Meine akademische Laufbahn begann mit einem BSc. in Astrophysik an der Universität Kent. Danach schloss ich einen MSc. in space sciences an der International Space University in Frankreich ab. Hier spezialisierte ich mich auf die hydrothermale Synthese von organischen Verbindungen auf eisigen, ozeanhaltigen Monden im äußeren Sonnensystem spezialisiert habe.

Das Zeil meiner Doktorarbeit ist, die Impaktionisations-Massenspektrometrie und ihr Laboranalogon, die laser-induced liquid beam ion desorption (LILBID), mithilfe eines auf Quantenchemie basierenden Computeransatzes zu modellieren.
Viele der Eismonde im äußeren Sonnensystem gelten als immer wichtigere Ziele bei der Suche nach Leben außerhalb der Erde, da auf vielen von ihnen flüssiges Wasser vorhanden ist. Insbesondere Enceladus, ein geologisch aktiver Saturnmond, und Europa, ein ähnlicher, aber größerer Jupitermond, wurden in den letzten Jahrzehnten von Weltraummissionen gut untersucht und es wurde festgestellt, dass sie beträchtliche globale Ozeane aus flüssigem Wasser beherbergen. Enceladus stößt Eiskörner, die aus seinem unterirdischen Ozean stammen, durch Brüche im südpolaren Gelände in Form einer Wolke aus, während Körner von der Oberfläche Europas gesputtert werden und möglicherweise auch durch potenzielle Wolken ausgeschleudert werden. Enceladus wurde zwischen 2004 und 2017 im Rahmen der gemeinsamen ESA/NASA-Mission Cassini-Huygens umfassend untersucht und die Zusammensetzung des unterirdischen Ozeans mit Massenspektrometern analysiert. Der Cosmic Dust Analyzer (CDA) und das Ion and Neutral Mass Spectrometer (INMS) untersuchten Material, das durch die Wolke ausgestoßen wurde, und enthüllten einen vielfältigen Bestand an organischen und anorganischen chemischen Spezies. Die organischen Bestandteile der enceladeischen Eiskörner sind von biologischem Interesse und könnten mit potenzieller präbiotischer oder biogener Chemie in Zusammenhang stehen. Dieses Projekt zielt darauf ab, das massenspektrale Erscheinungsbild relevanter organischer Verbindungen theoretisch einzuschränken, um die weitere Charakterisierung von Cassini-Daten zu unterstützen und die Planung zukünftiger Missionen zu Eismonden zu unterstützen. Basierend auf der Expertise des Co-Betreuers des Projekts, Dr. Partha Pratim Bera (NASA Ames Research Centre), wird das Projekt moderne Computertechniken auf der Grundlage der Quantenchemie anwenden, um Massenspektren von Eiskörnern, die organische Stoffe enthalten, vorherzusagen und zu analysieren. Quantenchemische (QC) Methoden wurden auf einige Arten der Massenspektrometrie angewendet (z. B. Elektronenionisation – wie sie vom INMS verwendet wird), obwohl sie kaum Auswirkungen auf die Ionisation (wie sie von der CDA verwendet wird) oder ihr Laboranalogon für Eiskörner, die laserinduzierte Flüssigkeitsstrahlion, hatten Desorption (LILBID). Im Rahmen dieses Projekts werden QC-Methoden sowohl auf EI als auch auf LILBID angewendet, um die komplementäre Analyse der jeweils erzeugten Massenspektren zu unterstützen. Darüber hinaus werden QC-Techniken bestehende Interpretationen von Daten ergänzen, indem sie die günstigsten Fragmentierungswege identifizieren und so aktuelle Erkenntnisse über die Zusammensetzung organischer Stoffe aus dem unterirdischen Ozean Enceladus einschränken. Dieses Projekt wird durch ein Elsa-Neumann-Stipendium gefördert


Forschungsinteressen

•     Kosmischer Staub und Eiskörner
•     Eisige Monde
•     Astrobiologie
•     Planetare Bewohnbarkeit
•     Hydrothermale Systeme
•     Massenspektrometer

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Publikationen und Konferenzen:

2024
Khawaja, N.*, Hortal Sánchez, L.*, O’Sullivan, T. R.*, Bloema, J., Napoleoni, M., Hillier, J., Klenner, F., Beinlich, A., Postberg, F., 2024. Laboratory Characterisation of Hydrothermally Processed Oligopeptides in Ice Grains Emitted by Enceladus and Europa. Philosophical Transactions of the Royal Society A, 382(2273), 20230201. doi.org/10.1098/rsta.2023.0201 *contributed equally.

Khawaja, N., O’Sullivan, T.R., Hortal Sänchez, L., Bloema, J., Napoleoni, M., et al., 2024. Mass Spectral Properties of Hydrothermally Processed Triglycine (GGG) in Ice Grains Emitted by Enceladus and Europa In: EGU General Assembly, 14 - 19 Apr 2024; Vienna, Austria.

2023

Khawaja, N., O’Sullivan, T. R., Klenner, F., Hortal Sánchez, L., Hillier J., 2023. Discriminating Aromatic Parent Compounds and their Derivative Isomers in Ice Grains from Enceladus and Europa using a Laboratory Analogue for Spaceborne Mass Spectrometers. Earth and Space Science, 10(4). doi.org/10.1029/2022EA002807

O’Sullivan, T. R., Khawaja, N., Klenner, F., Hortal Sánchez, L., Hillier J., 2023. Discriminating structurally similar organic molecules in ice grains using an analogue experiment for impact ionization mass spectrometry. In Dusty Visions Workshop, 24 - 26 May 2023; Freie Universität Berlin, Berlin, Germany.

Hortal Sánchez, L., Khawaja, N., O’Sullivan, T.R., Bloema, J., Napoleoni, M., et al., 2023. Laboratory Investigation of Hydrothermally Processed Triglycine: Implications for Organic Enriched Enceladean Ice Grains. In: EPSC-DPS Abstracts, 1 - 6 Oct 2023; San Antonio, TX, USA.

Khawaja, N., Hortal Sánchez, L., O’Sullivan, T. R., Bloema, J., Klenner. F., Hillier, J., Postberg, F., 2023. Organic Inventory of Enceladus Subsurface Ocean: Implications of Hydrothermal Processing in the Laboratory. In: Dusty Visions Workshop, 24 - 26 May 2023; Freie Universität Berlin, Berlin, Germany.

Khawaja, N., Hillier, J., Klenner, F., O’Sullivan, T.R., Postberg, F., 2023. Complementary Mass Spectral Analysis for the Identification of Organic Compounds in Ice and Dust Grains. In: PERC International Symposium on Dust and Parent Bodies, 27 Feb - 1 Mar 2023; Tokyo, Japan.