التقطت أداة حساسة للغاية إشارات الفلورة الحيوية القوية من الكائنات الحية المتحجرة التي هلكت منذ ملايين السنين. وفقًا لمطوريها ، سيكون جهاز Compact Color Biofinder الجديد مفيدًا بالمثل في اكتشاف علامات الحياة على الأجسام الكوكبية الأخرى ، وبالتالي يمكن أن يلعب دورًا مهمًا في المهمات المستقبلية من قبل وكالة ناسا ووكالات الفضاء الأخرى.
المواد البيولوجية مثل الأحماض الأمينية والبروتينات والدهون وحتى الصخور الرسوبية تنبعث منها إشارات مضان حيوي يمكن اكتشافها باستخدام كاميرات خاصة. أداة تحديد الألوان المدمجة ، والتي تم تطويرها بواسطة أنوبام ميسرا من معهد هاواي للجيوفيزياء وعلم الكواكب في مدرسة UH Manoa لعلوم وتكنولوجيا المحيطات والأرض (SOEST) ، على هذه الكاميرات القديمة من خلال اكتشاف كميات دقيقة من المخلفات الحيوية التي تتشبث بالصخور. ويمكنه أيضًا العمل على مسافة عدة أمتار ومسح مساحات كبيرة بسرعة.
يقول Misra: "تم تصنيع الإصدار الأول من Biofinder باستخدام كاشف ICCD [جهاز مقترن بشحنة مكثفة] حساس للغاية". "نظرًا لأن الإشارات من هذه الأداة كانت قوية جدًا ، فقد اعتقدت أنه يمكن استخدام كاميرا CMOS ملونة أصغر. بفضل كاشفات CMOS الحساسة منخفضة الإضاءة المتوفرة اليوم ، أصبح هذا ممكنًا الآن ".
مبدأ العمل البسيط
يقول Misra إن مبدأ عمل Biofinder بسيط عالم الفيزياء. كل الفلورة الحيوية لها عمر قصير جدًا أقل من 20 نانوثانية ، لذلك يضيء النظام أولاً منطقة باستخدام شعاع ليزر نابض موسع بعرض نبضة يبلغ بضع نانو ثانية. ثم تلتقط كاميرا CMOS صورة مضان باستخدام أقصر وقت تعريض (1 µs للكاشف الحالي). ثم ينتظر النظام نبضة الليزر التالية لتكرار القياس.
يوضح Misra: "يطلق الليزر الخاص بنا 20 نبضة ليزر في ثانية واحدة". "ومن ثم ، يأخذ النظام 20 إطارًا للصورة في الثانية ويعمل بسرعة الفيديو." ويضيف أن حدود الكشف أقل من مستويات جزء في المليون على مسافة مستهدفة تبلغ مترًا واحدًا.
الكشف عن المخلفات الحيوية في أحافير الأسماك
في عملهم ، والتي قاموا بالتفصيل فيها تقارير علمية الطبيعة، Misra وزملاؤه درسوا المخلفات الحيوية في أحافير الأسماك من تكوين النهر الأخضر، والتي تعود إلى عصر الأيوسين قبل 56-33.9 مليون سنة. ووجدوا أن الحفريات لا تزال تحتوي على كميات كبيرة من المخلفات ، مما يعني أن هذه المادة العضوية لم يتم استبدالها بالكامل بالمعادن في عملية التحجر ، حتى بعد هذه الفترة الطويلة.
دعم الفريق النتائج من صور مضان Biofinder بقياسات باستخدام مجموعة من التقنيات الأخرى ، بما في ذلك Raman والانعكاس الكلي المخفف مطياف فورييه لتحويل الأشعة تحت الحمراء (ATR-FIR) ، والفحص المجهري الإلكتروني (SEM) ، والطيف الطيفي للأشعة السينية المشتتة للطاقة. (SEM-EDS) والتصوير المجهري مدى الحياة (FLIM).
تؤكد النتائج أن المخلفات البيولوجية يمكن أن تعيش لملايين السنين ، كما يقول ميسرا ، وأن تصوير التألق الحيوي فعال في اكتشاف هذه البقايا النزرة في الوقت الفعلي.
"حاسمة في مهمات ناسا المستقبلية"
يعد البحث عن الحياة - سواء كانت موجودة أو منقرضة - على الكواكب الأخرى هدفًا رئيسيًا لبعثات استكشاف الكواكب ، ويأمل الباحثون أن تصبح تقنيتهم يومًا ما جزءًا من البعثات المصممة للبحث عن المؤشرات الحيوية في عوالم بعيدة. في الواقع ، يتقدمون الآن للحصول على مساحة أدواتهم مؤهلة.
"قابلية الاكتشاف المتبادل" ستحسن البحث عن حضارات خارج كوكب الأرض
"إذا تم تركيب Biofinder على مركبة على سطح المريخ أو كوكب آخر ، فسنكون قادرين على مسح مناطق كبيرة بسرعة لاكتشاف دليل على وجود حياة سابقة ، حتى لو كان الكائن صغيرًا ، وليس من السهل رؤيته بأعيننا ، وميتًا بسبب ملايين السنين ، "يقول ميسرا. "نتوقع أن التصوير الفلوري سيكون بالغ الأهمية في بعثات ناسا المستقبلية لاكتشاف المواد العضوية ووجود الحياة على الأجسام الكوكبية الأخرى."
تضيف المؤلفة المشاركة في الدراسة Sonia J Rowley أن قدرات Biofinder ستكون مهمة أيضًا لناسا برنامج الحماية الكوكبية، والتي تهدف إلى اكتشاف الملوثات مثل ميكروبات الأرض على المركبات الفضائية الصادرة وكذلك أي مخاطر بيولوجية خارج كوكب الأرض قد تقوم برحلة العودة.
