Создан инструмент для поиска жизни на других планетах

В условиях досадного отсутствия маленьких зеленых инопланетян на одной из лун Юпитера или цивилизации, строящей каналы на Марсе, охота за жизнью за пределами Земли доводит до предела наши научные и технические возможности. Если мы действительно найдем там жизнь, она будет крошечной в молекулярном масштабе.

После успешного запуска в конце июля марсоход NASA Perseverance бесшумно плывет через космос в своем семимесячном путешествии к Марсу, где он прочешет кратер Джезеро в поисках доказательств обитаемости и жизни. В этом перерыве перед посадкой марсохода на Красной планете в начале следующего года у нас есть время подумать о будущих миссиях по поиску жизни на других планетных телах по всей Солнечной системе.

Эти миссии будут направлены на поиски биологических органических молекул, углеродных строительных блоков, из которых состоит все живое, что мы знаем. Это потому, что, если мы в конце концов найдем жизнь - или доказательства прошлой жизни - на Марсе или где-то еще, это не будет маленький зеленый инопланетянин. Это будет биомолекула или окаменелая бактериальная жизнь.

Поиск сосредоточен на обитаемых средах на Марсе и за его пределами. Недавние миссии к внешним планетам обнаружили свидетельства появления шлейфов водяного пара от спутника Юпитера Европы, что указывает на интригующую возможность появления на его поверхности органических молекул, происходящих из океана внизу. Космический аппарат обнаружил органические молекулы внутри шлейфов, исходящих от Энцелада, спутника Сатурна. Совсем недавно космический корабль NASA Dawn пролетел в пределах 35 километров от поверхности Цереры, карликовой планеты в поясе астероидов, и обнаружил рассол и, вероятно, обширный и глубокий резервуар с жидкой соленой водой.

Марс - одно из наиболее вероятных мест, где можно найти жизнь - и, безусловно, самое близкое - по-прежнему привлекает наше внимание. Хотя холодная суша, разреженная атмосфера и сильная радиация на поверхности враждебны жизни, марсоход NASA Curiosity, который сейчас исследует Марс, обнаружил органические молекулы. Но являются ли они биологическими? Трудно сказать, потому что любые молекулы на поверхности были бы серьезно повреждены радиацией в течение миллионов лет.

Биологическая органика могла быть более широко распространена в пещерах с лавовыми трубами на Марсе. Укрытая глубоко под землей, жизнь когда-то могла процветать (или все еще процветает?) в соленых рассолах, просочившихся из ныне исчезнувших поверхностных озер. Соленая вода имеет более низкую температуру замерзания, чем обычная вода, а глубокое подземное тепло из мантии Марса может удерживать воду в жидком состоянии.

Чтобы выяснить, могла ли жизнь образовать какие-либо органические молекулы на Марсе, мы должны отправить инструменты, способные ответить на этот вопрос, но исследование Марса глубоко под землей - сложная задача. Большинство известных лавовых труб на Марсе имеют по крайней мере одно окно в крыше, выходящее на поверхность. Хотя мы не знаем, насколько глубоки эти пещеры, их устья имеют ширину 91 метр, а некоторые, как полагают, спускаются под землю минимум на 0,4 км.

Для исследования наши инструменты должны быть простыми, прочными, легкими и компактными. То же самое касается отправки инструментов в суровые, ледяные, радиоактивные среды Европы, Энцелада или Цереры. Чтобы соответствовать этим сложным критериям, Лос-Аламосская национальная лаборатория использовала опыт проектирования и установки инструментов для исследования космоса для разработки новой модели, OrganiCam.

Один из инструментов-предшественников, разработанный в Лос-Аламосе, ChemCam, в настоящее время исследует Марс на марсоходе Curiosity. Расположенная высоко на мачте марсохода, ChemCam направляет инфракрасный лазерный луч на камни и почву, создавая горячую плазму. Затем прибор измеряет цвета света в плазме, что дает подсказки об элементном составе горных пород. Камера обеспечивает очень подробные фотографии лазерных целей, которые также помогают ученым определять геологию поверхности.

Открытия ChemCam углубили наши знания о Марсе как о некогда более теплой и более пригодной для жизни планете, произвели революцию в нашем понимании геологии планеты и побудили нас пересмотреть в сторону повышения наши оценки бывшего содержания поверхностной воды и кислорода в атмосфере - обоих условий для жизни .

SuperCam, разработанный Лос-Аламосом совместно с французским космическим агентством, - это ChemCam на стероидах. Теперь, отправляясь на Марс в рамках миссии Perseverance на Марс 2020, SuperCam сочетает в себе возможности удаленной химии и визуализации ChemCam с двумя минералогическими методами, что делает ее еще более эффективной в обнаружении соединений, связанных с возможностью существования жизни. Кроме того, он впервые на Марсе может записывать звук через микрофон.

OrganiCam предлагает новые инновации, в том числе уникальные технологии быстрой флуоресценции для обнаружения не только органических веществ, но и биомолекул. Вот как это работает. При стимуляции лазером биологические органические молекулы излучают быстрые вспышки света (около 100 наносекунд). Но другие материалы, такие как камень, излучают свет медленнее (от микросекунд до миллисекунд). OrganiCam использует ту же сверхбыструю камеру, что и SuperCam, для измерения этих быстрых выбросов, что позволяет нам отличать биологические сигналы от фоновых камней. В качестве следующего шага в анализе прибора рамановская спектроскопия определяет молекулярную структуру биологических материалов, поэтому мы можем отличить известняк от вулканической породы.

OrganiCam также имеет линзы с повышенной защитой от излучения, более высокую энергоэффективность и более легкий и компактный дизайн, чем его предшественники, поэтому небольшой дрон может доставить его в гораздо большее количество мест на Марсе, чем он мог бы отправиться на ровере. Более того, дрон может забросить инструмент глубоко в одну из пещер с лавовыми трубами. OrganiCam также можно легко адаптировать к миссии в ледяном мире.

OrganiCam можно указать и на более земные занятия. Он может неразрушающим образом обнаруживать биологические материалы в уникальных образцах, не разрушая их, например, материал, возвращаемый миссиями с внешних планет и астероидов, а также он может оценивать присутствие биологических органических веществ в чистых помещениях, больницах или других стерильных помещениях, чтобы помочь остановить распространение инфекции или примеси в производственных процессах.

Хотя это достойные задания для этого нового инструмента, для тех из нас, кто из команды Лос-Аламоса, разработавшей OrganiCam, соблазн найти доказательства жизни на другой планете, луне, астероиде или комете является подавляющим стимулом. Открытие такого масштаба - мечта каждого ученого.

Напомним, ранее сообщалось, что на комете Чурюмова-Герасименко нашли элементы для создания планет.

Источник