Πιστωτική εικόνα: CMU
Οι τρέχουσες αποστολές του Άρη αυξάνουν την δελεαστική πιθανότητα να υπάρχει ζωή κάπου στον κόκκινο πλανήτη. Αλλά πώς θα το βρουν οι μελλοντικές αποστολές; Ένα σύστημα που αναπτύχθηκε από τους επιστήμονες του Carnegie Mellon θα μπορούσε να δώσει την απάντηση.
Στο 36ο σεμινάριο σεληνιακής και πλανητικής επιστήμης στο Χιούστον αυτήν την εβδομάδα (14-18 Μαρτίου), ο επιστήμονας του Carnegie Mellon, Alan Wagoner, παρουσιάζει τα αποτελέσματα της πρόσφατης απόδοσης του συστήματος ανίχνευσης ζωής στην έρημο Atacama της Χιλής, όπου βρήκε αναπτυσσόμενες λειχήνες και βακτηριακές αποικίες. Αυτό σηματοδοτεί την πρώτη φορά που μια αυτοματοποιημένη τεχνολογία με βάση το rover χρησιμοποιήθηκε για τον εντοπισμό της ζωής σε αυτήν την σκληρή περιοχή, η οποία χρησιμεύει ως δοκιμαστική βάση για τεχνολογία που θα μπορούσε να αναπτυχθεί σε μελλοντικές αποστολές του Άρη.
"Το σύστημα ανίχνευσης ζωής μας λειτούργησε πολύ καλά, και κάτι σαν αυτό τελικά μπορεί να επιτρέψει στα ρομπότ να αναζητήσουν ζωή στον Άρη", λέει ο Wagoner, μέλος της ομάδας έργου "Life in the Atacama" και διευθυντής του Molecular Biosensor and Imaging Center στο Carnegie Mellon Mellon College of Science.
Η σεζόν του «Life in the Atacama» 2004; από τον Αύγουστο έως τα μέσα Οκτωβρίου; ήταν η δεύτερη φάση ενός τριετούς προγράμματος του οποίου στόχος είναι να καταλάβει πώς μπορεί να ανιχνευθεί η ζωή από ένα rover που ελέγχεται από μια απομακρυσμένη επιστημονική ομάδα . Το έργο είναι μέρος του Προγράμματος Επιστήμης και Τεχνολογίας Αστροβιολογίας της NASA για την Εξερεύνηση των Πλανητών, ή το ASTEP, το οποίο επικεντρώνεται στην ώθηση των ορίων της τεχνολογίας σε σκληρά περιβάλλοντα.
Ο David Wettergreen, αναπληρωτής καθηγητής έρευνας στο Ινστιτούτο Ρομποτικής του Carnegie Mellon, ηγείται της ανάπτυξης rover και έρευνας πεδίου. Η Nathalie Cabrol, πλανητής επιστήμονας στο NASA Ames Research Center και το SETI Institute, ηγείται της επιστημονικής έρευνας.
Η ζωή είναι σχεδόν ανιχνεύσιμη στις περισσότερες περιοχές του Atacama, αλλά τα όργανα του rover μπόρεσαν να ανιχνεύσουν λειχήνες και βακτηριακές αποικίες σε δύο περιοχές: μια παράκτια περιοχή με πιο υγρό κλίμα και μια εσωτερική, πολύ ξηρή περιοχή λιγότερο φιλόξενη για τη ζωή.
«Είδαμε πολύ σαφή σήματα από χλωροφύλλη, DNA και πρωτεΐνες. Και καταφέραμε να εντοπίσουμε οπτικά βιολογικά υλικά από μια τυπική εικόνα που τραβήχτηκε από τον rover », λέει ο Wagoner.
«Συνολικά, αυτά τα τέσσερα στοιχεία αποτελούν ισχυρούς δείκτες της ζωής. Τώρα, τα ευρήματά μας επιβεβαιώνονται στο εργαστήριο. Τα δείγματα που συλλέχθηκαν στο Atacama εξετάστηκαν και οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι περιείχαν ζωή. Οι λειχήνες και τα βακτήρια στα δείγματα αναπτύσσονται και αναμένουν ανάλυση. "
Ο Wagoner και οι συνεργάτες του έχουν σχεδιάσει ένα σύστημα ανίχνευσης ζωής εξοπλισμένο για την ανίχνευση σημάτων φθορισμού από αραιές μορφές ζωής, συμπεριλαμβανομένων εκείνων που έχουν μέγεθος απλώς χιλιοστά. Ο απεικονιστής φθορισμού τους, που βρίσκεται κάτω από το rover, ανιχνεύει σήματα από τη ζωή με βάση τη χλωροφύλλη, όπως κυανοβακτήρια σε λειχήνες και σήματα φθορισμού από ένα σύνολο βαφών που έχουν σχεδιαστεί για να φωτίζονται μόνο όταν συνδέονται με νουκλεϊκό οξύ, πρωτεΐνες, λιπίδια ή υδατάνθρακες όλα τα μόρια της ζωής.
"Δεν γνωρίζουμε άλλες απομακρυσμένες μεθόδους ικανές τόσο για την ανίχνευση χαμηλών επιπέδων μικροοργανισμών όσο και για την απεικόνιση υψηλών επιπέδων που ενσωματώνονται ως βιοφίλμ ή αποικίες", λέει ο Gregory Fisher, επιστήμονας απεικόνισης έργων.
«Η φθορίζουσα εικονογράφησή μας είναι το πρώτο σύστημα απεικόνισης που λειτουργεί στο φως της ημέρας ενώ βρίσκεται στη σκιά του rover. Το rover χρησιμοποιεί ηλιακή ενέργεια για να λειτουργεί, οπότε χρειάζεται να ταξιδεύει κατά τη διάρκεια της ημέρας. Πολλές φορές, οι εικόνες που τραβάμε μπορεί να αποκαλύψουν μόνο ένα αχνό σήμα. Οποιοδήποτε ηλιακό φως που διαρρέει στην κάμερα ενός συμβατικού απεικονιστή φθορισμού θα αποκρύψει το σήμα », λέει ο Wagoner.
«Για να αποφύγουμε αυτό το πρόβλημα, σχεδιάσαμε το σύστημά μας για να διεγείρουν βαφές με λάμψεις φωτός υψηλής έντασης. Η κάμερα ανοίγει μόνο κατά τη διάρκεια αυτών των αναλαμπών, επομένως είμαστε σε θέση να καταγράψουμε ένα ισχυρό σήμα φθορισμού κατά τη διάρκεια της εξερεύνησης κατά τη διάρκεια της ημέρας », λέει ο Shmuel Weinstein, διευθυντής έργου.
Κατά τη διάρκεια της αποστολής, μια απομακρυσμένη επιστημονική ομάδα που βρίσκεται στο Πίτσμπουργκ έδωσε οδηγίες για τις εργασίες του rover. Μια ομάδα εδάφους στον ιστότοπο συνέλεξε δείγματα που μελετήθηκαν από το rover για να τα φέρει πίσω για περαιτέρω εξέταση στο εργαστήριο. Σε μια τυπική ημέρα στο γήπεδο, ο rover ακολούθησε ένα μονοπάτι που είχε οριστεί την προηγούμενη μέρα από την ομάδα επιστημονικών απομακρυσμένων επιχειρήσεων. Το rover σταμάτησε περιστασιακά για να εκτελέσει λεπτομερή επιφανειακή επιθεώρηση, δημιουργώντας αποτελεσματικά ένα «μακροσκοπικό πάπλωμα» γεωλογικών και βιολογικών δεδομένων σε επιλεγμένα πάνελ 10 έως 10 εκατοστών. Αφού ο rover αναχώρησε από μια περιοχή, η ομάδα του εδάφους συνέλεξε δείγματα που εξετάστηκαν από τον rover.
«Με βάση τα ευρήματα του rover στο πεδίο και τις δοκιμές μας στο εργαστήριο, δεν υπάρχει κανένα παράδειγμα του rover να δίνει ψευδώς θετικό. Κάθε δείγμα που δοκιμάσαμε είχε βακτήρια σε αυτό », λέει ο Edwin Minkley, διευθυντής του Κέντρου Βιοτεχνολογίας και Περιβαλλοντικών Διαδικασιών στο Τμήμα Βιολογικών Επιστημών.
Ο Minkley διεξάγει αναλύσεις για να προσδιορίσει τα γενετικά χαρακτηριστικά των ανακτηθέντων βακτηρίων για να προσδιορίσει τα διαφορετικά μικροβιακά είδη που υπάρχουν στα δείγματα. Επίσης, ελέγχει την ευαισθησία των βακτηρίων στην υπεριώδη ακτινοβολία (UV). Μια υπόθεση είναι ότι τα βακτήρια μπορεί να έχουν μεγαλύτερη αντοχή στην υπεριώδη ακτινοβολία επειδή εκτίθενται σε ακραία υπεριώδη ακτινοβολία στο έρημο περιβάλλον. Σύμφωνα με τον Minkley, αυτός ο χαρακτηρισμός μπορεί επίσης να εξηγήσει γιατί ένα τόσο μεγάλο ποσοστό των βακτηρίων από την πιο ξηρή τοποθεσία είναι χρωματισμένα «κόκκινο, κίτρινο ή ροζ» καθώς μεγαλώνουν στο εργαστήριο.
Η πρώτη φάση του έργου ξεκίνησε το 2003 όταν ένα ρομπότ με ηλιακή ενέργεια, το Hyperion, που αναπτύχθηκε επίσης στο Carnegie Mellon, μεταφέρθηκε στο Atacama ως ερευνητικό κρεβάτι. Οι επιστήμονες πραγματοποίησαν πειράματα με το Hyperion για να καθορίσουν τον βέλτιστο σχεδιασμό, λογισμικό και όργανα για ένα ρομπότ που θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί σε πιο εκτεταμένα πειράματα που πραγματοποιήθηκαν το 2004 και το 2005. Zo? . Κατά το τελευταίο έτος του έργου, τα σχέδια καλούν το Zo ?, εξοπλισμένο με μια πλήρη σειρά οργάνων, να λειτουργεί αυτόνομα καθώς ταξιδεύει 50 χιλιόμετρα για μια περίοδο δύο μηνών.
Η επιστημονική ομάδα, με επικεφαλής τον Cabrol, αποτελείται από γεωλόγους και βιολόγους που μελετούν τη Γη και τον Άρη σε ιδρύματα όπως το Κέντρο Έρευνας Ames της NASA και το Johnson Space Center, το SETI Institute, το Jet Propulsion Laboratory, το Πανεπιστήμιο του Tennessee, Carnegie Mellon, Universidad Catolica del Norte (Χιλή), το Πανεπιστήμιο της Αριζόνα, UCLA, η Βρετανική Ανταρκτική Έρευνα και η Διεθνής Σχολή Ερευνών Πλανητικών Επιστημών (Πεσκάρα, Ιταλία).
Το έργο Life in the Atacama χρηματοδοτείται με τριετή επιχορήγηση 3 εκατομμυρίων δολαρίων από τη NASA στο Ινστιτούτο Ρομποτικής του Carnegie Mellon. Ο William "Red" Whittaker είναι ο κύριος ερευνητής. Ο Wagoner είναι ο κύριος ερευνητής για το συνοδευτικό έργο σε όργανα ανίχνευσης ζωής, τα οποία συγκέντρωσαν ξεχωριστή επιχορήγηση 900.000 $ από τη NASA.
Αρχική πηγή: Δελτίο ειδήσεων CMU
