Mendeteksi Tanda Kehidupan di Planet Lain dengan Perangkat Laser Kecil

Wawan Setiawan - Jumat, 20 Januari 2023 | 14:00 WIB

Getty Images

Para ilmuwan telah mengembangkan teknologi laser yang berpotensi mendeteksi kehidupan di planet lain.

Nationalgeographic.co.id—Saat misi luar angkasa menggali lebih dalam tata surya bagian luar, kebutuhan akan alat analitik yang lebih ringkas, hemat sumber daya, dan akurat menjadi semakin kritis. Terutama karena perburuan kehidupan di luar bumi dan planet atau bulan yang dapat dihuni terus berlanjut.

Tim yang dipimpin University of Maryland mengembangkan instrumen baru yang secara khusus disesuaikan dengan kebutuhan misi luar angkasa NASA. Penganalisis sumber laser mini mereka secara signifikan lebih kecil dan lebih hemat sumber daya daripada pendahulunya. Semuanya tanpa mengurangi kualitas kemampuannya untuk menganalisis sampel material planet dan potensi aktivitas biologis di lokasi tersebut.

Temuan tim tentang perangkat baru ini telah diterbitkan di jurnal Nature Astronomy pada 16 Januari 2023 dengan judul makalah “Laser desorption mass spectrometry with an Orbitrap analyser for in situ astrobiology.”

Alat baru ini hanya memiliki berat sekitar 7,7 kilogram. Instrumen ini merupakan kombinasi dari dua alat penting yang diperkecil secara fisik untuk mendeteksi tanda-tanda kehidupan dan mengidentifikasi komposisi material: laser ultraviolet berdenyut yang menghilangkan sejumlah kecil material dari sampel planet dan penganalisa Orbitrap^TM yang menghasilkan data resolusi tinggi tentang bahan kimia yang diperiksa.

"Orbitrap awalnya dibangun untuk penggunaan komersial," jelas Ricardo Arevalo, penulis utama makalah dan seorang profesor geologi di UMD. "Anda dapat menemukannya di laboratorium industri farmasi, medis, dan proteomik. Yang ada di lab saya sendiri beratnya kurang dari 181 kilogram, jadi ukurannya cukup besar, dan kami membutuhkan waktu delapan tahun untuk membuat prototipe yang dapat digunakan secara efisien di luar angkasa. Bahkan ini secara signifikan lebih kecil dan kurang intensif sumber daya, tetapi masih mampu untuk ilmu pengetahuan mutakhir."

Lori Willhite dan Ricardo Arevalo.

Foto penganalisa massa Orbitrap dari instrumen prototipe.

Gadget baru tim mengecilkan Orbitrap asli sambil memasangkannya dengan spektrometri massa desorpsi laser (LDMS) - teknik yang belum diterapkan di lingkungan planet ekstraterestrial. Perangkat baru ini menawarkan manfaat yang sama seperti pendahulunya yang lebih besar tetapi disederhanakan untuk eksplorasi ruang angkasa dan analisis material planet di tempat, menurut Arevalo.

Berkat massanya yang kecil dan kebutuhan daya yang minimal, instrumen Orbitrap LDMS mini ini dapat dengan mudah disimpan dan dirawat di muatan misi luar angkasa. Analisis instrumen terhadap permukaan atau zat planet juga jauh lebih tidak mengganggu. Dengan demikian jauh lebih kecil kemungkinannya untuk mencemari atau merusak sampel daripada banyak metode saat ini yang berupaya mengidentifikasi senyawa yang tidak diketahui.

“Hal yang baik tentang sumber laser adalah segala sesuatu yang dapat terionisasi dapat dianalisis. Jika kita menembakkan sinar laser pada sampel es, kita harus dapat mengkarakterisasi komposisi es dan melihat tanda biologis di dalamnya,” kata Arevalo. "Alat ini memiliki resolusi dan akurasi massa yang tinggi sehingga setiap struktur molekul atau kimia dalam sampel menjadi lebih dapat diidentifikasi."

Komponen laser mini LDMS Orbitrap juga memungkinkan peneliti mengakses senyawa yang lebih besar dan lebih kompleks yang lebih mungkin terkait dengan biologi. Senyawa organik yang lebih kecil seperti asam amino, misalnya, merupakan tanda yang lebih ambigu dari bentuk kehidupan.

“Asam amino dapat diproduksi secara abiotik. Artinya belum tentu merupakan bukti kehidupan. Meteorit, yang banyak di antaranya penuh dengan asam amino, dapat menabrak permukaan planet dan mengirimkan bahan organik abiotik ke permukaan,” kata Arevalo. “Kita tahu sekarang bahwa molekul yang lebih besar dan lebih kompleks, seperti protein, lebih mungkin diciptakan oleh atau terkait dengan sistem kehidupan. Laser memungkinkan kita mempelajari organik yang lebih besar dan lebih kompleks. Sebab ini dapat mencerminkan biosignatures fidelitas yang lebih tinggi daripada senyawa yang lebih kecil dan lebih sederhana."

Untuk Arevalo dan timnya, Orbitrap LDMS mini akan menawarkan wawasan dan fleksibilitas yang sangat dibutuhkan untuk usaha masa depan ke tata surya luar, seperti misi yang berfokus pada tujuan deteksi kehidupan (contohnya, Enceladus Orbilander) dan eksplorasi permukaan bulan (contohnya, Program Artemis NASA). Mereka berharap untuk mengirim perangkat mereka ke luar angkasa dan menyebarkannya ke target planet yang diminati dalam beberapa tahun mendatang.

“Saya melihat prototipe ini sebagai pathfinder untuk instrumen berbasis LDMS dan Orbitrap masa depan lainnya,” kata Arevalo. "Instrumen Orbitrap LDMS mini kami memiliki potensi untuk secara signifikan meningkatkan cara kami saat ini mempelajari geokimia atau astrobiologi permukaan planet."