La NASA ha desarrollado un nuevo instrumento de espectroscopía innovador para ayudar en la búsqueda de vida extraterrestre. El nuevo instrumento está diseñado para detectar compuestos y minerales asociados con la actividad biológica más rápidamente y con mayor sensibilidad que los instrumentos anteriores. Aunque no hay evidencia de vida fuera de la Tierraaún se ha encontrado, buscar evidencia de vida presente o pasada en otros planetas continúa siendo una parte importante del Programa de Exploración Planetaria de la NASA.
Los investigadores del Centro de Investigación Langley de la NASA y de la Universidad de Hawái desarrollaron el nuevo instrumento, que mejora una técnica analítica conocida como espectroscopía micro Raman. Esta técnica utiliza la interacción entre la luz láser y una muestra para proporcionar información sobre la composición química a escala microscópicaPuede detectar compuestos orgánicos como los aminoácidos que se encuentran en los seres vivos e identificar minerales formados por procesos bioquímicos en la Tierra que podrían indicar vida en otros planetas.
"Nuestro instrumento es uno de los espectrómetros Raman más avanzados jamás desarrollados", dijo M. Nurul Abedin del Centro de Investigación Langley de la NASA, quien dirigió el equipo de investigación. "Supera algunas de las limitaciones clave de los instrumentos tradicionales de micro Raman y está diseñadopara servir como un instrumento ideal para futuras misiones que usan rovers o aterrizadores para explorar la superficie de Marte o la helada luna europea de Júpiter ".
en el diario The Optical Society óptica aplicada , los investigadores informan que su nuevo sistema, al que llaman el instrumento ultracompacto micro Raman SUCR, es el primero en realizar análisis micro-Raman de muestras a 10 centímetros del instrumento con una resolución de 17.3 micrasEl nuevo espectrómetro es significativamente más rápido que otros instrumentos micro Raman y extremadamente compacto. Estas características son importantes para aplicaciones espaciales y también podrían hacer que el instrumento sea útil para análisis biomédicos y alimentarios en tiempo real.
"La espectroscopía Micro Raman se está explorando para detectar el cáncer de piel sin una biopsia y se puede usar para aplicaciones de análisis de alimentos como medir la cafeína en las bebidas", dijo Abedin. "Nuestro sistema podría usarse para estas aplicaciones y otras para proporcionar un tratamiento rápidoanálisis químico que no requiere enviar muestras a un laboratorio "
Diseñando para el espacio
El tamaño y el peso eran importantes a tener en cuenta al diseñar el instrumento SUCR para la exploración espacial. "Teníamos que asegurarnos de que el instrumento fuera muy pequeño y liviano para que pudiera viajar a bordo de una pequeña nave espacial de bajo consumo de combustible que haría que los nueveviaje de un mes a Marte o el viaje de seis años a Europa ", dijo Abedin." El instrumento también debe funcionar con otros instrumentos a bordo de un rover o módulo de aterrizaje y no verse afectado por las duras condiciones de radiación que se encuentran en otros planetas ".
El nuevo instrumento ofrece varias mejoras importantes a los instrumentos de espectroscopía micro Raman anteriores, que requieren que se recolecten muestras antes del análisis y que las mediciones se realicen en la oscuridad. Los instrumentos micro Raman tradicionales también son propensos a la interferencia de la fluorescencia mineral natural.
"Las limitaciones de los sistemas actuales reducirían significativamente el número de muestras y la cantidad de información que se podría obtener de una misión a Marte, por ejemplo", dijo Abedin. "Diseñamos cuidadosamente la óptica de nuestro sistema para permitir un análisis rápido bajocondiciones de luz diurna y producir una señal Raman fuerte que no sea tan propensa a interferencias como los sistemas tradicionales ".
El instrumento SUCR utiliza el diseño del sistema Raman de acoplamiento directo desarrollado previamente en la Universidad de Hawai para la detección química remota de muestras a más de 100 metros del instrumento a la luz del día AK Misra et al, Spectrochim Acta A 2005.El instrumento compacto conecta toda la óptica directamente al espectrómetro, lo que mejora significativamente el rendimiento en comparación con los sistemas Raman acoplados a fibra porque se pierde menos señal.
Para crear el instrumento SUCR, los investigadores modificaron la óptica de recolección del sistema previamente desarrollado para adquirir espectros de muestras más cercanos al instrumento. También redujeron aún más la huella del sistema al usar un espectrómetro miniaturizado de solo 16.5 centímetros de largo, 11.4 centímetros de ancho y 12.7centímetros de alto.
El paso de luz de un láser pulsado compacto a través de una lente cilíndrica con una longitud focal de 100 milímetros permitió a los investigadores lograr una resolución de 17.3 micras para el análisis de muestras a 10 centímetros de distancia. También demostraron una resolución de 10 micras para muestras a 6 centímetros de distancia usandouna lente cilíndrica con una distancia focal de 60 milímetros.
Análisis rápido a la luz de la habitación encendida
En pruebas de laboratorio, los investigadores usaron su instrumento SUCR para medir con éxito los espectros Raman de muestras a 10 centímetros de distancia con un área de análisis de 17.3 micras por 5 milímetros. A la luz de la habitación en condiciones, usaron SUCR para analizar minerales y compuestos orgánicos que podríanestar asociado con la vida en otros planetas, incluidos azufre, naftaleno, muestras mixtas, mármol, agua, minerales de calcita y aminoácidos incluidos.
"Ahora estamos tratando de aumentar el área de análisis mediante el escaneo", dijo Abedin. "Debido a la velocidad de nuestro sistema, creemos que será posible crear un mapa Raman de un área de 5 por 5 milímetros en solo unominuto. Hacer esto con un sistema micro Raman tradicional llevaría varios días "
Como siguiente paso, los investigadores planean probar su instrumento SUCR en entornos que imitan a los que se encuentran en Marte y otros planetas. Luego comenzarán el proceso de validación para mostrar que el dispositivo funcionaría con precisión en condiciones encontradas en el espacio.
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Materiales proporcionado por La sociedad óptica . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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