Lazer tabanlı bir kütle spektrometresinin boyutu, yaklaşan yaşam tespit görevlerinde kullanımını en üst düzeye çıkarmak amacıyla bir araştırma ekibi tarafından küçültüldü.
Dünya’da yaşadığımız yerin yakınlarında dünya dışı yaşama dair kanıtlar olabilir. Araştırmacılar Mars’ın kabuğunun uzun süre önce ölmüş canlıların kalıntılarını içerebileceğini ve Satürn’ün uydusu Enceladus’tan yayılan metan dumanlarının gelişmekte olan mikrobik yaşam içerebileceğini öne sürmüşlerdir. Araştırmacılar bu işaretleri bulabilmek için karmaşık kimyasal bileşikleri, biyojenik mineralleri ve diğer göstergeleri hassas bir şekilde tanımlayabilecek bir araca ihtiyaç duyacaklardır. Uzaya fırlatılabilmesi ve daha sonra başka bir gezegene taşınabilmesi için böyle bir aletin küçük ve hafif olması da gerekecektir.
Şimdi, Maryland Üniversitesi, College Park’ta doktora öğrencisi olan Lori Willhite ve meslektaşları tarafından küçük bir lazer cihazı oluşturuldu. Cihaz, Maryland’deki NASA Goddard Uzay Uçuş Merkezi’nde, 2000’li yılların başında analitik laboratuvarlarda kullanılmak üzere satışa sunulan ve Orbitrap analizörü olarak bilinen bir kütle spektrometresi kullanacak. Araştırmacılar Orbitrap’ın uzay araştırmalarında kullanım potansiyelinin yeni farkına vardılar. Ancak Orbitrap uzay görevleri için çok ağır ve büyük; yaklaşık standart bir buzdolabı boyutunda.
Ekip, analizörü astrobiyoloji programlarına uygun hale getirmek için laboratuvar araştırmaları için gerekli olan ancak uzay görevleri için gerekli olmayan bileşenleri çıkararak Orbitrap’ın kütlesini ve hacmini önemli ölçüde azalttı. Örneğin, aletin düşük basınç gereksinimini korumak için laboratuvarda oldukça büyük bir pompa gereklidir. Ancak Mars ya da Enceladus’ta kayda değer bir atmosfer yok. Willhite “cihazın zaten uygun basınçta olacağını” iddia ediyor.
Willhite ve ekibi yaptıkları değişikliklerle Orbitrap’ın ağırlığını 400 pound’dan (180 kilogram) 17 pound’a (sekiz kilogram) düşürdü. Grup, yeni ekipmanı laboratuvarda basit tuzlardan klorofil gibi daha karmaşık organik bileşiklere kadar çeşitli maddeler kullanarak test etti.
Bu testler, minyatür aletin tam boyutlu modelle eşit performans gösterdiğini ve bu tür moleküllerin yapıları hakkında bilgi sağlayan moleküler kütleleri ölçebildiğini göstermektedir.
NASA’nın Kaliforniya’daki Jet İtiş Gücü Laboratuvarı’ndan Amy Hofmann’a göre, “[Orbitrap] gerçekten de şimdiye kadar elde edebildiğimizden daha sağlam gözlemler ve bence daha belirleyici ölçümler sağlıyor.” Kişisel araştırması, nadir izotopları analiz etmek için laboratuvarda tam boyutlu bir Orbitrap kullanmayı içeriyor. Hofmann, Orbitrap’ın, kütleleri çok küçük miktarlarda farklılık gösteren karmaşık organik molekülleri tespit etmek için gerçekçi bir seçim olduğunu, çünkü neredeyse diğer tüm kütle spektrometrelerinden daha yüksek bir kütle çözme gücüne sahip olduğunu ileri sürüyor.
Willhite ve çalışma arkadaşlarına, yeni Orbitrap’ı bir göreve hazırlamak için azalan konsantrasyonların karmaşık karışımlarını gözlemleme kapasitesini geliştirmeye devam etmelerini tavsiye ediyor. Hofmann’ın dediği gibi, “hadi onu sınıra kadar sürelim ve sinyalin gürültüde nerede kaybolduğunu keşfedelim.”
Araştırma ekibine göre cihaz, muhtemelen bir gezgine bağlanacağı bir iniş görevinin yanı sıra yörüngedeki bir görevde de kullanılabilir. Willhite, Dünya’nın en yakın komşusunun oluşumu hakkında bilgi sağlayabileceği için aletin Ay’a gitmesiyle özellikle ilgileniyor. Willhite, Ay yüzeyinde anormal derecede yüksek silika konsantrasyonlarına sahip birkaç bölge olduğunu iddia ediyor.
Kaynak: physics.aps.org/articles/v16/19
