активность in situ.

Энцелад, Европа, Марс, Титан или даже гораздо более далекий Тритон… В нашей Солнечной системе есть несколько спутников или планет, на которых могут существовать внеземные формы жизни. Определить наличие или отсутствие этих организмов, эволюционирующих на расстоянии десятков миллионов километров, — настоящая проблема. Для этого нам понадобятся аналитические инструменты, которые были бы ресурсосберегающими, компактными и точными.

Несколько недель назад команда НАСА объявила о разработке нового устройства, предназначенного для автономного обнаружения жизни в водянистых шлейфах, извергаемых в космос ледяными спутниками, такими как Энцелад и Европа. В журнале Nature Astronomy команда из штата Мэриленд описывает разработку другого устройства, способного на такой же подвиг.

Прибор весом чуть более семи килограммов представляет собой, по сути, физически уменьшенную комбинацию двух важнейших инструментов для обнаружения признаков жизни. Первый — импульсный ультрафиолетовый лазер, способный удалить небольшое количество материала из планетарного образца. Второй — анализатор Orbitrap, способный предоставлять данные высокого разрешения по химии исследуемых материалов.

Для тех, кто не знает, Orbitrap — это устройство, изначально созданное для коммерческого использования. В основном он используется в лабораториях фармацевтической, медицинской и протеомной промышленности. Однако это устройство слишком велико, чтобы надеяться на место в космосе.

Поэтому целью данной работы было максимально уменьшить физические размеры этого устройства без ущерба для его разрешающей способности, объединив его с лазерной десорбционной масс-спектрометрией (LDMS). Этот новый прибор обладает теми же преимуществами, что и его более крупные предшественники, при этом он оптимизирован для исследования космоса и анализа внеземных материалов.

Благодаря небольшой массе и минимальным требованиям к энергопотреблению, этот мини-прибор может быть легко интегрирован в космическую миссию.

«Если мы направим лазерный луч на образец льда, мы сможем определить его состав и увидеть биосигнатуры«, — говорит Рикардо Аревало, ведущий автор этой работы. «Этот инструмент имеет настолько высокое разрешение и точность масс, что любые молекулярные или химические структуры в образце становятся гораздо более идентифицируемыми«.

Лазерный компонент Orbitrap mini LDMS также позволяет исследователям получать доступ к более крупным и сложным соединениям. Интересен случай с аминокислотами. Эти соединения могут быть получены абиотическим (не требующим жизни) или биотическим (с участием жизни) путем. Теперь мы знаем, что более крупные и сложные молекулы, такие как белки, скорее всего, были созданы живыми системами или связаны с ними. Преимущество этого лазера в том, что его можно использовать для отбора их для изучения.

Исследователи надеются, что их новое устройство найдет своего покупателя. Его разработка началась слишком поздно, чтобы включить его в миссии Европейского космического агентства Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) и Europa Clipper, которые будут направлены на изучение Европы. Однако мы знаем, что НАСА работает над миссией под названием Enceladus Orbilander, целью которой является исследование потенциальной обитаемости небольшого спутника Сатурна Энцелада. Если эта миссия будет принята, то ее запуск может состояться не ранее конца 2030-х годов.