Robert Klatt
Ein neues Analyseinstrument kann komplexe Verbindungen, die mit Leben in Verbindung stehen, mit hoher Genauigkeit untersuchen. In Zukunft soll das Gerät bei der Suche nach extraterrestrische Lebensformen helfen.
College Park (U.S.A.). In den letzten Jahren hat die Astronomie zahlreiche potenziell habitable Exoplaneten entdeckt. Ob auf den Exoplaneten tatsächlich intelligente Außerirdische oder einfache extraterrestrische Lebensformen existieren, ist aber noch nicht bekannt. Dies liegt primär daran, dass der Wissenschaft genaue Instrumente zur Überprüfung fehlen.
Eine Forschungsgruppe der University of Maryland hat nun für die NASA ein neues Analysesystem entwickelt, mit dem Materialproben auf Hinweise von Leben untersucht werden können. Laut der Veröffentlichung im Fachmagazin Nature Astronomy ist das neue Instrument deutlich kleiner und effizienter als die aktuellen Analysegeräte. Es wiegt nur etwa 7,7 Kilogramm.
Das Analyseinstrument besteht aus einem UV-Laser, der kleine Mengen an Material aus Planetenproben entfernen kann und einem Orbitrap-Analysator, der die chemische Zusammensetzung der Probe untersucht. Die Orbitrap wird in Laboren auf der Erde schon lange verwendet. Wie Ricardo Arevalo erklärt, war der Einsatz im Weltraum bisher aber nicht möglich, weil das Gerät sehr schwer ist.
„Man findet den die Orbitrap in den Labors der pharmazeutischen, medizinischen und proteomischen Industrie. Das Gerät in meinem eigenen Labor wiegt knapp 400 Pfund, ist also ziemlich groß, und wir haben acht Jahre gebraucht, um einen Prototyp zu entwickeln, der effizient im Weltraum eingesetzt werden kann und trotzdem Spitzenforschung ermöglicht."
Das neue System ist laut den Entwicklern nicht nur deutlich kleiner als bisherige Instrumente, sondern hat dank des Lasers auch eine höhere Genauigkeit.
„Das Gute an einer Laserquelle ist, dass alles, was ionisiert werden kann, analysiert werden kann. Wenn wir unseren Laserstrahl auf eine Eisprobe schießen, sollten wir in der Lage sein, die Zusammensetzung des Eises zu charakterisieren und Biosignaturen darin zu erkennen. Dieses Werkzeug hat eine so hohe Massenauflösung und Genauigkeit, dass alle molekularen oder chemischen Strukturen in einer Probe viel besser identifizierbar werden.“
Wie die Forscher erklären, erlaubt es der Laser auch komplexe Verbindungen, die eher mit Leben in Verbindung gebracht werden können, zu analysieren.
„Aminosäuren können abiotisch erzeugt werden, was bedeutet, dass sie nicht unbedingt ein Beweis für Leben sind. Meteoriten, von denen viele voll mit Aminosäuren sind, können auf die Oberfläche eines Planeten stürzen und abiotische organische Stoffe an die Oberfläche bringen. Wir wissen heute, dass größere und komplexere Moleküle wie Proteine mit größerer Wahrscheinlichkeit von lebenden Systemen erzeugt wurden oder mit diesen in Verbindung stehen.“
Die Entwickler des neuen Analyseinstruments sind der Ansicht, dass es das Potenzial hat, die Art und Weise, wie wir derzeit die Geochemie oder Astrobiologie einer Planetenoberfläche untersuchen, erheblich zu verbessern. In den kommenden fünf Jahren soll das Instrument seine Arbeit im Weltraum aufnehmen. Geplant ist unter anderem der Einsatz auf dem Mond und auf dem Saturnmond Enceladus.
Nature Astronomy, doi: 10.1038/s41550-022-01866-x
