Η ίδια τεχνολογία θα μπορούσε να αναζητήσει μικρόβια στους βράχους του Άρη ή κάτω από τον πάγο στην Ευρώπη
Από τότε που προσγειώθηκε στον κρατήρα Jezero στις 18 Φεβρουαρίουου, 2021, τοΕπιμονήΤο rover προετοιμάζει τα επιστημονικά του όργανα για να αρχίσει να ψάχνει για σημάδια προηγούμενης ζωής στον Κόκκινο Πλανήτη. Αυτά περιλαμβάνουν φασματόμετρα που θα σαρώνουν τα πετρώματα του Άρη για οργανικά και μέταλλα που σχηματίζονται παρουσία νερού και ένα σύστημα αποθήκευσης που θα αποθηκεύει δείγματα αρειανού εδάφους και πετρωμάτων για ανάκτηση από μια μελλοντική αποστολή.
Αυτοί οι ενδεικτικοί δείκτες θα μπορούσαν να είναι σημάδια προηγούμενης ζωής, η οποία πιθανότατα θα έπαιρνε τη μορφή απολιθωμένων μικροβίων. Στο εγγύς μέλλον, ένα παρόμοιο όργανο θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την αναζήτηση της σημερινής εξωγήινης ζωής. Είναι γνωστό ως το Εργαλείο ανάλυσης ενσύρματης γραμμής για την υποεπιφανειακή παρατήρηση του Βορρά φύλλα πάγου (WATSON) και θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για να βρουν στοιχεία ζωής μέσα». κόσμους των ωκεανών όπως η Ευρώπη, ο Εγκέλαδος και ο Τιτάνας.
Πέρα από τη Γη, ο Άρης είναι το πιο κατοικήσιμο σώμα στο Ηλιακό Σύστημα – τουλάχιστον, όταν πρόκειται για τη ζωή όπως τη γνωρίζουμε. Ενώ το περιβάλλον του Άρη είναι μάλλον σκληρό σήμερα, πολλές σειρές αποδεικτικών στοιχείων έχουν επιβεβαιώσει ότι κάποτε ήταν ένα πιο ζεστό και υγρό μέρος. Εκτός από μια πιο πυκνή ατμόσφαιρα, ο Άρης είχε επίσης άφθονο νερό στην επιφάνειά του με τη μορφή ποταμών, λιμνών και ωκεανού που κάλυπτε μεγάλο μέρος του βόρειου ημισφαιρίου.
Η πρόσδεση (που περιέχειτο καλώδιο τροφοδοσίας και η τροφοδοσία δεδομένων) είναι στερεωμένο στην κορυφή του WATSON και στο τρυπάνι. Πίστωση: NASA/JPL-Caltech
Φυσικά, αυτό οδήγησε σε ερωτήματα σχετικά με το εάν ο Mard θα μπορούσε να είχε υποστηρίξει τη ζωή στο παρελθόν. Για να διερευνηθεί αυτό,Επιμονήφέρει ένα όργανο που ονομάζεται το Σάρωση κατοικήσιμων περιβαλλόντων με Raman & Luminescence για οργανικά και χημικά (SHERLOC). Χρησιμοποιώντας κάμερες, φασματόμετρα και λέιζερ υπεριώδους (UV), το SHERLOC θα αναζητήσει ορυκτά και οργανικά μόρια που σχετίζονται με βιολογικές διεργασίες (γνωστός και ως 'βιοσυγραφές.')
Ο Luther Beegle, ο κύριος ερευνητής για το όργανο SHERLOC Mars 2020, εξήγησε σε πρόσφατη NASA δελτίο τύπου :
«Η Επιμονή θα αναζητήσει μια λίστα αγορών με ορυκτά, οργανικά και άλλες χημικές ενώσεις που μπορεί να αποκαλύψουν τη μικροβιακή ζωή που κάποτε ευδοκιμούσε στον Άρη. Αλλά η τεχνολογία πίσω από το SHERLOC που θα αναζητήσει την προηγούμενη ζωή στους βράχους του Άρη είναι εξαιρετικά προσαρμοστική και μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την αναζήτηση ζωντανών μικροβίων και των χημικών δομικών στοιχείων για τη ζωή στον βαθύ πάγο των φεγγαριών του Κρόνου και του Δία».
Πέρα από τον Άρη, πολλοί επιστήμονες πιστεύουν ότι φεγγάρια όπως η Ευρώπη, ο Εγκέλαδος και ο Τιτάνας είναι τα πιο πιθανά μέρη για να βρεθούν στοιχεία εξωγήινης ζωής. Κάτω από το παγωμένο εξωτερικό τους, αυτά τα φεγγάρια πιστεύεται ότι έχουν τεράστιους ωκεανούς υγρού νερού που περιέχουν τις χημικές ενώσεις που σχετίζονται με βιολογικές διεργασίες. Σε συνδυασμό με την υδροθερμική δραστηριότητα στο όριο πυρήνα-μανδύα, είναι πιθανό αυτά τα φεγγάρια να περιέχουν επίσης ζωή.
Το όργανο WATSON αφού αποσπαστεί από το τρυπάνι στο Summit Station για επιθεώρηση. Πίστωση: NASA/JPL-Caltech
Δυστυχώς, η εύρεση στοιχείων αυτής της ζωής αντιπροσωπεύει μια μεγάλη πρόκληση. Σε αντίθεση με τον Άρη, οι επιστήμονες μπορεί να μην είναι σε θέση να βρουν αποδείξεις ότι είναι κλειδωμένος στον επιφανειακό πάγο. Η αναζήτηση βαθύτερα, στα υδάτινα περιβάλλοντα που κρύβονται από κάτω, θα απαιτήσει όργανα διαφορετικού είδους. Εδώ μπαίνει στο παιχνίδι το όργανο WATSON, που αναπτύχθηκε από το Εργαστήριο Jet Propulsion Laboratory (JPL) της NASA.
Αυτό το πρωτότυπο όργανο είναι ουσιαστικά ένας σωλήνας μήκους 1,2 μέτρων (3,9 πόδια) και έχει σχεδιαστεί για τη λήψη δειγμάτων από βαθιά μέσα σε ένα στρώμα πάγου. Η WATSON συνδυάστηκε πρόσφατα με Honeybee Robotics ' Planetary Deep Drill (PDD), το οποίο έχει επίσης σχεδιαστεί για τη λήψη δειγμάτων γεωτρήσεων για γεωλογική (και αστροβιολογική ανάλυση) και ο συνδυασμός δοκιμάστηκε επιτυχώς στο ακραίο κρύο των στρωμάτων πάγου της Γροιλανδίας.
Αυτό το περιβάλλον επιλέχθηκε για μια καμπάνια του 2019 λόγω του τρόπου με τον οποίο προσεγγίζει τις συνθήκες που υπάρχουν στην επιφάνεια των παγωμένων φεγγαριών. Το φεγγάρι του Κρόνου Εγκέλαδος, για παράδειγμα, είναι γνωστό ότι βιώνει περιοδικές εκρήξεις γύρω από τη νότια πολική του περιοχή, όπου υδροθερμικές οπές βαθιά κάτω από τον πάγο προκαλούν το νερό και τα οργανικά μόρια να εκτοξεύονται μέσω ρωγμών στην επιφάνεια.
Στη Γροιλανδία, το παγωμένο φύλλο στη μέση της ξηράς και μακριά από τις ακτές είναι μια κατάλληλη «αναλογία της γης» για τον Εγκέλαδο, ενώ ο μπερδεμένος πάγος στην άκρη των παγετώνων κοντά στην ακτή μπορεί να χρησιμεύσει ως ανάλογο για τα τραχιά και βαθιά τμήματα του παγωμένου φλοιού της Ευρώπης. Για χάρη της εκστρατείας του 2019, η WATSON αναπτύχθηκε σε μια υπάρχουσα γεώτρηση κοντά Σταθμός Summit , ένας απομακρυσμένος σταθμός παρατήρησης σε υψηλό υψόμετρο στη Γροιλανδία.
Χάρτης φθορισμού WATSON που δείχνει νεφελώδεις σταγόνες βιογραφικών (αριστερά) και την ομαδοποίηση παρόμοιων οργανικών χημικών ουσιών (δεξιά). Πίστωση: NASA/JPL-Caltech
Μόλις ενσωματωθεί στο PDD, το WATSON κατέβηκε πάνω από 100 μέτρα (330 πόδια) κάτω από την επιφάνεια. Μόλις εκεί, χρησιμοποίησε το λέιζερ υπεριώδους του για να φωτίσει τα τοιχώματα του πάγου, γεγονός που προκάλεσε τη λάμψη ορισμένων μορίων. Το αμυδρό φως που παρήγαγε μετρήθηκε χρησιμοποιώντας ένα φασματόμετρο για να δώσει στην ερευνητική ομάδα εικόνα για τη δομή και τη σύνθεση αυτών των μορίων (καθώς και την κατανομή τους).
Τα αποτελέσματα στη συνέχεια μετατράπηκαν σε χάρτη (που φαίνεται παραπάνω) για να δείξει την ομαδοποίηση των μορίων με βάση παρόμοιες χημικές συνθέσεις, οι οποίες ήταν σύμφωνες τόσο με τις φυσικές όσο και με τις τεχνητά παραγόμενες ενώσεις. Αυτά περιελάμβαναν αρωματικούς υδρογονάνθρακες (που προέρχονται από την ατμοσφαιρική ρύπανση ή/και αποσυντιθέμενη φυτική ύλη), οργανικά πολυμερή που βρίσκονται στους ιστούς στήριξης των φυτών (λιγνίνες), σύνθετα οξέα που βρίσκονται στο έδαφος και άλλα οργανικά μόρια.
Επιπλέον, το όργανο κατέγραψε φασματικές υπογραφές που είναι παρόμοιες με εκείνες που παράγονται από συστάδες μικροβίων. Από αυτό, η ομάδα ανακάλυψε ότι τα μικρόβια βαθιά στον πάγο δεν κατανέμονται σε στρώματα (όπως αναμενόταν προηγουμένως) αλλά τείνουν να συσσωρεύονται μαζί σε σταγόνες. Ως Malaska το περιέγραψε :
«Δημιουργήσαμε χάρτες καθώς η WATSON σάρωνε τις πλευρές της γεώτρησης και τα σημεία συγκέντρωσης μπλε πράσινου και κόκκινου χρώματος – όλα αντιπροσωπεύουν διαφορετικά είδη οργανικού υλικού. Και αυτό που με ενδιέφερε ήταν ότι η κατανομή αυτών των hotspot ήταν σχεδόν η ίδια παντού όπου κοιτάξαμε: Ανεξάρτητα από το αν ο χάρτης δημιουργήθηκε σε βάθος 10 ή 100 μέτρων, αυτές οι συμπαγείς μικρές σταγόνες ήταν εκεί. ”
Η εντύπωση του καλλιτέχνη για το PDD της Honeybee Robotic που αναπτύχθηκε στην επιφάνεια της Ευρώπης. Credit: Honeybee Robotics
Ενώ υπάρχουν ακόμη πολλές δοκιμές που πρέπει να γίνουν για να μπορέσει να χρησιμοποιηθεί η τεχνολογία σε ένα εξωγήινο περιβάλλον, η ομάδα ενθάρρυνε αρκετά από το πόσο ευαίσθητη ήταν η WATSON σε μια μεγάλη ποικιλία βιουπογραφών. Αυτό θα είναι πολύ χρήσιμο όταν έρθει η ώρα να πραγματοποιηθούν αποστολές σε κόσμους των ωκεανών, όπου η κατανομή και η πυκνότητα των πιθανών βιουπογραφών είναι επί του παρόντος άγνωστη.
Είπε Rohit Bhartia, ο κύριος ερευνητής για το WATSON και αναπληρωτής κύριος ερευνητής για το SHERLOC (στο Συστήματα φωτονίων ):
«Αν συλλέξουμε ένα τυχαίο δείγμα, είναι πιθανό να χάσουμε κάτι πολύ ενδιαφέρον, αλλά μέσω των πρώτων δοκιμών πεδίου, είμαστε σε θέση να κατανοήσουμε καλύτερα την κατανομή οργανικών ουσιών και μικροβίων στον επίγειο πάγο που θα μπορούσε να μας βοηθήσει κατά τη διάτρηση στο κρούστα του Εγκέλαδου».
Στο εγγύς μέλλον, μια μικρότερη έκδοση του WATSON θα μπορούσε να συμπεριληφθεί σε μια μελλοντική ρομποτική αποστολή σε ένα από αυτά τα φεγγάρια - όπως η προτεινόμενη Europa Lander έννοια. Το όργανο θα είναι σε θέση να σαρώσει στον επιφανειακό πάγο αυτών των σωμάτων για να αναζητήσει σημάδια οργανικών μορίων που σχετίζονται με βιολογικές διεργασίες.
Αυτά θα μπορούσαν να επιστραφούν στη Γη ως μέρος μιας αποστολής επιστροφής δειγμάτων ή να αναλυθούν επιτόπου χρησιμοποιώντας λέιζερ βαθιάς υπεριώδους Φασματοσκοπία Raman όργανο. Αυτή η τελευταία μέθοδος θα ήταν προτιμότερη από ορισμένες απόψεις, καθώς θα επέτρεπε στους αστρονόμους να μελετήσουν πιθανές βιουπογραφές στο πλαίσιο του περιβάλλοντος τους.
Η απόδοση του καλλιτέχνη μιας πιθανής αποστολής Europa Lander, η οποία θα εξερευνήσει την επιφάνεια του παγωμένου φεγγαριού τις επόμενες δεκαετίες. Πίστωση:: NASA/JPL-Caltech
Ως Mike Malaska, αστροβιολόγος στο JPL και επικεφαλής επιστήμονας για το WATSON, εξήγησε :
«Θα ήταν υπέροχο να μελετούσαμε πρώτα πώς μοιάζουν πραγματικά αυτά τα δείγματα στο φυσικό τους περιβάλλον πριν τα συλλέξουμε και τα αναμίξουμε σε πολτό για δοκιμή. Γι' αυτό αναπτύσσουμε αυτό το μη επεμβατικό όργανο για χρήση σε παγωμένα περιβάλλοντα: για να ρίξουμε μια βαθιά ματιά στον πάγο και να εντοπίσουμε συστάδες οργανικών ενώσεων –ίσως και μικροβίων– ώστε να μπορούν να μελετηθούν προτού τα αναλύσουμε περαιτέρω και χάσουν τη φυσική τους πλαίσιο ή να τροποποιήσουν τη δομή τους».
Όπως υποδηλώνουν τα ονόματά τους, υπάρχει μια συγκεκριμένη συγγένεια μεταξύ των οργάνων SHERLOC και WATSON. Ενώ μπορεί να διαφέρουν ως προς τα στοιχεία, είναι τελικά πολύ παρόμοια ως προς τον σκοπό. Και οι δύο βασίζονται σε λέιζερ και φασματόμετρο βαθιάς υπεριώδους ακτινοβολίας για τον εντοπισμό βιουπογραφών και και οι δύο βασίζονται σε κάμερες υψηλής ανάλυσης για να τραβήξουν κοντινές φωτογραφίες αυτού που βρίσκουν.
Και με κάθε τύχη, και οι δύο θα συνεισφέρουν σε μερικές από τις μεγαλύτερες επιστημονικές ανακαλύψεις που έγιναν ποτέ. Εν ολίγοις, θα μπορούσαν να μας βοηθήσουν να απαντήσουμε τελικά στην ερώτηση «υπάρχει ζωή πέρα από τη Γη;»
Περαιτέρω ανάγνωση: NASA