System lidar używany do wykrywania zagrożeń biologicznych na Ziemi na Ziemi może pomóc NASA w poszukiwaniu życia pozaziemskiego na Marsie i innych częściach Układu Słonecznego.
W 2000 roku, kiedy Branimir Blagojevich opracował czujnik dla wojska do wykrywania zagrożeń biologicznych w powietrzu, nie miał pojęcia, że jego technologia może być później wykorzystana do poszukiwania życia pozaziemskiego.
Jego oryginalna praca koncentrowała się na wykorzystaniu nowego lidarowego (Light Detection and Ranging - miernik odległości światła) i opierała się na tych samych zasadach, które są stosowane w radarach. Ale zamiast fal radiowych lidar wykorzystuje wiązkę laserową do wykrywania obiektów i mierzenia odległości do celu. Dlatego często nazywany jest „radarem świetlnym”.
Blagojevich, obecnie technolog NASA w Goddard Space Flight Center w Maryland, zdał sobie sprawę, że technologia oparta na poszukiwaniu toksyn i patogenów w powietrzu może być używana poza Ziemią, a nawet może przyczynić się do misji poszukiwania życia NASA (która była lub jest ) na Mars.
„Jeśli w przeszłości istniało życie na Marsie, to za pomocą takiego narzędzia możemy je wykryć” - powiedział Blagojevich.
Teraz każda misja skierowana na Marsa jest bardzo ograniczona w poszukiwaniu życia (przeszłego lub obecnego). Na przykład marsjańskie laboratorium naukowe łazika Curiosity może pobrać próbkę regolitu (zakurzonej, sproszkowanej „gleby” pokrywającej Czerwoną Planetę), mając nadzieję, że w niewielkiej ilości zmielonej skały występuje chemia biologiczna. Ale fizyczny kontakt z analizowanym materiałem jest problemem. Istnieje ryzyko zanieczyszczenia „nienaruszonej” próbki substancjami lądowymi, co potencjalnie zniekształci wyniki testu. Ponadto jest to powolny i pracochłonny proces: robot musi wejść na miejsce, zebrać i przeanalizować próbki. Oznacza to, że bardzo niewiele próbek można pobrać z dowolnej lokalizacji. Być może próbka analizowana przez narzędzia łazika będzie całkowicie sterylna. Ale zaledwie kilka metrów od miejsca może być brud z chemii organicznej. I bez wiedzy o robocie lub jego kontrolerach ziemi nigdy byśmy o tym nie wiedzieli.
Dla Blagojevicha wygląda na to, że szukamy igły w stogu siana. Ale sytuacja jest znacznie gorsza, ponieważ nawet nie wiemy, gdzie jest ten stóg siana.
Jak więc zmniejszyć szanse znalezienia materiału biologicznego na Marsie? Jednym ze sposobów może być użycie instrumentu Lidar Bio-Indicator lub po prostu „BILI”.
Mars nie jest obcy laserom. Ciekawość wykorzystuje teraz ChemCam do nadmuchiwania skał w laser. Jednocześnie jego czujniki mogą badać parę w celu rozszyfrowania jej składu chemicznego. Jednak rasy marsjańskie będą chronione przed BILI.
Blagojevich, współpracując z naukowcami planetarnymi NASA Melissą Trenerem, Aleksandrem Pavlovem i Melissą Floyd, ma nadzieję zainstalować system lidar dla przyszłego łazika. Będzie działać w taki sam sposób jak ChemCam on Curiosity. Ale nie interesują go cechy geologiczne, ale cząstki w marsjańskiej atmosferze. Podczas misji łazik przeskanuje otoczenie w poszukiwaniu pióropuszy. Po wykryciu, prawdopodobnie powyżej trudnodostępnego zbocza, wystrzeliłby ultrafioletowe lasery w pył.
Gdy promień lasera uderzy w pojedyncze cząstki pyłu, spowoduje to, że będą wytwarzać światło w odpowiedzi. Zjawisko to nosi nazwę kwitnienia. Światło z tych fluorescencyjnych cząstek można następnie zmierzyć i pokazać, z jakich substancji chemicznych się składa. Jeśli w kurzu jest jakaś materia organiczna (bioindykatory), BILI może dekodować jej sygnał. Najważniejsze jest to, że cały proces odbywa się zdalnie, być może setki kilometrów od łazika. Oznacza to, że możesz zeskanować ogromny obszar wokół łazika i obliczyć zanieczyszczenie i chemię organiczną, co znacznie upraszcza badania.
„Zwiększy to prawdopodobieństwo znalezienia życia przez poruszanie mechanizmów na powierzchni Marsa” - powiedział Blagojevich.
Zakłady na Marsa są oczywiste i istnieje możliwość zobaczenia łazików z technologią BILI do skanowania zakurzonych czerwonych strumieni. Ale czy ta technologia może być wykorzystana do polowania na życie w innym miejscu Układu Słonecznego?
„Poza Marsem dokonaliśmy symulowanych obliczeń, czy to narzędzie może działać na zamrożonych światach, takich jak Enceladus czy Europa” - powiedział Blagojevich.
Enceladus jest jednym z tajemniczych satelitów Saturna, który ma grubą powłokę lodową wokół podpowierzchniowego oceanu. Z powodu interakcji pływowych z Saturnem, Enceladus wytwarza ciepło w swoim rdzeniu, które zawiera wodę gruntową w stanie ciekłym. Jego ocean jest bardzo interesujący dla astrobiologów, ponieważ przez analogię do Ziemi płynna woda oznacza życie.
Wewnętrzne ogrzewanie i ciągły nacisk na skorupę lodową powodują erupcję ciekłej wody na powierzchni księżyca, jak przy otwieraniu kapsla na butelce coli. Ogromna ilość pary ginie w przestrzeni, tworząc pociąg. Jeśli w tej wodzie obecna jest biologia pozaziemska, jest ona również uwalniana w kosmos.
Misja NASA Cassini wykorzystała czujniki znajdujące się na pokładzie, aby „wypróbować” te dysze, gdy mijały (na zdjęciu powyżej), ale potrzebna jest szczegółowa analiza. Czy można zainstalować BILI w misji przelotu Saturna, aby strzelić laserem w pióropusz i sprawdzić, czy istnieją organiczne substancje chemiczne? „To będzie nie lada wyzwanie. Faktem jest, że strumienie wody na Enceladus mają bardzo niską gęstość w porównaniu z cząstkami pyłu w marsjańskim powietrzu - powiedział Blagojevich. Dlatego, aby wykryć coś, statek kosmiczny musiałby latać w odległości 50 km od powierzchni księżyca, a laser musi znajdować się w zasięgu 1 W, aby wykryć jakiekolwiek kwitnienie.
„Jest to możliwe, ale wymaga mocniejszego lasera ultrafioletowego, który może stać się rzeczywistością w przyszłych misjach lotniczych, lub nie może” - dodał.
Jeśli chodzi o Europy, Blagojevich ostrzega, że nie mając oczywistych odrzutowców o długim czasie trwania, użycie systemu lidar będzie zależało od tego, czy w pobliżu jego powierzchni znajdują się jakieś aerozole. Europa w porównaniu z Enceladusem wygrywa w kwestii znalezienia życia. Niektóre optymistyczne prognozy sugerują, że można tam nawet spotkać życie wielokomórkowe.
Ponieważ znamy chemię z wnętrza cykli księżycowych (poprzez aktywną tektonikę lodową), jeśli w oceanach Europy jest biologia, to dowody można znaleźć na lodowej powierzchni. A jeśli istnieje jakikolwiek mechanizm zmuszający te organiczne substancje chemiczne do wzniesienia się ponad lód, być może BILI może zostać użyty do odkrycia tych tajemnic.
