Грандіозна віха на шляху до виявлення життя на інших планетах: вчені Бернського університету і Національного центру компетенції в галузі досліджень (NCCR) PlanetS визначили ключову молекулярну властивість усіх живих організмів із вертольота, що пролетів за кілька кілометрів над землею. Технологія вимірювання відкриває широкі можливості для дистанційного зондування Землі.
Ліворуч і праворуч
Ліва і права руки - майже ідеальні дзеркальні відображення одна одної. Але вони не не ідентичні. Ліва рукавичка не підійде правій руці. У науці ця властивість називається хіральністю.
Подібно до того, як руки є хіральними, молекули також можуть бути хіральними. Насправді, більшість молекул у клітинах живих організмів - хіральні за визначенням. Однак, на відміну від рук, які розташовуються парами, молекули зустрічаються або в "лівосторонньому", або в "правосторонньому" варіанті. Тобто вони гомохіральні, як кажуть дослідники. Чому це так, поки неясно. Але саме молекулярна гомохіральність сигналізує про наявність життя.
У рамках проєкту MERMOZ команді NCCR PlanetS вдалося виявити цю сигнатуру з відстані 2 км і на швидкості 70 км/год. Йонас Кюн, керівник проєкту MERMOZ Бернського університету і співавтор дослідження, щойно опублікованого в журналі Astronomy and Astrophysics, каже, що всі вимірювання проведено на вібруючій платформі, а біосигнатури виявлено за кілька секунд.
Інструмент, що розпізнає життя
"Коли світло відбивається від біологічної матерії, частина електромагнітних хвиль рухається по спіралі за годинниковою стрілкою або проти годинникової стрілки. Це явище називається круговою поляризацією і спричинене гомохіральністю біоматеріалу. Подібні спіралі світла не утворюються в абіотичній, неживій природі", - запевняє Лукас Патті, постдокторський дослідник MERMOZ у Бернському університеті.
Вимірювання кругової поляризації - складне завдання. Сигнал доволі слабкий і зазвичай становить менше одного відсотка відбитого світла. Для його вимірювання команда розробила спеціальний пристрій - спектрополяриметр. Він складається з камери, оснащеної спеціальними лінзами і приймачами, здатними відокремити кругову поляризацію від решти світла.
Однак навіть із таким складним пристроєм нові результати донедавна були неможливими. "Лише 4 роки тому ми могли виявити сигнал тільки з дуже близької відстані, близько 20 см, і нам потрібно було спостерігати за одним і тим самим місцем протягом декількох хвилин", - згадує Лукас Патті.
Модернізація приладу, проведена ним і його колегами, дала змогу виявити сигнал набагато швидше і з великої висоти.
Корисні вимірювання на Землі та в космосі
Використовуючи модернізований прилад, що отримав назву FlyPol, вчені продемонстрували, що протягом лише кількох секунд вимірювань вони можуть розрізняти трав'яні поля, ліси та міські райони з вертольота, що швидко рухається.
Вимірювання легко показують, що жива матерія "випускає" характерні поляризаційні сигнали, в той час як, наприклад, дороги не демонструють значних сигналів кругової поляризації. При цьому видно навіть водорості в озерах.
Після успішних випробувань учені мають намір піти ще далі.
"Наступний крок, який ми сподіваємося зробити, - провести аналогічні вимірювання за допомогою Міжнародної космічної станції. Це дасть нам змогу оцінити можливість виявлення біосигнатур планетарного масштабу.
Такий крок буде вирішальним для пошуку життя в нашій Сонячній системі та за її межами", - каже головний дослідник і співавтор проєкту MERMOZ Бріс-Олів'є Деморі, професор астрофізики Бернського університету та учасник NCCR PlanetS.
Чутливе спостереження сигналів кругової поляризації важливе не тільки для майбутніх місій з виявлення життя. Лукас Патті пояснює:
"Оскільки сигнал безпосередньо пов'язаний з молекулярним складом життя і, отже, з його функціонуванням, він також пропонує цінну додаткову інформацію в дистанційному зондуванні Землі".
Насамперед ідеться про оцінки масштабів вирубки лісів або хвороб рослин, цвітіння токсичних водоростей, коралових рифів і наслідків їхнього закислення.
Джерело: phys.org
