Sebuah instrumen yang sangat sensitif telah menangkap sinyal bio-fluoresensi yang kuat dari organisme fosil yang musnah jutaan tahun yang lalu. Menurut pengembangnya, Compact Color Biofinder yang baru juga akan berguna dalam mendeteksi tanda-tanda kehidupan di badan planet lain dan oleh karena itu dapat memainkan peran penting dalam misi masa depan oleh NASA dan badan antariksa lainnya.
Bahan biologis seperti asam amino, protein, lipid, dan bahkan batuan sedimen semuanya memancarkan sinyal bio-fluoresensi yang dapat dideteksi menggunakan kamera khusus. Biofinder Warna Kompak, yang dikembangkan oleh Anupam Misra dari Institut Geofisika dan Planetologi Hawaii di Sekolah Ilmu dan Teknologi Kelautan dan Bumi UH Manoa (SOEST), meningkatkan kamera yang lebih tua ini dengan mendeteksi sejumlah kecil bio-residu yang menempel pada batu. Ini juga dapat bekerja pada jarak beberapa meter dan memindai area yang luas dengan cepat.
“Versi pertama Biofinder dibuat menggunakan detektor ICCD [intensified charge-coupled device] sensitif yang besar,” kata Misra. “Karena sinyal dari instrumen ini sangat kuat, saya pikir kamera CMOS warna yang lebih kecil dapat digunakan. Berkat detektor CMOS cahaya rendah yang sensitif yang tersedia saat ini, hal ini sekarang dimungkinkan.”
Prinsip kerja sederhana
Prinsip kerja Biofinder sederhana, kata Misra Dunia Fisika. Semua bio-fluoresensi memiliki masa pakai yang sangat singkat yaitu kurang dari 20 nanodetik, sehingga sistem pertama-tama menerangi area menggunakan sinar laser berdenyut yang diperluas dengan lebar pulsa beberapa nanodetik. Kamera CMOS kemudian mengambil gambar fluoresensi menggunakan waktu pencahayaan terpendek (1 µs untuk detektor ini). Sistem kemudian menunggu pulsa laser berikutnya untuk mengulangi pengukuran.
“Laser kami menembakkan 20 pulsa laser dalam satu detik,” jelas Misra. “Oleh karena itu, sistem mengambil 20 bingkai gambar per detik dan berjalan pada kecepatan video.” Batas deteksi berada di bawah level ppm pada jarak target satu meter, tambahnya.
Mendeteksi bio-residu dalam fosil ikan
Dalam pekerjaan mereka, yang mereka detailkan Nature Laporan Ilmiah, Misra dan rekan mempelajari bio-residu dalam fosil ikan dari Formasi Sungai Hijau, yang berasal dari zaman Eosen 56-33.9 juta tahun yang lalu. Mereka menemukan bahwa fosil-fosil tersebut masih mengandung residu dalam jumlah yang cukup besar, yang menyiratkan bahwa bahan organik ini belum sepenuhnya tergantikan oleh mineral dalam proses fosilisasi, bahkan setelah sekian lama.
Tim mendukung temuan dari citra fluoresensi Biofinder dengan pengukuran menggunakan berbagai teknik lain, termasuk Raman dan refleksi total yang dilemahkan spektroskopi Fourier-transform infrared (ATR-FIR), pemindaian mikroskop elektron (SEM), spektroskopi sinar-X dispersif energi (SEM-EDS) dan mikroskop pencitraan seumur hidup fluoresensi (FLIM).
Hasilnya mengkonfirmasi bahwa residu biologis dapat bertahan jutaan tahun, kata Misra, dan bahwa pencitraan biofluoresensi efektif dalam mendeteksi residu jejak ini secara real time.
“Kritis dalam misi NASA di masa depan”
Pencarian kehidupan – baik yang sudah ada atau sudah punah – di planet lain adalah tujuan utama misi eksplorasi planet, dan para peneliti berharap bahwa teknologi mereka suatu hari nanti akan menjadi bagian dari misi yang dirancang untuk mencari biomarker di dunia yang jauh. Memang, mereka sekarang melamar untuk mendapatkan ruang instrumen mereka yang berkualitas.
'Deteksi bersama' akan meningkatkan pencarian peradaban luar bumi
“Jika Biofinder dipasang pada penjelajah di Mars atau planet lain, kita akan dapat dengan cepat memindai area yang luas dengan cepat untuk mendeteksi bukti kehidupan masa lalu, bahkan jika organisme itu kecil, tidak mudah dilihat dengan mata kita, dan mati untuk waktu yang lama. jutaan tahun,” kata Misra. “Kami mengantisipasi bahwa pencitraan fluoresensi akan sangat penting dalam misi NASA di masa depan untuk mendeteksi organik dan keberadaan kehidupan di benda planet lain.”
Rekan penulis studi Sonia J Rowley menambahkan bahwa kemampuan Biofinder juga penting bagi NASA Program Perlindungan Planet, yang bertujuan untuk mendeteksi kontaminan seperti mikroba Bumi pada pesawat ruang angkasa keluar serta setiap biohazard luar bumi yang mungkin membuat perjalanan kembali.
