Patrick Gasda jest pracownikiem naukowym w grupie Space Science and Applications w Los Alamos National Laboratory. Jako członek zespołu OrganiCam, pracuje z liderem zespołu Rogerem Wiensem nad badaniem geochemii i astrobiologii Europy. Faza koncepcyjna OrganiCam jest finansowana w ramach programu Laboratory Directed Research and Development. Gasda napisał ten artykuł dla Space.com’s Expert Voices: Op-Ed & Insights.
W rozczarowującym braku małych zielonych kosmitów na jednym z księżyców Jowisza lub cywilizacji budującej kanały na Marsie, polowanie na życie poza Ziemią rozciąga naszą naukową i technologiczną sprawność do granic możliwości. Jeśli znajdziemy tam życie, będzie ono maleńkie, w skali molekularnej.
Po udanym starcie pod koniec lipca, łazik Perseverance NASA płynie cicho przez kosmos w swojej siedmiomiesięcznej podróży na Marsa, gdzie będzie przeszukiwał krater Jezero w poszukiwaniu dowodów na możliwość zamieszkania i życia. W tym spokojnym interludium przed dotarciem łazika na Czerwoną Planetę na początku przyszłego roku, mamy czas, by pomyśleć o przyszłych misjach poszukujących życia na innych ciałach planetarnych w całym Układzie Słonecznym.
Powiązane: 6 najbardziej prawdopodobnych miejsc dla obcego życia w układzie słonecznym
Te misje będą polować na biologiczne cząsteczki organiczne, oparte na węglu bloki budulcowe, które tworzą wszystkie żywe istoty, które znamy. To dlatego, że jeśli w końcu znajdziemy życie – lub dowody na istnienie życia w przeszłości – na Marsie lub gdzieś indziej, to nie będzie to mały zielony kosmita. To będzie biomolekuła lub skamieniałe życie bakteryjne.
Poszukiwania koncentrują się na środowiskach nadających się do zamieszkania na Marsie i poza nim. Ostatnie misje do planet zewnętrznych zaobserwowały dowody na istnienie pióropuszy pary wodnej z księżyca Jowisza Europa, co podnosi intrygującą możliwość istnienia cząsteczek organicznych na jego powierzchni, pochodzących z oceanu znajdującego się poniżej. Sonda kosmiczna wykryła cząsteczki organiczne w smugach wydobywających się z księżyca Saturna – Enceladusa. Ostatnio, należąca do NASA sonda Dawn przeleciała 22 mile (35 kilometrów) od powierzchni Ceres, planety karłowatej w pasie asteroid, i wykryła solankę oraz prawdopodobnie ogromny, głęboki zbiornik ciekłej słonej wody.
To wszystko są miejsca o wysokim priorytecie do poszukiwania.
Jako jedno z najbardziej prawdopodobnych miejsc do znalezienia życia – a na pewno najbliższe – Mars nadal przykuwa naszą uwagę. Chociaż zimny, suchy ląd, cienka atmosfera i ekstremalne promieniowanie na powierzchni są wrogie dla życia, łazik Curiosity NASA, który obecnie bada Marsa, znalazł organiczne cząsteczki. Ale czy są one biologiczne? Trudno powiedzieć, ponieważ jakiekolwiek molekuły na powierzchni zostałyby poważnie uszkodzone przez promieniowanie w ciągu milionów lat.
Biologiczne cząsteczki organiczne mogą być bardziej rozpowszechnione w jaskiniach lawowo-rurowych na Marsie. Ukryte głęboko w podziemiach, życie mogło kiedyś kwitnąć – a może nadal tak jest? – w słonych solankach, które wyciekły ze znikniętych jezior powierzchniowych. Słona woda ma niższą temperaturę zamarzania niż zwykła woda, a głęboko pod ziemią ciepło z płaszcza Marsa może utrzymywać wodę w stanie ciekłym.
Aby dowiedzieć się, czy życie mogło uformować jakiekolwiek organiczne cząsteczki na Marsie, musimy wysłać instrumenty zdolne do odpowiedzi na to pytanie, ale badanie Marsa głęboko pod ziemią jest trudnym zadaniem. Większość znanych rur lawowych na Marsie ma co najmniej jeden świetlik otwierający się na powierzchnię. Chociaż nie wiemy, jak głębokie są te jaskinie, ich ujścia mają 300 stóp (91 metrów) szerokości, a uważa się, że niektóre z nich schodzą co najmniej ćwierć mili (0,4 km) pod ziemię.
Dlaczego nie wlecieć? Aby to zrobić, nasze instrumenty muszą być proste, wytrzymałe, lekkie i kompaktowe. To samo dotyczy wysyłania instrumentów do trudnych, lodowych i silnie napromieniowanych środowisk na Europie, Enceladusie czy Ceres. Aby sprostać tym wymagającym kryteriom, Laboratorium Narodowe Los Alamos wykorzystało swoje doświadczenie w projektowaniu i wdrażaniu instrumentów do badań kosmicznych, aby opracować nowy model – OrganiCam.
Życie na Marsie: Eksploracja i dowody
Jeden z prekursorskich instrumentów opracowanych w Los Alamos, ChemCam, bada obecnie Marsa na łaziku Curiosity. Umieszczony wysoko na maszcie łazika, ChemCam wystrzeliwuje podczerwoną wiązkę laserową na skały i glebę, tworząc gorącą plazmę. Następnie instrument mierzy kolory światła w plazmie, które dostarczają wskazówek na temat składu pierwiastkowego skał. Kamera dostarcza bardzo szczegółowych zdjęć celów laserowych, które również pomagają naukowcom określić geologię powierzchni.
Odkrycia ChemCam pogłębiły naszą wiedzę o Marsie jako niegdyś cieplejszej i bardziej nadającej się do zamieszkania planecie, zrewolucjonizowały nasze rozumienie geologii planety i skłoniły nas do zrewidowania w górę naszych szacunków dotyczących dawnej obfitości wody powierzchniowej i tlenu w atmosferze – obu warunków dla życia.
SuperCam, opracowany wspólnie przez Los Alamos i francuską agencję kosmiczną, to ChemCam na sterydach. Obecnie płynąc na Marsa jako część misji Perseverance’s Mars 2020, SuperCam łączy możliwości ChemCam w zakresie zdalnej chemii i obrazowania z dwiema technikami mineralogicznymi, dzięki czemu jest jeszcze lepszy w wykrywaniu związków związanych z możliwością istnienia życia. Co więcej, może nagrywać dźwięk przez mikrofon, co jest pierwszym tego typu urządzeniem na Marsie.
Jako następna gałąź drzewa genealogicznego, OrganiCam przynosi dalsze innowacje, w tym unikalne obrazowanie szybkiej fluorescencji do wykrywania nie tylko związków organicznych, ale biomolekuł. Oto jak to działa. Po pobudzeniu przez laser, biologiczne cząsteczki organiczne emitują szybkie wybuchy światła (około 100 nanosekund). Natomiast inne materiały, takie jak skały, emitują światło wolniej (od mikrosekund do milisekund). OrganiCam używa tej samej superszybkiej kamery co SuperCam do pomiaru tych szybkich emisji, pozwalając nam odróżnić sygnały biologiczne od tła skalnego. Jako kolejny krok w analizie instrumentu, spektroskopia ramanowska identyfikuje strukturę molekularną materiałów biologicznych, dzięki czemu możemy odróżnić wapień od skały wulkanicznej.
OrganiCam posiada również ultra-odporne na promieniowanie soczewki, większą wydajność energetyczną oraz lżejszą i bardziej kompaktową konstrukcję niż jego poprzednicy, więc mały dron mógłby go przenieść w znacznie więcej miejsc na Marsie, niż mógłby to zrobić na grzbiecie łazika. Jeszcze lepiej, dron mógłby zabrać instrument w głąb jednej z jaskiń lawowych. OrganiCam może być również łatwo przystosowany do misji na lodowym świecie. (Możesz obejrzeć film o OrganiCam tutaj.)
OrganiCam może być również skierowana na bardziej ziemskie cele. Może nieniszcząco wykrywać materiały biologiczne w unikalnych próbkach bez ich niszczenia, takich jak materiały zwrócone przez misje z planet zewnętrznych i asteroid, a także może oceniać obecność biologicznych substancji organicznych w pomieszczeniach czystych, szpitalach lub innych sterylnych obiektach, aby pomóc powstrzymać rozprzestrzenianie się infekcji lub zanieczyszczeń w procesach przemysłowych.
Pomimo, że są to godne zadania dla tego nowego instrumentu, dla tych z nas w zespole Los Alamos, który opracował OrganiCam, przynęta znalezienia dowodów życia na innej planecie, księżycu, asteroidzie lub komecie jest nadrzędną motywacją. Odkrycie o takiej skali jest marzeniem każdego naukowca. Mam nadzieję, że będziemy mieli taką szansę.
Śledź nas na Twitterze @Spacedotcom lub Facebooku.
Ostatnie wiadomości
.