Un instrument extrem de sensibil a captat semnale puternice de bio-fluorescență de la organismele fosilizate care au pierit cu milioane de ani în urmă. Potrivit dezvoltatorilor săi, noul Compact Color Biofinder ar fi la fel de util la detectarea semnelor de viață pe alte corpuri planetare și, prin urmare, ar putea juca un rol critic în viitoarele misiuni ale NASA și ale altor agenții spațiale.
Materialele biologice precum aminoacizii, proteinele, lipidele și chiar rocile sedimentare emit toate semnale de bio-fluorescență care pot fi detectate cu ajutorul camerelor speciale. Compact Color Biofinder, care a fost dezvoltat de Anupam Misra de la Institutul de Geofizică și Planetologie din Hawaii de la UH Manoa School of Ocean and Earth Science and Technology (SOEST), îmbunătățește aceste camere mai vechi prin detectarea unor cantități mici de reziduuri biologice care se agață de rocă. De asemenea, poate funcționa la o distanță de câțiva metri și poate scana rapid zone mari.
„Prima versiune de Biofinder a fost realizată folosind un detector ICCD [dispozitiv cuplat cu încărcare intensificată] sensibil mare”, spune Misra. „Deoarece semnalele de la acest instrument erau foarte puternice, m-am gândit că ar putea fi folosită o cameră CMOS color mai mică. Datorită detectorilor CMOS sensibili, cu lumină scăzută, disponibili astăzi, acest lucru este acum posibil.”
Principiu de lucru simplu
Principiul de lucru al Biofinder este simplu, spune Misra Lumea fizicii. Toată bio-fluorescența are o durată de viață foarte scurtă, mai mică de 20 de nanosecunde, astfel încât sistemul iluminează mai întâi o zonă folosind un fascicul laser pulsat extins cu o lățime a impulsului de câteva nanosecunde. Camera CMOS realizează apoi o imagine cu fluorescență folosind cel mai scurt timp de expunere (1 µs pentru prezentul detector). Sistemul așteaptă apoi următorul impuls laser pentru a repeta măsurarea.
„Laserul nostru declanșează 20 de impulsuri laser într-o secundă”, explică Misra. „Prin urmare, sistemul ia 20 de cadre de imagine pe secundă și rulează la viteza video.” Limitele de detectare sunt sub nivelurile ppm la o distanță țintă de un metru, adaugă el.
Detectarea reziduurilor biologice în fosilele de pești
În lucrarea lor, pe care o detaliază Natura Rapoarte științifice, Misra și colegii sai au studiat bio-reziduurile din fosilele de pești din Formarea Green River, care datează din epoca eocenă acum 56-33.9 milioane de ani. Ei au descoperit că fosilele conțin încă cantități considerabile de reziduuri, ceea ce înseamnă că această materie organică nu a fost complet înlocuită cu minerale în procesul de fosilizare, chiar și după o perioadă atât de lungă.
Echipa a susținut descoperirile din imaginile de fluorescență Biofinder cu măsurători folosind o serie de alte tehnici, inclusiv spectroscopie Raman și spectroscopie cu transformare Fourier în infraroșu (ATR-FIR) cu reflexie totală atenuată, microscopie electronică cu scanare (SEM), spectroscopie cu raze X cu dispersie de energie. (SEM-EDS) și microscopie imagistică cu fluorescență pe durata de viață (FLIM).
Rezultatele confirmă că reziduurile biologice pot supraviețui milioane de ani, spune Misra, și că imagistica cu biofluorescență este eficientă în detectarea acestor urme de reziduuri în timp real.
„Critic în viitoarele misiuni NASA”
Căutarea vieții – fie ea existentă sau dispărută – pe alte planete este un obiectiv major pentru misiunile de explorare planetară, iar cercetătorii speră că tehnologia lor va deveni într-o zi parte a misiunilor menite să caute biomarkeri pe lumi îndepărtate. Într-adevăr, acum aplică pentru a-și califica spațiul pentru instrumente.
„Detectabilitatea reciprocă” va îmbunătăți căutarea civilizațiilor extraterestre
„Dacă Biofinder ar fi montat pe un rover pe Marte sau pe altă planetă, am fi capabili să scanăm rapid suprafețe mari pentru a detecta dovezi ale vieții anterioare, chiar dacă organismul ar fi mic, nu este ușor de văzut cu ochii noștri și mort pt. multe milioane de ani”, spune Misra. „Apreciem că imagistica prin fluorescență va fi esențială în viitoarele misiuni NASA pentru a detecta substanțele organice și existența vieții pe alte corpuri planetare.”
Coautorul studiului, Sonia J Rowley, adaugă că capacitățile Biofinder-ului ar fi, de asemenea, importante pentru NASA. Programul de protecție planetară, care își propune să detecteze contaminanți precum microbii Pământului pe navele spațiale de ieșire, precum și orice riscuri biologic extraterestre care ar putea face călătoria de întoarcere.
