Forskere opdager signaturer af liv på afstand

Det kunne være en milepæl på vejen til at opdage liv på andre planeter:Forskere under ledelse af universitetet i Bern og af National Center of Competence in Research (NCCR) PlanetS opdager en nøglemolekylær egenskab hos alle levende organismer fra en helikopter, der flyver flere kilometer over jorden. Måleteknologien kan også åbne muligheder for fjernmåling af Jorden.

Venstre hænder og højre hænder er næsten perfekte spejlbilleder af hinanden. Men uanset hvordan de bliver snoet og vendt, de kan ikke lægges oven på hinanden. Det er grunden til, at venstre handske simpelthen ikke passer til højre hånd, som den passer til venstre. I videnskaben, denne egenskab omtales som chiralitet.

Ligesom hænder er chirale, molekyler kan være chirale, også. Faktisk, de fleste molekyler i cellerne i levende organismer, såsom DNA, er chirale. I modsætning til hænder, imidlertid, som normalt kommer i par af venstre og højre, livets molekyler forekommer næsten udelukkende i enten deres "venstrehåndede" eller deres "højrehåndede" version. De er homokirale, som forskere siger. hvorfor det er, er stadig ikke klar. Men denne molekylære homokiralitet er en karakteristisk egenskab ved livet, en såkaldt biosignatur.

Som en del af MERMOZ-projektet (se infoboks), et internationalt hold ledet af University of Bern og National Center of Competence in Research NCCR PlanetS, er det nu lykkedes at detektere denne signatur fra en afstand på 2 kilometer og med en hastighed på 70 km/t. Jonas Kühn, MERMOZ projektleder ved universitetet i Bern og medforfatter til undersøgelsen, der netop er blevet offentliggjort i tidsskriftet Astronomi og astrofysik , siger:"Det væsentlige fremskridt er, at disse målinger er blevet udført i en platform, der var i bevægelse, vibrerende, og at vi stadig opdagede disse biosignaturer i løbet af få sekunder."

Et instrument, der genkender levende stof

"Når lys reflekteres af biologisk stof, en del af lysets elektromagnetiske bølger vil bevæge sig i enten med eller mod uret spiraler. Dette fænomen kaldes cirkulær polarisering og er forårsaget af det biologiske stofs homokiralitet. Lignende spiraler af lys produceres ikke af abiotisk ikke-levende natur, " siger den første forfatter til undersøgelsen Lucas Patty, som er en MERMOZ postdoc forsker ved universitetet i Bern og medlem af NCCR PlanetS,

Måling af denne cirkulære polarisering, imidlertid, er udfordrende. Signalet er ret svagt og udgør typisk mindre end én procent af det lys, der reflekteres. For at måle det, holdet udviklede en dedikeret enhed kaldet et spektropolarimeter. Det består af et kamera udstyret med specielle linser og modtagere, der er i stand til at adskille den cirkulære polarisering fra resten af ​​lyset.

Men selv med denne komplicerede enhed, de nye resultater ville have været umulige indtil for nylig. "For bare 4 år siden, vi kunne kun detektere signalet på meget kort afstand, omkring 20 cm, og havde brug for

observer det samme sted i flere minutter for at gøre det, " som Lucas Patty husker. Men opgraderingerne til instrumentet, han og hans kolleger lavede, tillade en meget hurtigere og stabil detektion, og styrken af ​​signaturen i cirkulær polarisering fortsætter selv med afstand. Dette gjorde instrumentet egnet til de første cirkulære polarisationsmålinger i luften nogensinde.

Nyttige målinger på jorden og i rummet

Ved at bruge dette opgraderede instrument, døbt FlyPol, de viste, at de inden for få sekunder efter målinger kunne skelne mellem græsmarker, skove og byområder fra en hurtigt bevægende helikopter. Målingerne viser let levende stof, der udviser de karakteristiske polarisationssignaler, mens veje, for eksempel, viser ingen signifikante cirkulære polarisationssignaler. Med den nuværende opsætning, de er endda i stand til at detektere signaler, der kommer fra alger i søer.

Efter deres vellykkede test, forskerne ser nu på at gå endnu længere. "Det næste skridt, vi håber at tage, skal udføre lignende detektioner fra den internationale rumstation (ISS), ser ned på jorden. Det vil give os mulighed for at vurdere detekterbarheden af ​​biosignaturer i planetarisk skala. Dette trin vil være afgørende for at muliggøre søgen efter liv i og uden for vores solsystem ved hjælp af polarisering, " siger MERMOZs hovedefterforsker og medforfatter Brice-Olivier Demory, siger professor i astrofysik ved universitetet i Bern og medlem af NCCR PlanetS.

Den følsomme observation af disse cirkulære polarisationssignaler er ikke kun vigtig for fremtidige livsdetektionsmissioner. Lucas Patty forklarer:"Fordi signalet er direkte relateret til livets molekylære sammensætning og dermed dets funktion, det kan også tilbyde værdifuld supplerende information i Jordens fjernmåling." Det kan for eksempel give information om skovrydning eller plantesygdomme. Det kan endda være muligt at implementere cirkulær polarisering i overvågningen af ​​giftige algeopblomstringer, af koralrev og virkningerne af forsuring herpå.