p A NASA desenvolveu um novo instrumento de espectroscopia inovador para auxiliar na busca por vida extraterrestre. O novo instrumento foi projetado para detectar compostos e minerais associados à atividade biológica mais rapidamente e com maior sensibilidade do que os instrumentos anteriores. Embora nenhuma evidência de vida fora da Terra tenha sido encontrada, a busca por evidências de vida presente ou passada em outros planetas continua a ser uma parte importante do Programa de Exploração Planetária da NASA. p Pesquisadores do Centro de Pesquisa Langley da NASA e da Universidade do Havaí desenvolveram o novo instrumento, que aprimora uma técnica analítica conhecida como espectroscopia micro Raman. Esta técnica usa a interação entre a luz do laser e uma amostra para fornecer informações sobre a composição química em escala microscópica. Ele pode detectar compostos orgânicos como os aminoácidos encontrados em seres vivos e identificar minerais formados por processos bioquímicos na Terra que podem indicar vida em outros planetas.

p "Nosso instrumento é um dos espectrômetros Raman mais avançados já desenvolvidos, "disse M. Nurul Abedin do NASA Langley Research Center, que liderou a equipe de pesquisa. "Ele supera algumas das principais limitações dos instrumentos micro Raman tradicionais e é projetado para servir como um instrumento ideal para missões futuras que usam rovers ou sondas para explorar a superfície de Marte ou a gelada lua Europa de Júpiter."

p No jornal The Optical Society Óptica Aplicada , os pesquisadores relatam que seu novo sistema - que eles chamam de instrumento ultracompacto micro Raman (SUCR) - é o primeiro a realizar análises micro-Raman de amostras a 10 centímetros do instrumento com resolução de 17,3 mícrons. O novo espectrômetro é significativamente mais rápido do que outros instrumentos micro Raman e extremamente compacto. Esses recursos são importantes para aplicações espaciais e também podem tornar o instrumento útil para análises biomédicas e de alimentos em tempo real.

p "A espectroscopia Micro Raman está sendo explorada para detectar câncer de pele sem biópsia e pode ser usada para aplicações de análise de alimentos, como medição de cafeína em bebidas, "disse Abedin." Nosso sistema poderia ser usado para essas aplicações e outras para fornecer análises químicas rápidas que não exigem o envio de amostras para um laboratório. "

p Projetando para o espaço

p Tamanho e peso foram importantes a considerar ao projetar o instrumento SUCR para exploração espacial. "Tínhamos que ter certeza de que o instrumento era muito pequeno e leve para que pudesse viajar a bordo de um pequeno, nave espacial com baixo consumo de combustível que faria a viagem de nove meses a Marte ou a viagem de seis anos à Europa, "disse Abedin." O instrumento também deve funcionar com outros instrumentos a bordo de um rover ou sonda e não ser afetado pelas condições de radiação severas encontradas em outros planetas. "

p O novo instrumento oferece várias melhorias importantes aos instrumentos de espectroscopia micro Raman anteriores, que requerem que as amostras sejam coletadas antes da análise e as medições ocorram no escuro. Os instrumentos micro Raman tradicionais também estão sujeitos à interferência da fluorescência mineral natural.

p "As limitações dos sistemas atuais diminuiriam significativamente o número de amostras e a quantidade de informações que poderiam ser obtidas em uma missão a Marte, por exemplo, ", disse Abedin." Projetamos cuidadosamente a ótica de nosso sistema para permitir uma análise rápida sob condições de luz do dia e para produzir um sinal Raman forte que não é tão sujeito a interferências quanto os sistemas tradicionais. "

p O instrumento SUCR usa o projeto de sistema Raman acoplado direto anteriormente desenvolvido na Universidade do Havaí para detecção química remota de amostras a mais de 100 metros de distância do instrumento à luz do dia (A.K. Misra et al, Spectrochim Acta A 2005). O instrumento compacto da Universidade do Havaí conecta todas as ópticas diretamente ao espectrômetro, que melhorou significativamente o desempenho em comparação com sistemas Raman acoplados a fibra porque menos sinal é perdido.

p Para criar o instrumento SUCR, os pesquisadores modificaram a ótica de coleta do sistema desenvolvido anteriormente para adquirir espectros de amostras mais próximos do instrumento. Eles também reduziram ainda mais a pegada do sistema usando um espectrômetro miniaturizado de apenas 16,5 centímetros de comprimento, 11,4 centímetros de largura e 12,7 centímetros de altura.

p A passagem da luz de um laser pulsado compacto através de uma lente cilíndrica com uma distância focal de 100 milímetros permitiu aos pesquisadores atingir uma resolução de 17,3 mícrons para análise de amostras a 10 centímetros de distância. Eles também demonstraram resolução de 10 mícrons para amostras a 6 centímetros de distância usando uma lente cilíndrica com uma distância focal de 60 milímetros.

p Análise rápida com luz ambiente acesa

p Em testes de laboratório, os pesquisadores usaram seu instrumento SUCR para medir com sucesso espectros Raman de amostras de 10 centímetros de distância com uma área de análise de 17,3 mícrons por 5 milímetros. Em condições de luz ambiente, eles usaram SUCR para analisar minerais e compostos orgânicos que podem estar associados à vida em outros planetas, incluindo enxofre incluído, naftaleno, amostras misturadas, mármore, agua, minerais de calcita e aminoácidos.

p "Agora estamos tentando aumentar a área de análise usando digitalização, "disse Abedin." Por causa da velocidade do nosso sistema, achamos que será possível criar um mapa Raman de uma área de 5 por 5 milímetros em apenas um minuto. Fazer isso com um sistema micro Raman tradicional levaria vários dias. "

p Como uma próxima etapa, os pesquisadores planejam testar seu instrumento SUCR em ambientes que imitam aqueles encontrados em Marte e outros planetas. Eles então começarão o processo de validação para mostrar que o dispositivo operaria com precisão nas condições encontradas no espaço.