Egy rendkívül érzékeny műszer erős biofluoreszcenciás jeleket vett fel az évmilliókkal ezelőtt elpusztult megkövesedett szervezetektől. Fejlesztői szerint az új Compact Color Biofinder hasonlóképpen hasznos lenne más bolygótesteken lévő életjelek észlelésében, és ezért kritikus szerepet játszhat a NASA és más űrügynökségek jövőbeli küldetéseiben.
Az olyan biológiai anyagok, mint az aminosavak, fehérjék, lipidek és még az üledékes kőzetek is, biofluoreszcens jeleket bocsátanak ki, amelyek speciális kamerákkal detektálhatók. A Compact Color Biofinder, amelyet a Anupam Misra tól Hawaii Geofizikai és Planetológiai Intézet a UH Manoa Óceán- és Földtudományi és Technológiai Iskola (SOEST) javít ezeken a régebbi kamerákon azáltal, hogy kis mennyiségű, sziklához tapadt biomaradványt észlel. Több méteres távolságból is képes működni, és nagy területeket gyorsan beolvasni.
„A Biofinder első verziója egy nagy, érzékeny ICCD [intensified charge-coupled device] detektorral készült” – mondja Misra. „Mivel ennek a műszernek a jelei nagyon erősek voltak, úgy gondoltam, egy kisebb színes CMOS-kamera is használható. A ma elérhető érzékeny, gyenge megvilágítású CMOS detektoroknak köszönhetően ez most lehetséges.”
Egyszerű működési elv
A Biofinder működési elve egyszerű, mondja Misra Fizika Világa. Minden biofluoreszcencia élettartama nagyon rövid, kevesebb, mint 20 nanoszekundum, ezért a rendszer először megvilágít egy területet egy kiterjesztett impulzusos lézersugár segítségével, amelynek impulzusszélessége néhány nanoszekundum. A CMOS-kamera ezután fluoreszcens képet készít a legrövidebb expozíciós idővel (1 µs a jelenlegi detektorhoz). A rendszer ezután megvárja a következő lézerimpulzust, hogy megismételje a mérést.
„A lézerünk 20 lézerimpulzust bocsát ki egy másodperc alatt” – magyarázza Misra. "Így a rendszer másodpercenként 20 képkockát vesz fel, és videósebességgel működik." Az észlelési határok egy méteres céltávolságnál a ppm szint alatt vannak – teszi hozzá.
Biomaradék kimutatása halkövületekben
Munkájukban, amelyet részleteznek Nature tudományos jelentései, Misra és munkatársai a halfosszíliákban található biomaradványokat tanulmányozták a Green River formáció, amely az 56-33.9 millió évvel ezelőtti eocén korból származik. Azt találták, hogy a kövületek még mindig jelentős mennyiségű maradványt tartalmaznak, ami arra utal, hogy ezt a szerves anyagot még ilyen hosszú idő elteltével sem pótolták teljesen ásványi anyagok a megkövesedési folyamat során.
A csapat a Biofinder fluoreszcencia képeinek eredményeit számos más technikával végzett mérésekkel támasztotta alá, beleértve a Raman és a csillapított teljes reflexiós Fourier-transzformációs infravörös (ATR-FIR) spektroszkópiát, a pásztázó elektronmikroszkópot (SEM), az energiadiszperzív röntgenspektroszkópiát. (SEM-EDS) és fluoreszcencia élettartam képalkotó mikroszkóppal (FLIM).
Az eredmények megerősítik, hogy a biológiai maradványok évmilliókat is túlélhetnek, mondja Misra, és hogy a biofluoreszcens képalkotás hatékonyan képes ezeket a nyomelemeket valós időben kimutatni.
„Kritikus a NASA jövőbeli küldetéseiben”
A bolygókutató küldetések egyik fő célja az élet – legyen az létező vagy kihalt – keresése más bolygókon, és a kutatók azt remélik, hogy technológiájuk egy napon a távoli világokon való biomarkerek keresését célzó küldetések részévé válik. Valójában most pályáznak műszerhelyük minősítésére.
A „kölcsönös kimutathatóság” javítani fogja a földönkívüli civilizációk keresését
„Ha a Biofindert egy Marson vagy egy másik bolygón lévő roverre szerelnék fel, akkor gyorsan képesek lennénk nagy területeket gyorsan átvizsgálni, hogy felfedezzük a múltbéli élet bizonyítékait, még akkor is, ha az élőlény kicsi, a szemünkkel nem könnyen látható, és halott. sok millió év” – mondja Misra. "Arra számítunk, hogy a fluoreszcens képalkotás kritikus fontosságú lesz a NASA jövőbeli küldetései során, amelyek célja a szerves anyagok és az élet más bolygótesteken való kimutatása."
A tanulmány társszerzője, Sonia J Rowley hozzáteszi, hogy a Biofinder képességei a NASA számára is fontosak lennének. Bolygóvédelmi program, amelynek célja a szennyeződések, például a földi mikrobák észlelése a kifelé tartó űrhajókon, valamint minden olyan földönkívüli biológiai veszélyforrás, amely a visszaút során előfordulhat.
