Кредит за изображение: CMU
Настоящите експедиции на Марс повишават мъчителната възможност, че някъде на червената планета може да има живот. Но как точно ще го намерят бъдещите мисии? Отговор може да даде система, разработена от учени от Карнеги Мелън.
На 36-ата конференция за лунната и планетарната наука в Хюстън тази седмица (14-18 март) ученият от Карнеги Мелън Алън Вагонер представя резултати от скорошното представяне на системата за откриване на живота в пустинята Атакама в Чили, където откри нарастващи лишеи и бактериални колонии. Това отбелязва за първи път автоматизирана технология, базирана на роувъри, да бъде използвана за идентифициране на живота в този суров регион, който служи като тестово легло за технология, която може да бъде използвана в бъдещи мисии на Марс.
„Системата ни за откриване на живот работи много добре и нещо подобно в крайна сметка може да даде възможност на роботите да търсят живот на Марс“, казва Вагонер, член на екипа на проекта „Живот в Атакама“ и директор на Молекулярния център за биосензор и образна диагностика в Научният колеж на Мелън на Карнеги Мелън.
Полевият сезон „Животът в Атакама” 2004 г. - от август до средата на октомври? Беше втората фаза на тригодишна програма, чиято цел е да разбере как животът може да бъде открит от роувър, който се контролира от отдалечен научен екип , Проектът е част от програмата на НАСА за наука и технологии за астробиология за изследване на планети или ASTEP, която се концентрира върху натискането на границите на технологията в тежки условия.
Дейвид Уоттергрийн, доцент по научни изследвания в Института по роботика на Карнеги Мелън, ръководи разработването на роувъри и полевите проучвания. Натали Каброл, планетарен учен в изследователския център на НАСА Еймс и Института SETI, ръководи научното разследване.
Животът почти не се открива в повечето райони на Атакама, но инструментите на роувъра успяха да открият лишеи и бактериални колонии в две области: крайбрежен регион с по-влажен климат и вътрешен, много сух регион, по-малко гостоприемен за живот.
„Видяхме много ясни сигнали от хлорофил, ДНК и протеин. И успяхме визуално да идентифицираме биологични материали от стандартно изображение, заснето от роувъра “, казва Вагонер.
„Взети заедно, тези четири доказателства са силни показатели за живота. Сега нашите открития се потвърждават в лабораторията. Пробите бяха събрани в Атакама и учените откриха, че те съдържат живот. Лишайките и бактериите в пробите растат и очакват анализ. “
Вагонер и неговите колеги са проектирали система за откриване на живот, оборудвана за откриване на флуоресцентни сигнали от оскъдни форми на живот, включително тези, които са с размер само милиметър. Техният флуоресцентен апарат, който е разположен под роувъра, разпознава сигнали от живота на основата на хлорофил, като цианобактерии в лишеи и флуоресцентни сигнали от набор от багрила, проектирани да светят само когато се свързват с нуклеинова киселина, протеин, липид или въглехидрати ? всички молекули на живота.
„Не знаем за други отдалечени методи, способни да откриват ниски нива на микроорганизми и да визуализират високи нива, включени като биофилми или колонии“, казва Грегъри Фишър, учен по изобразяване на проекти.
„Нашият флуоресцентен образен апарат е първата система за изображения, която работи на дневна светлина, докато е в сянка на роувъра. Роувърът използва слънчева енергия за работа, така че трябва да пътува през дневните часове. Много пъти изображенията, които заснемаме, могат да разкрият само слаб сигнал. Всяка слънчева светлина, която прониква в камерата на конвенционален флуоресцентен апарат, би затъмнила сигнала “, казва Вагонер.
„За да избегнем този проблем, ние създадохме нашата система да възбужда багрила със светкавици с висока интензивност. Камерата се отваря само по време на тези светкавици, така че ние сме в състояние да заснемем силен флуоресцентен сигнал по време на дневното изследване “, казва Шмуел Вайнщайн, ръководител на проекта.
По време на мисията отдалечен научен екип, разположен в Питсбърг, инструктира операциите на роувъра. Наземен екип на мястото събра проби, проучени от роувъра, за да се върне за по-нататъшно изследване в лабораторията. В един типичен ден в полето, роувърът следваше пътека, обозначена предишния ден от научния екип за дистанционни операции. Роувърът спираше от време на време, за да извърши подробна проверка на повърхността, ефективно създавайки „макроскопична юргана“ от геоложки и биологични данни в избрани панели от 10 до 10 сантиметра. След като роувърът заминава за регион, наземният екип събра проби, изследвани от роувъра.
„Въз основа на откритията на роувъра на място и нашите тестове в лабораторията, няма нито един пример за това, че роувърът дава невярно положително. Всяка проба, която тествахме, имаше в себе си бактерии ”, казва Едвин Минкли, директор на Центъра за биотехнологии и екологични процеси в Департамента по биологични науки.
Minkley извършва анализи, за да определи генетичните характеристики на възстановените бактерии, за да идентифицира различните видове микроби, присъстващи в пробите. Той също така тества чувствителността на бактериите към ултравиолетово (UV) лъчение. Една от хипотезите е, че бактериите могат да имат по-голяма устойчивост на ултравиолетови лъчи, тъй като са изложени на изключително ултравиолетово лъчение в пустинната среда. Според Минкли, тази характеристика може също да обясни защо толкова висок дял на бактериите от най-сухия сайт са пигментирани - червени, жълти или розови, докато растат в лабораторията.
Първата фаза на проекта започва през 2003 г., когато робот със слънчева енергия на име Hyperion, също разработен в Carnegie Mellon, е отведен в Atacama като изследователско легло. Учените проведоха експерименти с Hyperion, за да определят оптималния дизайн, софтуер и инструменти за робот, който ще бъде използван при по-обширни експерименти, проведени през 2004 г. и през 2005 г. Zo ?, роувърът, използван през полевия сезон 2004 г., е резултат от тази работа , В последната година от проекта плановете изискват Zo?, Оборудван с пълен набор от инструменти, да работи автономно, тъй като изминава 50 километра за период от два месеца.
Научният екип, ръководен от Каброл, е съставен от геолози и биолози, които изучават както Земята, така и Марс в институции, включително изследователския център на Еймс и космическия център на Джонсън, Института SETI, Лабораторията за реактивни двигатели, Университета на Тенеси, Карнеги Мелън, Универсидад Католика дел Норте (Чили), Университета в Аризона, UCLA, Британското антарктическо проучване и Международната изследователска школа за планетарни науки (Пескара, Италия).
Проектът „Животът в Атакама“ се финансира с тригодишна безвъзмездна помощ от 3 милиона долара от НАСА на Института по роботика на Карнеги Мелън. Уилям „Ред“ Уитакър е главният следовател. Вагонер е главен изследовател на придружителния проект в инструментите за откриване на живот, който събра отделна безвъзмездна помощ от 900 000 долара от НАСА.
Оригинален източник: CMU News Release
