Een instrument dat oorspronkelijk is ontwikkeld om naar organische moleculen op Mars te zoeken, wordt hergebruikt om mogelijk op leven te jagen op een handvol manen in het buitenste zonnestelsel die oceanen lijken te herbergen. geisers en openingen van ijsvulkanen.

Will Brinckerhoff, een NASA-wetenschapper bij het Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, hielp bij het bouwen van een massaspectrometer voor de ExoMars Rover-missie van de European Space Agency in 2020. Vervolgens gebruikte hij hetzelfde model om een ​​nog capabeler instrument te maken voor een toekomstige NASA Mars-missie. Hij gebruikt deze ervaringen nu om nog een ander instrument te bouwen onder een nieuwe technologieontwikkelingsprijs van meerdere miljoenen dollars.

De laatste incarnatie, de Europan Molecular Indicators of Life Investigation, of EMILI, zou de oppervlakken en ondergronden van Jupiters maan Europa of andere ijzige manen doorzoeken op moleculaire biosignaturen:structuren of patronen van organische verbindingen die wijzen op de aanwezigheid van huidig ​​of vorig leven op deze intrigerende werelden.

Hoewel men denkt dat er minstens zes manen vloeistof bevatten, Jupiter's Europa heeft een speciale aantrekkingskracht onder astrobiologen - zozeer zelfs, in feite, dat NASA een vroege haalbaarheidsstudie uitvoert voor een speciale lander-missie die de geplande Europa Clipper multiple-flyby-missie in de jaren 2020 zou volgen. Zo'n lander zou oppervlaktemonsters bestuderen van het ijs dat Europa's uitgestrekte ondergrondse oceaan bedekt. Wetenschappers geloven dat de oceaan misschien al miljarden jaren bestaat, tijd genoeg om potentiële levensvormen te laten evolueren.

"Als er leven bestaat in de ondergrondse oceaan van Europa, zijn moleculaire tekens kunnen worden gedetecteerd in oppervlaktemonsters, " Zei Brinckerhoff. "We hebben het over microbiële organische concentraties op niveaus die ver onder een gewichtsdeel per miljard liggen."

NASA's Concepts for Ocean Worlds Life Detection Technology-programma, of COLDTech, verleende Brinckerhoff en zijn team twee jaar financiering om EMILI als een potentieel instrument op een lander vooruit te helpen. Het doel is om het instrument te laten rijpen tot een technologiegereedheidsniveau van zes, of TRL 6, wat betekent dat EMILI klaar is voor vluchtontwikkeling en in staat is microbiële levensvormen te detecteren en analyseren.

EMILI heeft een voorsprong, aldus Brincerkhoff.

Het prototype zou een vergelijkbare reeks mogelijkheden bevatten die al zijn ontwikkeld voor de Mars Organic Molecule Analyzer-Mass Spectrometer, of MOMA-MS, en de lineaire ionenval-massaspectrometer, of LITMS.

MOMA-MS, die het team van Brinckerhoff in minder dan een jaar zal opleveren voor integratie in ESA's 2020 ExoMars-missie, zal organisch materiaal identificeren door de massa van de individuele moleculen te meten die zijn opgesloten in verpletterde Martiaanse rotsmonsters. LITMS, in ontwikkeling voor een mogelijke toekomstige Mars-missie met steun van NASA's Maturation of Instruments for Solar System Exploration-programma, is bijna op TRL-6, in afwachting van een laatste ronde van milieutests op Mars.

Beide instrumenten detecteren en identificeren organisch materiaal op Mars met twee technieken. In een, genaamd laserdesorptie massaspectrometrie, een ingebouwde laser met hoge intensiteit zet de moleculen van een monster om in ionen, die ooit gevormd is, worden naar een massa-analysator geleid waar ze worden gescheiden volgens hun massa-tot-ladingsverhoudingen. Het resultaat is een spectrum dat elementen en structurele details onthult waaruit de moleculen bestaan.

De andere techniek, gaschromatografie massaspectrometrie genoemd, omvat het verhitten van poedermonsters met een miniatuuroven en het analyseren van de vrijgekomen gassen. Al deze mogelijkheden zijn gekoppeld via een enkele, sterk geminiaturiseerde lineaire ionenvalanalysator.

LITMS, echter, brengt deze mogelijkheden naar een hoger niveau. Naast deze mogelijkheden, LITMS heeft een nauwkeurig kernmonsterverwerkingssysteem en kan zowel positieve als negatieve ionen analyseren, waardoor het bereik van moleculen dat het instrument kan identificeren, wordt vergroot.

"EMILI vertegenwoordigt een herontwikkeling van LITMS voor Europa. In sommige opzichten, EMILI is een eenvoudiger implementatie dan MOMA of LITMS op Mars, "Brinckerhoff zei:eraan toevoegend dat Europa geen noemenswaardige atmosfeer heeft, het elimineren van de noodzaak voor bepaalde soorten hardware die grootte en complexiteit aan het instrument toevoegen.

"Wat we hebben met het EMILI breadboard is ver genoeg in ontwikkeling dat we er zeker van zijn dat we een vluchtversie kunnen bouwen, " voegde hij eraan toe. "COLDTech geeft ons de kans om aan te tonen dat we de kritische biosignatuurdetectiemetingen kunnen doen op een oceaanwereld als Europa."