Een team van vooral Nederlandse onderzoekers werkt aan een chip die moleculen kan herkennen. Hiermee hopen ze op buitenaardse hemellichamen moleculen te vinden die duiden op leven. Het uiteindelijke reisdoel, over tientallen jaren, is Enceladus, een van de manen van Saturnus.

Zijn we alleen of is er ook leven op andere plekken in de kosmos? Het laatste is het waarschijnlijkst, al was het maar vanwege de overweldigende hoeveelheid hemellichamen die er zijn, maar sluitend bewijs voor leven op andere planeten is nog altijd niet gevonden.

Om de zoektocht op planeten en manen in ons eigen zonnestelsel makkelijker te maken, werken onderzoekers van onder andere de TU Delft en de Universiteit Twente aan de ontwikkeling van een speciaal soort chip: de (Origin of) Life Marker Chip, ofwel LMCOOL. Deze chip is geprogrammeerd om in vloeistoffen moleculen te herkennen die kunnen duiden op leven, zoals aminozuren.  

Lab-on-a-chip

De LMCool is een voorbeeld van een lab-on-a-chip: een minuscuul maar compleet laboratorium dat voorgeprogrammeerde analyses uitvoert op kleine hoeveelheden vloeistof. In de chip zitten moleculaire receptoren: organische moleculen die zich specifiek aan één ander molecuul kunnen binden, vertelt planeetwetenschapper en astrobioloog Niels Ligterink van de TU Delft, die het onderzoeksconsortium leidt. ‘Het proces dat zich afspeelt in de chip, is daarmee vergelijkbaar met het vinden van de sleutel die past op het aanwezige sleutelgat.’

De te onderzoeken vloeistof wordt via dunne kanaaltjes in de fotonische chip gebracht – dat is een chip die licht gebruikt om informatie te verwerken. Als er binding plaatsvindt met het gezochte molecuul, verandert de brekingsindex van het licht dat hier via ‘fotonische paden’ langs komt. Dat is wat de chip uiteindelijk meet.

‘De huidige chip heeft zes receptoren (de ‘sleutelgaten’), en kan dus zes moleculen binden’, zegt Ligterink. ‘Maar dat is makkelijk op te schalen. In principe zouden we ook chips kunnen maken met zestig of zeshonderd sensoren.’ De grootte van een sensor is een paar tienden van een millimeter.

Nieuw?

Er bestaan al andere instrumenten voor het zoeken naar leven, maar die zijn veel groter en zwaarder, schrijft zowel de TU Delft als de Universiteit Twente in een gezamenlijk nieuwsbericht. Instrumenten die momenteel op Mars naar aanwijzingen voor leven zoeken, wegen tien tot twintig kilo en hebben het formaat van een magnetron. De LMCOOL , inclusief het omringende mechanisme dat de vloeistof aan de chip moet toedienen, wordt zo groot als een blikje frisdrank en weegt maar zevenhonderd gram. Voor de luchtvaart, waar elke kilo lanceergewicht telt, is dat een cruciaal verschil.

Ook labs-on-a-chip zijn niet nieuw, maar tot nu toe is de toepassing ervan vooral voor medische doeleinden. De belangrijkste uitdaging is om de LMCOOL geschikt te maken voor gebruik in de ruimte, dus bestand te maken tegen extreme temperaturen, straling, en een vacuüm omgeving.

Lange adem

Voor de resultaten is nog wel even geduld nodig, het ontwikkelen van dergelijke apparaten is werk van lange adem. Het idee voor de Life Marker Chip (LMC) werd ruim twintig jaar geleden al voorgedragen voor de Europese missie ExoMars, maar viel toen buiten de boot. Dankzij financiële steun van het NSO Instrumentenprogramma kan het nu toch worden doorontwikkeld.

‘Wij zijn nu zover dat we de eerste metingen op laboratoriumsystemen hebben gedaan, maar staan nog niet op het punt om een prototype te bouwen’, zegt Ligterink. ‘Op dit moment ligt de focus vooral op het aanpassen van het systeem op de omstandigheden in de ruimte, zodat het daar heel blijft en betrouwbare metingen blijft opleveren.’

Als de LMCOOL daadwerkelijk naar Enceladus gaat, is dat op z’n vroegst over 25 jaar. Daarna duurt het nog eens tien jaar voordat de wetenschappelijke resultaten zijn verwerkt.

 

Openingsbeeld: TU Delft