Ett instrument som ursprungligen utvecklats för att söka efter organiska molekyler på Mars håller på att återanvändas för att potentiellt jaga efter liv på en handfull månar i det yttre solsystemet som verkar vara värd för hav, gejsrar och ventiler från isvulkaner.

Will Brinckerhoff, en NASA-forskare vid Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, hjälpte till att bygga en masspektrometer för Europeiska rymdorganisationens 2020 ExoMars Rover-uppdrag. Han använde sedan samma modell för att skapa ett ännu mer kapabelt instrument för ett framtida NASA Mars-uppdrag. Han parlayerar nu dessa erfarenheter för att bygga ännu ett instrument under ett nytt teknologiutvecklingspris på flera miljoner dollar.

Den senaste inkarnationen, Europan Molecular Indicators of Life Investigation, eller EMILI, skulle söka på ytorna och underytorna på Jupiters måne Europa eller andra isiga månar efter molekylära biosignaturer:strukturer eller mönster av organiska föreningar som indikerar närvaron av nuvarande eller tidigare liv i dessa spännande världar.

Även om minst sex månar tros hysa vätska, Jupiters Europa har en speciell dragningskraft bland astrobiologer - så mycket, faktiskt, att NASA genomför en tidig genomförbarhetsstudie för ett dedikerat landningsuppdrag som skulle följa det planerade Europa Clipper-uppdraget med flera flyg förbi under 2020-talet. En sådan lander skulle studera ytprover av isen som ligger över Europas stora hav under ytan. Forskare tror att havet kan ha funnits i miljarder år, tid nog för potentiella livsformer att utvecklas.

"Om det finns liv i Europas underjordiska hav, dess molekylära tecken kan detekteras i ytprover, "Sa Brinckerhoff. "Vi pratar om mikrobiella organiska koncentrationer på nivåer långt under en del per miljard i vikt."

NASA:s koncept för Ocean Worlds Life Detection Technology-program, eller COLDTech, tilldelade Brinckerhoff och hans team tvåårig finansiering för att främja EMILI som ett potentiellt instrument på en landare. Målet är att mogna instrumentet till en teknikberedskapsnivå på sex, eller TRL 6, vilket innebär att EMILI är redo för flygutveckling och kan detektera och analysera mikrobiella livsformer.

EMILI har ett försprång, sa Brincerkhoff.

Prototypen skulle ha en liknande svit av funktioner som redan utvecklats för Mars Organic Molecule Analyzer-Mass Spectrometer, eller MOMA-MS, och den linjära jonfällan-masspektrometern, eller LITMS.

MOMA-MS, som Brinckerhoffs team kommer att leverera på mindre än ett år för integration i ESA:s 2020 ExoMars-uppdrag, kommer att identifiera organiskt material genom att mäta massan av de individuella molekylerna som är låsta inuti krossade stenprover från Mars. LITMS, under utveckling för ett potentiellt framtida Mars-uppdrag med stöd från NASA:s Mognad av instrument för utforskning av solsystem, är nästan på TRL-6, i väntan på en sista omgång av Mars miljötester.

Båda instrumenten upptäcker och identifierar organiskt material på Mars med två tekniker. I ett, kallas laserdesorptionsmasspektrometri, en inbyggd högintensiv laser omvandlar ett provs molekyler till joner, som en gång bildades, leds in i en massanalysator där de separeras enligt deras förhållande mellan massa och laddning. Resultatet är ett spektrum som avslöjar element och strukturella detaljer som utgör molekylerna.

Den andra tekniken, kallas gaskromatografi masspektrometri, går ut på att värma upp pulveriserade prover med en miniatyrugn och analysera de frigjorda gaserna. Alla dessa funktioner är länkade genom en enda, mycket miniatyriserad linjär jonfällaanalysator.

LITMS, dock, tar dessa förmågor till nästa nivå. Utöver dessa funktioner, LITMS har ett precisionssystem för provhantering och kan analysera både positiva och negativa joner, vilket breddar utbudet av molekyler som instrumentet kan identifiera.

"EMILI representerar en omutveckling av LITMS för Europa. I vissa avseenden, EMILI är en enklare implementering än MOMA eller LITMS på Mars, Brinckerhoff sa, och tillägger att Europa inte har en betydande atmosfär, eliminerar behovet av vissa typer av hårdvara som lägger till storlek och komplexitet till instrumentet.

"Det vi har med EMILI breadboard är tillräckligt långt i utvecklingen för att vi är övertygade om att vi kan bygga en flygversion, " tillade han. "COLDTech ger oss en möjlighet att visa att vi kan göra de kritiska biosignaturdetekteringsmätningarna på en havsvärld som Europa."