Zelo občutljiv instrument je zajel močne biofluorescenčne signale fosiliziranih organizmov, ki so umrli pred milijoni let. Po mnenju njegovih razvijalcev bi bil novi kompaktni barvni biofinder podobno priročen pri odkrivanju znakov življenja na drugih planetarnih telesih in bi zato lahko imel ključno vlogo v prihodnjih misijah NASA in drugih vesoljskih agencij.
Biološki materiali, kot so aminokisline, beljakovine, lipidi in celo sedimentne kamnine, oddajajo biofluorescenčne signale, ki jih je mogoče zaznati s posebnimi kamerami. Compact Color Biofinder, ki ga je razvil Anupam Misra Iz Havajski inštitut za geofiziko in planetologijo pri UH Manoa School of Ocean and Earth Science and Technology (SOEST), izboljša te starejše kamere z zaznavanjem majhnih količin bioloških ostankov, ki se oprimejo kamnin. Deluje lahko tudi na razdalji več metrov in hitro skenira velika območja.
"Prva različica Biofinderja je bila izdelana z uporabo velikega občutljivega detektorja ICCD [intensified charge-coupled device]," pravi Misra. »Ker so bili signali tega instrumenta zelo močni, sem pomislil, da bi lahko uporabili manjšo barvno kamero CMOS. Zahvaljujoč občutljivim detektorjem CMOS pri šibki svetlobi, ki so danes na voljo, je to zdaj mogoče.«
Preprost princip delovanja
Načelo delovanja Biofinderja je preprosto, pravi Misra Svet fizike. Vsa biofluorescenca ima zelo kratko življenjsko dobo, manjšo od 20 nanosekund, zato sistem najprej osvetli območje z uporabo razširjenega impulznega laserskega žarka s širino impulza nekaj nanosekund. Kamera CMOS nato posname fluorescenčno sliko z najkrajšim časom osvetlitve (1 µs za trenutni detektor). Sistem nato čaka na naslednji laserski impulz, da ponovi meritev.
»Naš laser sproži 20 laserskih impulzov v eni sekundi,« pojasnjuje Misra. "Zato sistem posname 20 sličic slike na sekundo in deluje s hitrostjo videa." Meje zaznavanja so pod nivoji ppm na ciljni razdalji enega metra, dodaja.
Odkrivanje bioloških ostankov v ribjih fosilih
V svojem delu, ki ga podrobno opisujeta v Znanstvene Poročila Narava, Misra in sodelavci so proučevali biološke ostanke v ribjih fosilih iz Oblikovanje zelene reke, ki izvira iz eocenske dobe pred 56-33.9 milijoni let. Ugotovili so, da fosili še vedno vsebujejo precejšnje količine ostankov, kar pomeni, da ta organska snov ni bila v celoti nadomeščena z minerali v procesu fosilizacije, tudi po tako dolgem času.
Ekipa je ugotovitve fluorescenčnih posnetkov Biofinderja podprla z meritvami z vrsto drugih tehnik, vključno z Ramanovo spektroskopijo in infrardečo spektroskopijo s Fourierjevo transformacijo oslabljene popolne refleksije (ATR-FIR), vrstično elektronsko mikroskopijo (SEM), energijsko disperzivno rentgensko spektroskopijo (SEM-EDS) in fluorescenčno življenjsko slikovno mikroskopijo (FLIM).
Rezultati potrjujejo, da lahko biološki ostanki preživijo milijone let, pravi Misra, in da je biofluorescenčno slikanje učinkovito pri odkrivanju teh ostankov v sledovih v realnem času.
"Kritično v prihodnjih Nasinih misijah"
Iskanje življenja – obstoječega ali izumrlega – na drugih planetih je glavni cilj misij raziskovanja planetov in raziskovalci upajo, da bo njihova tehnologija nekega dne postala del misij, namenjenih iskanju biomarkerjev na oddaljenih svetovih. Pravzaprav se zdaj prijavljajo za pridobitev prostora za instrumente.
„Vzajemna zaznavnost“ bo izboljšala iskanje nezemeljskih civilizacij
»Če bi Biofinder namestili na rover na Marsu ali drugem planetu, bi lahko hitro skenirali velika območja in hitro odkrili dokaze o preteklem življenju, tudi če bi bil organizem majhen, ki ga ni enostavno videti z našimi očmi in mrtev za nekaj časa. veliko milijonov let,« pravi Misra. "Predvidevamo, da bo fluorescenčno slikanje ključnega pomena v prihodnjih misijah Nase za odkrivanje organskih snovi in obstoja življenja na drugih planetarnih telesih."
Soavtorica študije Sonia J Rowley dodaja, da bi bile zmogljivosti Biofinderja pomembne tudi za Nasino Program zaščite planeta, katerega namen je zaznati onesnaževalce, kot so zemeljski mikrobi na odhajajočih vesoljskih plovilih, pa tudi vse nezemeljske biološke nevarnosti, ki bi se lahko vrnile.
