Учёные дистанционно обнаружили признаки жизни
Это может стать важным шагом на пути к обнаружению жизни на других планетах: учёные под руководством Бернского университета и Национального центра компетенций в исследованиях (NCCR) PlanetS обнаружили ключевое молекулярное свойство всех живых организмов с вертолёта, летящего на высоте нескольких километров. Эта технология измерений также может открыть возможности для дистанционного зондирования Земли.
Молекулы, как и руки, могут быть хиральными. Большинство молекул в клетках живых организмов, таких как ДНК, являются хиральными. Однако, в отличие от рук, молекулы жизни почти исключительно существуют либо в «левосторонней», либо в «правосторонней» версии. Они гомохиральны. Эта молекулярная гомохиральность — характерное свойство жизни, так называемая биосигнатура.
В рамках проекта MERMOZ международной команде под руководством Бернского университета и NCCR PlanetS удалось обнаружить эту сигнатуру с расстояния 2 километра и на скорости 70 км/ч. Йонас Кюн, менеджер проекта MERMOZ: «Значительный прогресс в том, что эти измерения были выполнены на движущейся и вибрирующей платформе, и мы всё равно обнаружили эти биосигнатуры за считанные секунды».
Прибор, распознающий живую материю
Лукас Патти, первый автор исследования: «Когда свет отражается биологической материей, часть электромагнитных волн света будет распространяться по спирали по или против часовой стрелки. Это явление называется круговой поляризацией и вызвано гомохиральностью биологической материи. Подобные спирали света не производятся абиотической неживой природой».
Измерение этой круговой поляризации сложно. Сигнал довольно слабый и обычно составляет менее одного процента отражённого света. Команда разработала специальное устройство — спектрополяриметр. Оно состоит из камеры со специальными линзами и приёмниками, способными отделить круговую поляризацию от остального света.
Лукас Патти: «Всего 4 года назад мы могли обнаружить сигнал только с очень близкого расстояния, около 20 см, и нам нужно было наблюдать за одной и той же точкой в течение нескольких минут». Но модернизация прибора позволила проводить гораздо более быстрое и стабильное обнаружение, а сила сигнала в круговой поляризации сохраняется даже на расстоянии. Это сделало прибор пригодным для первых в истории аэроизмерений круговой поляризации.
Полезные измерения на Земле и в космосе
Используя усовершенствованный прибор под названием FlyPol, учёные продемонстрировали, что за считанные секунды измерений могут различить травяные поля, леса и городские районы с быстро движущегося вертолёта. Измерения чётко показывают, что живая материя демонстрирует характерные сигналы поляризации, в то время как дороги, например, не показывают значительных сигналов круговой поляризации. В текущей конфигурации они даже способны обнаруживать сигналы от водорослей в озёрах.
После успешных испытаний учёные планируют пойти ещё дальше. Брис-Оливье Демори, главный исследователь MERMOZ: «Следующий шаг, который мы надеемся сделать, — выполнить аналогичные обнаружения с Международной космической станции (МКС), глядя вниз на Землю. Это позволит нам оценить обнаруживаемость биосигнатур планетарного масштаба. Этот шаг будет решающим для поиска жизни в нашей Солнечной системе и за её пределами с использованием поляризации».
Чувствительное наблюдение этих сигналов круговой поляризации важно не только для будущих миссий по обнаружению жизни. Лукас Патти: «Поскольку сигнал напрямую связан с молекулярным составом жизни и, следовательно, её функционированием, он также может предоставить ценную дополнительную информацию при дистанционном зондировании Земли». Например, он может дать информацию об обезлесении или болезнях растений. Возможно даже использование круговой поляризации для мониторинга токсичного цветения водорослей, коралловых рифов и воздействия на них закисления.