Billedkredit: CMU
Aktuelle Mars-ekspeditioner rejser den fristende mulighed for, at der kan være liv et sted på den røde planet. Men hvordan kan fremtidige missioner finde det? Et system, der udvikles af Carnegie Mellon-forskere, kunne give svaret.
På den 36. lunar- og planetariske videnskabskonference i Houston denne uge (14.-18. Marts) præsenterer Carnegie Mellon-videnskabsmand Alan Wagoner resultater af livdetekteringssystemets nylige præstation i Chiles Atacama-ørken, hvor den fandt voksende lav og bakteriekolonier. Dette markerer første gang, en rover-baseret automatiseret teknologi er blevet brugt til at identificere livet i denne barske region, der tjener som et testbed for teknologi, der kan blive anvendt i fremtidige Mars-missioner.
”Vores livdetekteringssystem fungerede meget godt, og noget lignende kan i sidste ende gøre det muligt for robotter at se efter liv på Mars,” siger Wagoner, medlem af projektet ”Life in the Atacama” og direktør for Molecular Biosensor and Imaging Center hos Carnegie Mellon's Mellon College of Science.
”Livet i Atacama” feltsæsonen 2004 fra august til midten af oktober? Var den anden fase af et treårigt program, hvis mål er at forstå, hvordan livet kan opdages af en rover, der kontrolleres af et fjernvidenskabsteam . Projektet er en del af NASAs Astrobiology Science and Technology-program til udforskning af planeter, eller ASTEP, der koncentrerer sig om at skubbe grænserne for teknologi i barske miljøer.
David Wettergreen, lektorforskning i Carnegie Mellons Robotics Institute, leder roverudvikling og feltundersøgelse. Nathalie Cabrol, en planetvidenskabsmand ved NASA Ames Research Center og SETI Institute, leder videnskabsundersøgelsen.
Livet kan næppe detekteres i de fleste områder af Atacama, men roverens instrumenter var i stand til at registrere lav og bakteriekolonier i to områder: en kystregion med et mere fugtigt klima og et indre, meget tørt område, der er mindre gæstfri for livet.
”Vi så meget tydelige signaler fra klorofyll, DNA og protein. Og vi var i stand til visuelt at identificere biologiske materialer fra et standardbillede, der er taget af rover, ”siger Wagoner.
”Sammenlagt er disse fire beviser stærke indikatorer på livet. Nu bekræftes vores fund i laboratoriet. Prøver indsamlet i Atacama blev undersøgt, og forskere fandt, at de indeholdt liv. Lavene og bakterierne i prøverne vokser og afventer analyse. ”
Wagoner og hans kolleger har designet et livdetekteringssystem udstyret til at detektere fluorescenssignaler fra sparsomme livsformer, inklusive dem, der kun er millimeter i størrelse. Deres fluorescensbillede, der er placeret under rover, registrerer signaler fra klorofylbaseret liv, såsom cyanobakterier i lav, og fluorescerende signaler fra et sæt farvestoffer, der er designet til kun at lyse op, når de binder til nukleinsyre, protein, lipid eller kulhydrat ? alle livets molekyler.
”Vi kender ikke andre fjernmetoder, der både er i stand til at detektere lave niveauer af mikroorganismer og visualisere høje niveauer, der er inkorporeret som biofilmer eller kolonier,” siger Gregory Fisher, videnskabsmand til projektafbildning.
”Vores lysstofrør er det første billedbehandlingssystem, der arbejder i dagslys, mens det er i roverens skygge. Rover bruger solenergi til at betjene, så den er nødt til at rejse i dagtimerne. Mange gange afslører de billeder, vi optager, kun et svagt signal. Alt sollys, der lækker ind på kameraet i en konventionel fluorescensbillede, ville skjule signalet, ”siger Wagoner.
”For at undgå dette problem designet vi vores system til at begejstre farvestoffer med højintensitetsglimt. Kameraet åbnes kun under disse blink, så vi er i stand til at fange et stærkt fluorescenssignal under efterforskning på dagtid, ”siger Shmuel Weinstein, projektleder.
Under missionen instruerede et eksternt videnskabsteam beliggende i Pittsburgh roverens operationer. Et jordteam på stedet indsamlede prøver, der blev undersøgt af roveren for at bringe tilbage til yderligere undersøgelse i laboratoriet. På en typisk dag i marken fulgte roveren en sti, der blev udpeget den foregående dag af videnskabsteamet til fjernbetjeninger. Rover stoppede lejlighedsvis for at udføre detaljeret overfladekontrol, hvilket effektivt skabte en "makroskopisk quilt" af geologiske og biologiske data i udvalgte paneler på 10 x 10 centimeter. Efter at rover forlader et område, indsamlede markteamet prøver, der blev undersøgt af rover.
”Baseret på roverfundene i marken og vores tests i laboratoriet er der ikke et eksempel på, at roveren giver en falsk positiv. Hver prøve, vi testede, havde bakterier i den, ”siger Edwin Minkley, direktør for Center for Bioteknologi og Miljøprocesser i Institut for Biologiske Videnskaber.
Minkley udfører analyser for at bestemme de genetiske egenskaber for de udvundne bakterier for at identificere de forskellige mikrobielle arter, der er til stede i prøverne. Han tester også bakteriens følsomhed over for ultraviolet (UV) stråling. En hypotese er, at bakterierne kan have større UV-resistens, fordi de udsættes for ekstrem UV-stråling i ørkenmiljøet. Ifølge Minkley kan denne karakterisering også forklare, hvorfor en så høj andel af bakterierne fra det mest tørre sted er pigmenterede, røde, gule eller lyserøde, når de vokser på laboratoriet.
Den første fase af projektet begyndte i 2003, da en solenergidrevet robot ved navn Hyperion, også udviklet i Carnegie Mellon, blev ført til Atacama som en undersøgelsestest. Forskere udførte eksperimenter med Hyperion for at bestemme det optimale design, software og instrumentering til en robot, der ville blive brugt i mere omfattende eksperimenter udført i 2004 og i 2005. Zo ?, Rover, der blev brugt i feltsæsonen 2004, er resultatet af dette arbejde . I projektets sidste år kræver planer, at Zo?, Udstyret med et komplet udvalg af instrumenter, skal fungere autonomt, når det kører 50 kilometer over en to-måneders periode.
Videnskabsteamet, ledet af Cabrol, består af geologer og biologer, der studerer både Jorden og Mars ved institutioner, herunder NASAs Ames Research Center og Johnson Space Center, SETI Institute, Jet Propulsion Laboratory, University of Tennessee, Carnegie Mellon, Universidad Catolica del Norte (Chile), University of Arizona, UCLA, British Antarctic Survey og International Research School of Planetary Sciences (Pescara, Italien).
Livet i Atacama-projektet finansieres med en treårig $ 3 millioner bevilling fra NASA til Carnegie Mellon's Robotics Institute. William “Red” Whittaker er den største efterforsker. Wagoner er hovedundersøger for ledsagerprojektet i redskabsinstrumenter, der indsamlede en separat bevilling på $ 900.000 fra NASA.
Original kilde: CMU News Release
