小型激光设备可以帮助检测其他星球上的生命迹象

随着太空任务深入研究外太阳系，对更紧凑、资源节约和准确的分析工具的需求变得越来越重要，尤其是在寻找外星生命和宜居行星或卫星的情况下。

马里兰大学领导的一个团队开发了一种专门针对NASA需求的新仪器 太空任务.他们的小型激光源分析仪比其前代产品体积更小，资源效率更高，而且不会影响其分析行星材料样品和现场潜在生物活性的能力质量。该团队关于这种新设备的论文发表在杂志上。 自然天文学 2023 年 1 月 16 日。

该仪器仅重约17磅，是两种重要工具的物理缩小组合，用于检测生命迹象和识别材料成分：脉冲紫外激光，可从行星样品中去除少量材料，以及Orbitrap分析仪，提供有关所检查材料化学性质的高分辨率数据。

“Orbitrap最初是为商业用途而建造的，”该论文的第一作者，UMD地质学副教授Ricardo Arevalo解释说。“你可以在制药、医疗和蛋白质组学行业的实验室中找到它们。我自己实验室里的那个不到400磅，所以它们相当大，我们花了八年时间才制造出一个可以在太空中有效使用的原型 - 明显更小，资源密集度更低，但仍然能够进行尖端科学。

该团队的新产品缩小了原始的Orbitrap，同时将其与激光解吸质谱(LDMS)配对 - 这些技术尚未应用于外星行星环境。新设备拥有与其较大的前辈相同的优势，但经过简化 太空探索 以及现场行星材料分析，根据阿雷瓦洛的说法。

由于其体积小和功率要求极小，迷你Orbitrap LDMS仪器可以轻松收起并保持在太空任务有效载荷上。与目前许多试图识别未知化合物的方法相比，该仪器对行星表面或物质的分析也远不那么具有侵入性，因此污染或损坏样品的可能性要小得多。

“激光源的好处是可以分析任何可以电离的东西。如果我们拍摄我们的 激光束 在冰样本中，我们应该能够表征冰的成分并看到其中的生物特征，“Arevalo说。“该工具具有如此高的质量分辨率和准确性，以至于样品中的任何分子或化学结构都变得更加可识别。

迷你LDMS Orbitrap的激光组件还允许研究人员访问更大，更复杂的化合物，这些化合物更有可能与生物学相关。例如，较小的有机化合物，如氨基酸，是生命形式的更模糊的特征。

“氨基酸可以绝对产生，这意味着它们不一定是生命的证明。陨石，其中许多充满了陨石 氨基酸，可以撞到行星表面并将非生物有机物输送到地表，“阿雷瓦洛说。“我们现在知道，更大和更复杂的分子，如蛋白质，更有可能是由生命系统产生或与生命系统相关的。激光使我们能够研究更大，更复杂的有机物，这些有机物可以反映比更小，更简单的化合物更高保真度的生物特征。

对于Arevalo和他的团队来说，迷你LDMS Orbitrap将为未来的企业提供急需的洞察力和灵活性。 外太阳系，例如专注于生命探测目标(例如土卫二Orbilander)和月球表面探索(例如NASA阿尔忒弥斯计划)的任务。他们希望在未来几年内将他们的设备送入太空并将其部署在感兴趣的行星目标上。

“我认为这个原型是其他未来LDMS和基于Orbitrap的仪器的探路者，”Arevalo说。“我们的迷你Orbitrap LDMS仪器有可能显着增强我们目前研究行星表面地球化学或天体生物学的方式。

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