En rymdlaser hjälper robotar att "sniffa ut" utomjordiskt liv

En rymdlaser hjälper robotar att

Ett lidarsystem som används för att upptäcka luftburna biologiska faror på jorden kan hjälpa NASA att söka utomjordiskt liv på Mars och på andra håll i solsystemet.

Bakom 2000-talet, när Branimir Blagojevich utvecklade en sensor för militären för att upptäcka biologiska faror i luften, hade han ingen aning om att hans teknik senare kunde användas för att söka utomjordiskt liv.

Hans ursprungliga arbete fokuserade på användningen av den nya lidaren (Light Detection and Ranging - ljusavståndsmätare) och baserades på samma principer som används i radarn. Men i stället för radiovågor använder en lidar en laserstråle för att detektera objekt och mäta avståndet till målet. Därför kallas det ofta "light radar".

Blagojevich, nu en NASA-tekniker på Goddard Space Flight Center i Maryland, insåg att teknik som grundar sig på att leta efter toxiner och patogener i luften skulle kunna användas utanför jorden och även kunna bidra till NASAs livsuppdrag (som var eller är ) på Mars.

"Om livet existerade på Mars tidigare, då kan vi med hjälp av ett sådant verktyg upptäcka det," sade Blagojevich.

Nu är något uppdrag riktat till Mars väldigt begränsat i sin sökande efter livet (förflutet eller nutidigt). Till exempel kan Martens vetenskapslaboratorium av nyfikenhetens rover ta ett prov av regolith (dammig pulverformig "jord" som täcker den röda planeten) i hopp om att det finns biologisk kemi i en liten mängd grundsten. Men fysisk kontakt med allt material som analyseras är ett problem. Det finns risk att förorena det "intakta" provet med markbundna ämnen, vilket potentiellt kan snedvrida testresultaten. Dessutom är det en långsam och arbetskrävande process: roboten måste komma på plats, samla in och analysera prover. Detta innebär att väldigt få prover kan tas från vilken plats som helst. Det kan vara att provet som analyseras av verktygsverktygen är helt sterilt. Men bara några meter från platsen kan det vara smuts med organisk kemi. Och utan kunskap om roboten eller dess jordkontroller, skulle vi aldrig ha vetat om det.

För Blagojevich ser det ut som om vi letar efter en nål i en höstack. Men situationen är mycket värre, för vi vet inte ens var den här höstacken är.

Så hur man begränsar chansen att hitta biologiskt material på Mars? Ett sätt kan vara att använda sitt Bio-Indicator Lidar Instrument, eller helt enkelt "BILI".

En rymdlaser hjälper robotar att

Mars är ingen främling för lasrar. Nyfikenhet använder nu ChemCam för att spränga bergarter i en laser. Samtidigt kan dess sensorer studera ånga för att dechiffrera sin kemiska sammansättning. Martrasraser skyddas dock från BILI.

Blagojevich, som arbetar med NASAs planetforskare Melissa Trainer, Alexander Pavlov och Melissa Floyd, hoppas kunna installera ett lidarsystem för framtida rover. Det kommer att fungera på samma sätt som ChemCam på Nyfikenhet. Men han är inte intresserad av geologiska särdrag, men i partiklar i den martiska atmosfären. Under uppdraget kommer roveren att skanna miljön för dammplumes. Efter att ha upptäckt, förmodligen ovanför en svår att nå sluttning, skulle han ha skjutit ultravioletta lasrar i damm.

När en laserstråle träffar enskilda partiklar av damm, kommer det att få dem att producera ljus som svar. Detta fenomen kallas blommande. Ljuset från dessa fluorescerande partiklar kan sedan mätas och visas vilka kemikalier det består av. Om det finns organiskt material (bioindikatorer) i damm kan BILI avkoda sin signal. Och det viktigaste är att hela processen utförs på distans, eventuellt hundratals kilometer från roveren. Det innebär att du kan skanna ett stort område runt rover och beräkna föroreningar och organisk kemi, vilket förenklar forskningen.

"Det här kommer att öka sannolikheten för att hitta livet genom att flytta mekanismer på Mars-ytan," sade Blagojevich.

Mars satsningar är uppenbara, och det finns möjlighet att se rovers med BILI-tekniken för att skanna dammiga röda strålar. Men kan denna teknik användas för att jaga på livet någon annanstans i solsystemet?

"Utanför Mars gjorde vi några simulerade beräkningar om det här verktyget kan fungera på frysta världar som Enceladus eller Europa", säger Blagojevich.

Enceladus är en av de mystiska satelliterna av Saturnus, som har ett tjockt isskal runt underjordiska havet. På grund av tidvatteninteraktion med Saturn producerar Enceladus värme i kärnan, som innehåller grundvatten i flytande tillstånd. Hans hav är av stor intresse för astrobiologer, för i likhet med jorden betyder flytande vatten livet.

Intern uppvärmning och konstant spänning på isskalet gör att vattentvatten utbrott på månytan, som när man öppnar ett lock på en flaska Coke. En stor mängd ånga går förlorad i rymden och skapar ett tåg. Om utomjordisk biologi är närvarande i detta vatten, släpps det också ut i rymden.

En rymdlaser hjälper robotar att

NASA: s Cassini-uppdrag använde sensorerna ombord för att "prova" dessa jets när de flög förbi (bilden ovan), men en detaljerad analys behövs. Är det möjligt att installera BILI på Saturn flyby-uppdraget för att skjuta en laser in i pluimen och se om det finns organiska kemikalier? "Det blir en ganska utmaning. Faktum är att vattenstrålarna på Enceladus har en mycket låg densitet jämfört med dammpartiklar i Martens luft ", säger Blagojevich. Därför, för att upptäcka någonting skulle en rymdfarkost behöva flyga på ett avstånd av 50 km från månens yta och lasern måste vara i intervallet 1W för att detektera någon blomning.

"Det är möjligt, men det kräver en kraftfull ultraviolett laser, som kan bli verklighet för framtida flyguppdrag, eller det kan inte," tillade han.

När det gäller Europa varnar Blagojevich att utan användning av uppenbara jets med lång varaktighet kommer användningen av lidarsystemet att bero på om det finns befintliga aerosoler nära dess yta. Europa, jämfört med Enceladus, vinner i frågan om att hitta livet. Några optimistiska förutsägelser tyder på att du ens kan träffa ett multicellulärt liv där.

Eftersom vi känner till kemi från insidan av måncyklerna (genom aktiv istektonik), om det finns biologi i Europas oceaner, kan bevis hittas på den isiga ytan. Och om det finns någon mekanism som tvingar dessa organiska kemikalier att stiga ovanför isen, kanske kan BILI användas för att avslöja dessa hemligheter.

Kommentarer (0)
Sök