Patrick Gasda er videnskabelig medarbejder i gruppen Space Science and Applications på Los Alamos National Laboratory. Som medlem af OrganiCam-holdet arbejder han sammen med holdleder Roger Wiens på at undersøge geokemien og astrobiologien i Europa. Konceptfasen af OrganiCam finansieres af Laboratory Directed Research and Development-programmet. Gasda har bidraget med denne artikel til Space.com’s Expert Voices: Op-Ed & Insights.
I det skuffende fravær af små grønne rumvæsener på en af Jupiters måner eller en kanalbyggercivilisation på Mars, sætter jagten på liv uden for Jorden vores videnskabelige og teknologiske formåen på prøve til det yderste. Hvis vi finder liv derude, vil det være meget lille, på molekylær skala.
Efter en vellykket opsendelse i slutningen af juli sejler NASA’s Perseverance-rover lydløst gennem rummet på sin syv måneder lange rejse til Mars, hvor den skal gennemsøge Jezero-krateret for at finde beviser på beboelighed og liv. I dette fredelige intermezzo inden roverens landing på den røde planet i begyndelsen af næste år har vi tid til at tænke på fremtidige missioner, der søger liv på andre planetariske legemer i hele solsystemet.
Relateret: 6 mest sandsynlige steder for fremmed liv i solsystemet
Disse missioner vil gå på jagt efter biologiske organiske molekyler, de kulstofbaserede byggesten, der udgør alle levende væsener, som vi kender. Det skyldes, at hvis vi på et tidspunkt finder liv – eller beviser på tidligere liv – på Mars eller et andet sted, vil det ikke være et lille grønt rumvæsen. Det vil være et biomolekyle eller fossiliseret bakteriel liv.
Søgningen fokuserer på beboelige miljøer på Mars og andre steder. Nylige missioner til de ydre planeter har observeret beviser for vanddamppust fra Jupiters måne Europa, hvilket rejser den spændende mulighed for organiske molekyler på dens overflade, der stammer fra havet under den. Rumfartøjer har påvist organiske molekyler i de dampe, der udgår fra Saturns måne Enceladus. For nylig fløj NASA’s Dawn-rumfartøj inden for 35 km fra overfladen af Ceres, en dværgplanet i asteroidebæltet, og opdagede saltvand og sandsynligvis et stort, dybt reservoir af flydende saltvand.
Disse er alle højt prioriterede steder at lede.
Som et af de mest sandsynlige steder at finde liv – og helt sikkert det nærmeste – er Mars fortsat et af de steder, der kræver vores opmærksomhed. Selv om det kolde, tørre land, den tynde atmosfære og den ekstreme stråling på overfladen er fjendtligt indstillet over for liv, har NASA’s Curiosity-rover, som nu udforsker Mars, fundet organiske molekyler. Men er de biologiske? Det er svært at sige, fordi alle molekyler på overfladen ville være blevet alvorligt beskadiget af stråling i løbet af millioner af år.
Biologiske organiske stoffer er måske mere udbredt i lava-tube-hulerne på Mars. I ly dybt nede i undergrunden har livet måske engang blomstret – eller gør det stadig? – i salte saltsalte, der sivede fra nu forsvundne overfladesøer. Saltvand har en lavere frysepunktstemperatur end almindeligt vand, og den dybe underjordiske varme fra Mars’ kappe kan holde vandet flydende.
For at finde ud af, om liv kan have dannet nogle af de organiske molekyler på Mars, må vi sende instrumenter, der kan besvare dette spørgsmål, men at udforske Mars dybt under jorden er en skræmmende opgave. De fleste kendte lavatunneler på Mars har mindst ét ovenlys, der åbner sig til overfladen. Selv om vi ikke ved, hvor dybe disse huler er, er deres mundinger 91 meter brede, og nogle af dem menes at gå mindst en kvart mil (0,4 km) ned i jorden.
Hvorfor ikke flyve ind? For at kunne gøre det skal vores instrumenter være enkle, robuste, lette og kompakte. Det samme gælder for at sende instrumenter til de barske, iskolde miljøer med høj stråling på Europa, Enceladus eller Ceres. For at opfylde disse udfordrende kriterier har Los Alamos National Laboratory udnyttet sin erfaring med at designe og anvende instrumenter til rumforskning til at udvikle en ny model, OrganiCam.
Liv på Mars: Udforskning og beviser
Et af de forløbsinstrumenter, der er udviklet i Los Alamos, ChemCam, udforsker i øjeblikket Mars på Curiosity-roveren. ChemCam sidder højt oppe på roverens mast og affyrer en infrarød laserstråle mod klipper og jordbund, hvorved der skabes et varmt plasma. Instrumentet måler derefter lysets farver i plasmaet, hvilket giver et fingerpeg om klippernes grundstofsammensætning. Et kamera giver meget detaljerede fotografier af lasermålene, som også hjælper forskerne med at bestemme overfladens geologi.
ChemCams opdagelser har uddybet vores viden om Mars som en engang varmere og mere beboelig planet, revolutioneret vores forståelse af planetens geologi og fået os til at revidere vores skøn opad om de tidligere forekomster af overfladevand og ilt i atmosfæren – begge betingelser for liv – i opadgående retning.
SuperCam, der er udviklet af Los Alamos i samarbejde med det franske rumagentur, er ChemCam på steroider. SuperCam, der nu sejler til Mars som en del af Perseverances Mars 2020-mission, kombinerer ChemCams fjernkemiske egenskaber og billeddannelse med to mineralogiteknikker, hvilket gør den endnu bedre til at opdage forbindelser, der er relateret til muligheden for liv. Desuden kan den optage lyd via en mikrofon, hvilket er en nyhed på Mars.
Som den næste gren i stamtræet bringer OrganiCam yderligere innovationer, herunder unik hurtig fluorescensafbildning til detektering af ikke blot organiske stoffer, men også biomolekyler. Sådan fungerer det. Når de biologiske organiske molekyler stimuleres af laseren, udsender de hurtige lysbølger (ca. 100 nanosekunder). Men andre materialer, som f.eks. sten, udsender lys langsommere (mikrosekunder til millisekunder). OrganiCam bruger det samme superhurtige kamera som SuperCam til at måle disse hurtige emissioner, så vi kan skelne biologiske signaler fra baggrundsstenene. Som et næste skridt i instrumentets analyse identificerer Raman-spektroskopi den molekylære struktur af de biologiske materialer, så vi kan skelne kalksten fra vulkansk sten.
OrganiCam har også ultrastrålingshærdede linser, større energieffektivitet og et lettere og mere kompakt design end sine forgængere, så en lille drone kan bære det til langt flere steder på Mars, end det kan komme med ved at sætte sig på en rover. Endnu bedre er det, at en drone kan føre instrumentet dybt ind i en af disse lavatunnelhuler. OrganiCam kunne også let tilpasses til en mission på en isverden. (Du kan se en video om OrganiCam her.)
OrganiCam kan også rettes mod mere jordnære sysler. Det kan ikke-destruktivt detektere biologiske materialer i unikke prøver uden at ødelægge dem, f.eks. materiale, der returneres af missioner fra de ydre planeter og asteroider, og det kan vurdere tilstedeværelsen af biologiske organiske stoffer i renrum, hospitaler eller andre sterile faciliteter for at hjælpe med at dæmme op for spredningen af infektioner eller urenheder i industrielle processer.
Selv om dette er værdige opgaver for dette nye instrument, er det for dem af os på Los Alamos-holdet, der har udviklet OrganiCam, den overvældende motivation at finde beviser for liv på en anden planet, en måne, en asteroide eller en komet. En opdagelse af denne størrelsesorden er enhver forskers drøm. Jeg håber, at vi får chancen.
Følg os på Twitter @Spacedotcom eller på Facebook.
Den seneste nyhed