Bildekreditt: CMU
Nåværende Mars-ekspedisjoner øker den fristende muligheten for at det kan være liv et sted på den røde planeten. Men hvordan vil fremtidige oppdrag finne det? Et system som utvikles av forskere fra Carnegie Mellon, kan gi svaret.
På den 36. Lunar and Planetary Science Conference i Houston denne uken (14. - 18. mars) presenterer Carnegie Mellon-vitenskapsmannen Alan Wagoner resultater av livdeteksjonssystemets nylige ytelse i Chiles Atacama-ørken, der den fant voksende lav og bakteriekolonier. Dette er første gang en rover-basert automatisert teknologi er blitt brukt for å identifisere livet i denne tøffe regionen, som fungerer som en testbed for teknologi som kan distribueres i fremtidige Mars-oppdrag.
"Livsdeteksjonssystemet vårt fungerte veldig bra, og noe lignende kan til slutt gjøre det mulig for roboter å lete etter livet på Mars," sier Wagoner, medlem av prosjektgruppen "Life in the Atacama" og direktør for Molecular Biosensor and Imaging Center ved Carnegie Mellon's Mellon College of Science.
Feltsesongen "Life in the Atacama" 2004 - fra august til midten av oktober? Var den andre fasen av et treårig program hvis mål er å forstå hvordan livet kan oppdages av en rover som blir kontrollert av et eksternt vitenskapsteam . Prosjektet er en del av NASAs Astrobiology Science and Technology Program for Exploring Planets, eller ASTEP, som konsentrerer seg om å skyve grensene for teknologi i tøffe miljøer.
David Wettergreen, førsteamanuensis forskerprofessor i Carnegie Mellons Robotics Institute, leder roverutvikling og feltundersøkelse. Nathalie Cabrol, planetforsker ved NASA Ames Research Center og SETI Institute, leder forskningsundersøkelsen.
Livet er knapt påviselig over de fleste områdene i Atacama, men roverens instrumenter klarte å oppdage lav og bakteriekolonier i to områder: en kystregion med et fuktigere klima og et indre, veldig tørt område som er mindre gjestfritt for livet.
”Vi så veldig tydelige signaler fra klorofyll, DNA og protein. Og vi var i stand til å identifisere biologiske materialer fra et standardbilde tatt av roveren visuelt, sier Wagoner.
Sammen er disse fire bevisene sterke indikatorer på livet. Nå blir funnene våre bekreftet i laboratoriet. Prøver samlet i Atacama ble undersøkt, og forskere fant ut at de inneholdt liv. Lavene og bakteriene i prøvene vokser og avventer analyse. ”
Wagoner og kollegene hans har designet et livdeteksjonssystem utstyrt for å oppdage fluorescenssignaler fra sparsomme livsformer, inkludert de som bare er millimeter store. Deres fluorescensbilde, som ligger under rover, oppdager signaler fra klorofyllbasert liv, for eksempel cyanobakterier i fliser, og fluorescerende signaler fra et sett med fargestoffer designet for bare å lyse opp når de binder seg til nukleinsyre, protein, lipid eller karbohydrat. ? alle livets molekyler.
"Vi kjenner ikke til andre eksterne metoder som både kan oppdage lave nivåer av mikroorganismer og visualisere høye nivåer innlemmet som biofilmer eller kolonier," sier Gregory Fisher, forskningsprosjekt for bildebehandling.
”Lysstoffrøret vårt er det første bildesystemet som fungerer i dagslys mens det er i skyggen av roveren. Roveren bruker solenergi for å operere, så den trenger å ferdes i dagslys. Mange ganger kan det hende at bildene vi tar bare avslører et svakt signal. Alt sollys som lekker inn til kameraet til en konvensjonell fluorescensbilde vil skjule signalet, sier Wagoner.
“For å unngå dette problemet, designet vi systemet vårt for å begeistre fargestoffer med høysintensitetsblitz. Kameraet åpnes bare i løpet av disse blinkene, så vi er i stand til å fange opp et sterkt fluorescenssignal under leting på dagtid, sier Shmuel Weinstein, prosjektleder.
Under oppdraget instruerte et eksternt vitenskapsteam lokalisert i Pittsburgh roverens operasjoner. Et bakketeam på stedet samlet inn prøver studert av roveren for å bringe tilbake for videre undersøkelse i laboratoriet. På en typisk dag i felten fulgte roveren en vei dagen før ble utnevnt av vitenskapsteamet for eksterne operasjoner. Rover stoppet innimellom for å utføre detaljert overflateinspeksjon, og skapte effektivt en "makroskopisk dyne" av geologiske og biologiske data i utvalgte paneler på 10 til 10 centimeter. Etter at roveren forlot et område, samlet bakketeamet prøver som ble undersøkt av roveren.
“Basert på roverfunnene i feltet og testene våre i laboratoriet, er det ikke ett eksempel på at roveren gir en falsk positiv. Hver prøve vi testet hadde bakterier i den, sier Edwin Minkley, direktør for Center for Biotechnology and Environmental Processes in the Department of Biolog Sciences.
Minkley gjennomfører analyser for å bestemme de genetiske egenskapene til de utvunnede bakteriene for å identifisere de forskjellige mikrobielle artene som er til stede i prøvene. Han tester også bakteriens følsomhet for ultrafiolett (UV) stråling. En hypotese er at bakteriene kan ha større UV-resistens fordi de blir utsatt for ekstrem UV-stråling i ørkenmiljøet. I følge Minkley kan denne karakteriseringen også forklare hvorfor en så høy andel av bakteriene fra det mest tørre stedet er pigmentert "rød, gul eller rosa" når de vokser på laboratoriet.
Den første fasen av prosjektet begynte i 2003 da en solcelledrevet robot ved navn Hyperion, også utviklet på Carnegie Mellon, ble ført til Atacama som en undersøkelsesprøveseng. Forskere gjennomførte eksperimenter med Hyperion for å bestemme optimal design, programvare og instrumentering for en robot som ville bli brukt i mer omfattende eksperimenter utført i 2004 og i 2005. Zo ?, Rover som ble brukt i feltsesongen 2004, er resultatet av dette arbeidet . I det siste året av prosjektet, planer oppfordring til Zo ?, utstyrt med et komplett utvalg av instrumenter, for å operere autonomt når det kjører 50 kilometer over en to-måneders periode.
Vitenskapsteamet, ledet av Cabrol, består av geologer og biologer som studerer både Jorden og Mars ved institusjoner inkludert 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, Italia).
Livet i Atacama-prosjektet er finansiert med et tre-årig, $ 3 millioner stipend fra NASA til Carnegie Mellons Robotics Institute. William “Red” Whittaker er hovedetterforsker. Wagoner er hovedetterforsker for ledsagerprosjektet i livdetekteringsinstrumenter, som fikk et eget tilskudd på $ 900 000 fra NASA.
Originalkilde: CMU News Release
