Dit compacte apparaatje kan gesteentemonsters in de ruimte direct controleren op de moleculen van het leven, zoals eiwitten en DNA.

Hoe verder een onbemand ruimtescheepje het zonnestelsel in reist, hoe hoger de eisen zijn aan de meetinstrumenten op het schip. Zo moeten ze klein en energiezuinig zijn, maar wel nog steeds betrouwbaar. Zeker als het gaat om de zoektocht naar buitenaards leven. Een team van de University of Maryland (VS), onder leiding van Ricardo Arevalo, heeft nu een mini-state-of-the-art-analyseapparaat ontwikkeld dat mee kan op NASA’s volgende ruimtemissies. Ze publiceerden erover in Nature Astronomy.

Lees ook:

• NASA introduceert classificatie voor buitenaards leven
• ‘Ik probeer uit te dragen hoe bijzonder de aarde is’
• Waarom zien we maar geen teken van buitenaards leven?

Ioniseren

De machine bestaat uit twee onderdelen: een ultraviolette puls-laser en een zogenoemde orbitrap-massaspectrometer. Heeft het ruimtescheepje een monster te pakken (bijvoorbeeld van het oppervlak van een planeet of maan), dan wordt deze in het apparaat geschoven. De laser zal vervolgens het materiaal verpulveren. De moleculen die in het monster zitten raken daarbij geïoniseerd; ze verliezen hun elektronen.

De geïoniseerde moleculen (ionen genoemd) gaan vervolgens de Orbitrap in. Daar zitten ze gevangen in een ronddraaiend elektromagnetisch veld. Uiteindelijk vallen ze op een detector die het molecuulgewicht van de ionen meet. Op basis van die gegevens kunnen de onderzoekers vervolgens achterhalen welke moleculen er oorspronkelijk in het monster zaten.

DNA en eiwitten

Zo’n geavanceerde combinatie van laser en orbitrap bestaat al, maar alleen in de high-tech-laboratoria van grote farmaceutische bedrijven. Daar wegen deze machines maar liefst 200 kilogram. Niet geschikt dus voor een kleine ruimtesonde die je naar een Saturnusmaan stuurt bijvoorbeeld. Maar Arevalo en collega’s zijn er nu in geslaagd de laser-orbitrap te verkleinen tot een gewicht van slechts 7,5 kilogram.

Bouwstenen van leven, zoals aminozuren, vinden is makkelijk met zo’n apparaat. Maar hij kan ook veel grotere biologische moleculen aantonen, zoals DNA en eiwitten, stellen de onderzoekers. Dat is belangrijk, want aminozuren kunnen ook ontstaan door niet-natuurlijke processen. Maar DNA en eiwitten niet. Vind je die, dan heb je vrijwel zeker te maken met buitenaards leven.

Het mini-analyseapparaat moet wel nog worden verbeterd; de onderzoekers hebben nu nog slechts een prototype. Maar ze denken dat hij ingezet kan worden bij NASA’s toekomstige missies naar de maan (het Artemis-programma) en de Saturnusmaan Enceladus (de Enceladus Orbilander-missie).

“Zeker een doorbraak”

“Dit nieuwe instrument is een zeer gunstige ontwikkeling voor de detectie van mogelijke biologische moleculen op andere planeten”, vertelt planeetwetenschapper Inge Loes ten Kate van de Universiteit Utrecht en de Universiteit van Amsterdam. Zelf werkte ze tussen 2006 en 2011 bij NASA aan een voorloper van dit apparaat. “Orbitrap-massaspectrometers zijn zeer gevoelig en zeer precies in het analyseren van grote intacte biologische moleculen en juist die zijn zo belangrijk als signaal van mogelijk leven.”

“De tweede nieuwe ontwikkeling is de manier waarop de moleculen uit de gesteente- of ijsmonsters gehaald kunnen worden”, vervolgt ze. “In instrumenten die nu worden gebruikt, worden moleculen uit de monsters gehaald door ze te verhitten of door ze op te lossen in een vloeistof. Ze blijven hierdoor niet altijd intact, dus de analyse is vaak een puzzel. De laser die deel uitmaakt van dit nieuwe apparaat geeft de moleculen precies genoeg energie, waardoor ze gaan trillen en losraken van het monster, zonder daarbij kapot te gaan. Ik vind dit zeker een doorbraak binnen de astrobiologie.”

Bronnen: Nature Astronomy, University of Maryland

Beeld: Ricardo Arevalo

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!