Pendongeng sci-fi suka memutar cerita tentang alien yang menggunakan laser yang mengunjungi Bumi — tetapi pada kenyataannya, kitalah yang sekarang menggunakan sinar laser canggih untuk berburu tanda-tanda kehidupan di luar bumi.
Ahli geologi dan insinyur di University of Maryland baru-baru ini menciptakan teknologi baru, yang dirancang untuk terbang di luar angkasa, yang menggunakan cahaya untuk menganalisis molekul. Karya ini, diterbitkan minggu lalu di Astronomi Alam, mengambil instrumen laboratorium penganalisis molekul umum di Bumi, yang dikenal sebagai Orbitrap, dan mengecilkannya agar kompak dan cukup ringan untuk muat dalam misi tata surya NASA. Mereka juga menggabungkan Orbitrap yang ditingkatkan dengan laser, yang dapat memecah material dari permukaan planet untuk mempersiapkannya untuk dianalisis.
“Saya senang melihat jenis molekul kompleks apa yang dapat kita deteksi di luar Bumi,” kata Grace Ni, ahli geologi University of Maryland dan rekan penulis studi tersebut. “Penganalisis Orbitrap generasi berikutnya menawarkan peningkatan sekitar 200 kali lipat” dalam detail pengukurannya dibandingkan dengan sistem yang lebih lama, tambahnya. Itu bisa terbang dalam misi dalam dekade berikutnya.
Orbitrap adalah alat untuk spektrometri massa, teknik masuk bagi para ilmuwan yang memisahkan molekul berdasarkan massanya dan mengukur berapa banyak masing-masing yang ada dalam sampel. Meskipun mesin ini ditemukan di laboratorium medis, biologi, dan industri lainnya di seluruh planet ini, mesin ini juga sangat besar, beratnya sekitar 400 pon—sedikit lebih berat dari panda raksasa. Misi di luar dunia seringkali terbatas pada seberapa banyak yang dapat mereka bawa ke tujuan mereka. Salah satu Orbitrap raksasa ini tidak mau terbang. Versi baru, bagaimanapun, hanya memiliki berat sekitar 17 pound.
[Related: The Milky Way could have dozens of alien civilizations capable of contacting us]
Plus, tim misi harus sering memilih antara satu komponen besar atau beberapa alat yang lebih kecil. Memilih instrumen untuk misi luar angkasa adalah “seperti memilih alat apa yang Anda inginkan di saku pisau tentara Swiss Anda,” jelas Zach Ulibarri, seorang insinyur ruang angkasa di Universitas Cornell yang bukan bagian dari studi baru. “Tetapi, pada saat yang sama, perkakas pada pisau tentara Swiss lebih kecil dan lebih ringan daripada perkakas yang Anda simpan di garasi, seperti halnya perkakas di pesawat ruang angkasa Anda harus lebih kecil dan lebih ringan daripada perkakas berukuran penuh yang Anda simpan di dalamnya. sebuah laboratorium.”
Sebelum dapat mengukur molekul, alat yang menggunakan laser yang ditingkatkan menggunakan gelombang ultraviolet untuk memecah senyawa dari permukaan planet—seperti bebatuan di Mars, kulit terluar es Enceladus, atau target menarik lainnya untuk kemungkinan kehidupan di tata surya kita. . Ini kemudian menyalurkannya ke spektrometer Orbitrap mini, di mana komposisi sampel diukur.
Eddie Schweiterman, astrobiolog University of California Riverside yang tidak terlibat dalam proyek Orbitrap baru, menjelaskan bahwa alat ini akan mengambil “sidik jari” molekul yang terkait dengan kehidupan, sekaligus memberikan informasi tentang geologi sekitar planet atau bulan apa pun yang sedang dieksplorasi. Konteks adalah kunci untuk tanda-tanda kehidupan—ilmuwan harus mampu mengesampingkan sumber tak hidup dari bahan kimia mirip kehidupan yang sama. Sistem laser-Orbitrap baru ini juga akan memungkinkan para ilmuwan untuk melakukan analisis kimia terperinci ini dari jarak jauh melalui misi robotik langsung, seperti pendarat atau penjelajah, sebagai lawan dari pengembalian sampel ke Bumi.
Meskipun ada banyak pekerjaan yang sedang berlangsung untuk mendeteksi biosignatures di exoplanet yang jauh, itu adalah permainan bola yang sama sekali berbeda dari menjelajahi tata surya dengan probe melalui Orbitrap yang ditingkatkan. Molekul organik besar yang akan dianalisis dengan misi yang menampilkan Orbitrap “tidak dapat dengan mudah diamati dari jarak jauh, terutama pada jarak antarbintang,” kata Schweiterman. Sebaliknya, planet ekstrasurya hanya dapat diamati dari jarak beberapa tahun cahaya melalui teleskop kita. Tetapi para astronom dapat mengirim robot yang dilengkapi alat ini ke permukaan planet-planet terdekat kita.
[Related: Why astronomers are blasting Earth’s location to potential intelligent aliens]
Ada juga satu tangkapan lagi. Jumlah besar data yang dihasilkan dari sistem baru “bisa memusingkan untuk penyimpanan dan transmisi data selama misi luar angkasa,” menurut Ni. Mudah-mudahan, seiring dengan kemajuan teknologi komputer, para insinyur akan menemukan cara-cara cerdas untuk mengatasi masalah ini. Meski begitu, penyimpanan data bukanlah pembunuh impian untuk Orbitrap—hanya hal lain yang perlu dipertimbangkan saat merancang pesawat ruang angkasa. Seperti yang dikatakan Ulibarri, “setiap instrumen memiliki kelebihan dan kekurangannya masing-masing. Tidak ada instrumen yang sempurna; hanya ada pertukaran antara yang berbeda.
Membangun pesawat ruang angkasa yang berfungsi penuh selalu sulit, tetapi teknologi instrumen baru seperti Orbitrap yang ditingkatkan memperluas kemungkinan untuk misi masa depan. “Selalu menarik untuk menambahkan alat baru ke toolkit pesawat ruang angkasa yang potensial,” kata Ulibarri. “Dan Orbitrap adalah alat yang sangat kuat.”
