Opdager liv i den ultratørre Atacama-ørken

Få steder er lige så fjendtlige til livet som Chiles Atacama -ørken. Det er den tørreste ikke-polære ørken på Jorden, og kun de hårdeste mikrober overlever der. Dets klippelandskab har ligget uforstyrret i evigheder, udsat for ekstreme temperaturer og stråling fra solen.

Hvis du kan finde liv her, du kan muligvis finde det i et endnu barskere miljø - som overfladen af ​​Mars. Derfor besøgte et hold forskere fra NASA og flere universiteter Atacama i februar. De brugte 10 dage på at teste enheder, der en dag kunne bruges til at søge efter tegn på liv på andre verdener. Denne gruppe inkluderede et hold fra NASA's Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Californien, arbejder på et bærbart kemilaboratorium kaldet Chemical Laptop.

Med kun en lille vandprøve, den bærbare computer kan kontrollere for aminosyrer, de organiske molekyler, der er udbredt i vores solsystem og betragtede byggestenene i alt liv, som vi kender det. Væskebaserede analyseteknikker har vist sig at være størrelsesordener mere følsomme end gasbaserede metoder til de samme slags prøver. Men når du tager en prøve fra Mars, de aminosyrer, du leder efter, vil blive fanget inde i eller kemisk bundet til mineraler.

For at nedbryde disse bånd, JPL har designet endnu et stykke teknologi, en subkritisk vandudsugning, der ville fungere som "frontend" til den bærbare computer. Denne ekstraktor bruger vand til at frigive aminosyrerne fra en jordprøve, efterlader dem klar til at blive analyseret af Chemical Laptop.

"Disse to stykker teknologi arbejder sammen, så vi kan søge efter biosignaturer i solide prøver på stenede eller iskolde verdener, " sagde Peter Willis fra JPL, projektets hovedefterforsker. "Atacama'en tjente som en prøveplads for at se, hvordan denne teknologi ville fungere på en tør planet som Mars."

For at finde liv, tilsæt blot vand

Willis' team besøgte et Atacama-sted, han første gang besøgte i 2005. På det tidspunkt, udtrækkeren han brugte blev manuelt betjent; i februar, holdet brugte en automatisk udtrækker designet af Florian Kehl, en postdoc ved JPL.

Ekstraktoren indtager jord- og regolitprøver og blander dem med vand. Derefter, det udsætter prøverne for højt tryk og temperatur for at få de organiske stoffer ud.

"Ved høje temperaturer, vand har evnen til at opløse de organiske forbindelser fra jorden, " sagde Kehl. "Tænk på en tepose:i koldt vand, der sker ikke meget. Men når du tilføjer varmt vand, teen frigiver en hel buket af molekyler, der giver vandet en særlig smag, farve og lugt. "

For at fjerne aminosyrerne fra disse mineraler, vandet skal blive meget varmere end din almindelige kop te:Kehl sagde, at emhætten i øjeblikket er i stand til at nå temperaturer så høje som 392 grader Fahrenheit (200 grader Celsius).

Flydende prøver ville være lettere tilgængelige på havverdener som Jupiters måne Europa, Sagde Kehl. Der, udtrækket kan stadig være nødvendigt, da aminosyrer kunne bindes til mineraler blandet i isen. De kan også være til stede som en del af større molekyler, som emhætten kunne bryde ind i mindre byggesten, før de analyseres med den kemiske bærbare computer. Når ekstraktoren har forberedt sine prøver, den bærbare computer kan gøre sit arbejde.

NASAs egen tricorder

Chemical Laptop tjekker væskeprøver for et sæt på 17 aminosyrer - hvad holdet omtaler som "signaturen 17." Ved at se på typerne, mængder og geometrier af disse aminosyrer i en prøve, det er muligt at udlede tilstedeværelsen af ​​liv.

"Alle disse molekyler 'kan lide' at være i vand, " sagde Fernanda Mora fra JPL, Chemical Laptops ledende videnskabsmand. "De opløses i vand, og de fordamper ikke let, så de er meget lettere at opdage i vand. "

Den bærbare computer blander flydende prøver med et fluorescerende farvestof, som fæstner sig til aminosyrer og gør det muligt at opdage dem, når de belyses af en laser.

Derefter, prøven injiceres på en separationsmikrochip. En spænding påføres mellem de to ender af kanalen, får aminosyrerne til at bevæge sig med forskellig hastighed mod slutningen, hvor laseren skinner. Aminosyrer kan identificeres ved, hvor hurtigt de bevæger sig gennem kanalen. Når molekylerne passerer gennem laseren, de udsender lys, der bruges til at kvantificere, hvor meget af hver aminosyre der er til stede.

"Idéen er at automatisere og miniaturisere alle de trin, du ville gøre manuelt i et kemilaboratorium på Jorden, sagde Mora. På den måde, vi kan lave de samme analyser på en anden verden blot ved at sende kommandoer med en computer."

Det kortsigtede mål er at integrere emhætten og den kemiske bærbare computer i en enkelt, automatiseret enhed. Det ville blive testet under fremtidige feltkampagner til Atacama-ørkenen med et team af forskere ledet af Brian Glass fra NASAs Ames Research Center i Mountain View, Californien.

"Dette er nogle af de sværeste prøver at analysere, du kan få på planeten, "Mora sagde om holdets arbejde i Atacama. Hun tilføjede, at i fremtiden, holdet ønsker at teste denne teknologi i iskolde miljøer som Antarktis. De kunne tjene som analoger til Europa og andre oceanverdener, hvor flydende prøver ville være lettere rigelige.