Een lidar-systeem dat wordt gebruikt om biologische gevaren in de lucht op aarde te detecteren, kan NASA helpen zoeken naar buitenaards leven op Mars en elders in het zonnestelsel.
In de jaren 2000, toen Branimir Blagojevich een sensor voor het leger ontwikkelde om biologische gevaren in de lucht te detecteren, had hij geen idee dat zijn technologie later zou kunnen worden gebruikt om naar buitenaards leven te zoeken.
Zijn oorspronkelijke werk concentreerde zich op het gebruik van de nieuwe lidar (lichtdetectie en variërend - lichtafstandsmeter) en was gebaseerd op dezelfde principes die op de radar worden gebruikt. Maar in plaats van radiogolven gebruikt een lidar een laserstraal om objecten te detecteren en de afstand tot het doel te meten. Daarom wordt het vaak "lichte radar" genoemd.
Blagojevich, nu NASA-technoloog bij het Goddard Space Flight Center in Maryland, besefte dat technologie die is gebaseerd op het zoeken naar gifstoffen en ziekteverwekkers in de lucht buiten de aarde kan worden gebruikt en zelfs kan bijdragen aan NASA's levensmissie (die was of is) ) op Mars.
"Als het leven in het verleden op Mars bestond, kunnen we het met behulp van zo'n tool detecteren", zei Blagojevich.
Nu is elke missie gericht op Mars zeer beperkt in haar zoektocht naar het leven (verleden of heden). Bijvoorbeeld, het Martian science lab van de Curiosity rover kan een monster nemen van regolith (stoffige poederachtige "bodem" die de rode planeet bedekt), in de hoop dat er biologische chemie is in een kleine hoeveelheid grondsteen. Maar fysiek contact met materiaal dat wordt geanalyseerd, is een probleem. Er bestaat een risico dat het "intacte" monster wordt verontreinigd met terrestrische stoffen, waardoor de testresultaten mogelijk worden verstoord. Bovendien is het een langzaam en arbeidsintensief proces: de robot moet op zijn plaats komen, monsters verzamelen en analyseren. Dit betekent dat er zeer weinig monsters kunnen worden genomen vanaf een willekeurige locatie. Het kan zijn dat het monster geanalyseerd door de gereedschappen van de rover volledig steriel is. Maar slechts een paar meter van de site kan vuil zijn met organische chemie. En zonder de kennis van de robot of zijn aardingscontrollers, zouden we het nooit hebben geweten.
Voor Blagojevich lijkt het erop dat we op zoek zijn naar een speld in een hooiberg. Maar de situatie is veel erger, omdat we niet eens weten waar deze hooiberg is.
Dus hoe verkleint u de kansen om biologisch materiaal op Mars te vinden? Een manier kan zijn om zijn Bio-Indicator Lidar Instrument te gebruiken, of simpelweg "BILI".
Mars is geen onbekende voor lasers. Nieuwsgierigheid gebruikt ChemCam nu om stenen in een laser te schieten. Tegelijkertijd kunnen de sensoren stoom bestuderen om de chemische samenstelling te ontcijferen. Martian rassen worden echter beschermd tegen BILI.
Blagojevich hoopt in samenwerking met NASA planetaire wetenschappers Melissa Trainer, Alexander Pavlov en Melissa Floyd een lidarsysteem voor de toekomstige rover te installeren. Het zal op dezelfde manier werken als ChemCam on Curiosity. Maar hij is niet geïnteresseerd in geologische kenmerken, maar in deeltjes in de atmosfeer van Mars. Tijdens de missie zal de rover de omgeving scannen op stofpluimen. Na het detecteren, waarschijnlijk boven een moeilijk te bereiken helling, zou hij ultraviolette lasers in stof hebben geschoten.
Wanneer een laserstraal individuele stofdeeltjes raakt, zal deze ervoor zorgen dat ze licht produceren als reactie. Dit fenomeen wordt bloeien genoemd. Het licht van deze fluorescerende deeltjes kan vervolgens worden gemeten en worden getoond uit welke chemicaliën het bestaat. Als er organische stof (bioindicatoren) in het stof zit, kan BILI zijn signaal decoderen. En het belangrijkste is dat het hele proces op afstand wordt uitgevoerd, mogelijk op honderden kilometers van de rover. Dit betekent dat u een enorm gebied rond de rover kunt scannen en de vervuiling en organische chemie kunt berekenen, wat het onderzoek aanzienlijk vereenvoudigt.
"Dit zal de waarschijnlijkheid van het vinden van leven vergroten door mechanismen op het oppervlak van Mars te verplaatsen," zei Blagojevich.
Mars-weddenschappen liggen voor de hand en er is een mogelijkheid om rovers te zien met BILI-technologie voor het scannen van stoffige rode jets. Maar kan deze technologie worden gebruikt om elders in het zonnestelsel op het leven te jagen?
"Buiten Mars hebben we een aantal gesimuleerde berekeningen gemaakt over de vraag of deze tool kan werken op bevroren werelden zoals Enceladus of Europa," zei Blagojevich.
Enceladus is een van de mysterieuze satellieten van Saturnus, die een dikke ijslaag rond de oceaan onder water heeft. Vanwege getijdenwerking met Saturn produceert Enceladus warmte in zijn kern, die grondwater in vloeibare vorm bevat. Zijn oceaan is van groot belang voor astrobiologen, omdat, analoog aan de aarde, vloeibaar water leven betekent.
Interne verwarming en constante spanning op de ijskap zorgen ervoor dat vloeibaar water uitbarst op het maanoppervlak, zoals bij het openen van een dop op een fles cola. Er gaat enorm veel stoom verloren in de ruimte, waardoor er een trein ontstaat. Als buitenaardse biologie in dit water aanwezig is, wordt het ook in de ruimte vrijgegeven.
NASA's Cassini-missie gebruikte de sensoren aan boord om deze jets te "proberen" terwijl ze voorbij vlogen (zie hierboven), maar er is een gedetailleerde analyse nodig. Is het mogelijk om BILI op de Saturnus-flyby-missie te installeren om een laser in de pluim te schieten en te kijken of er organische chemicaliën zijn? "Het zal een hele uitdaging zijn. Het feit is dat de waterstralen op Enceladus een zeer lage dichtheid hebben in vergelijking met stofdeeltjes in de Marslucht, "zei Blagojevich. Daarom, om iets te detecteren, zou een ruimtevaartuig op een afstand van 50 km van het oppervlak van de maan moeten vliegen en de laser moet in het bereik van 1W zijn om elke bloei te detecteren.
"Het is mogelijk, maar het vereist een krachtigere ultraviolette laser, die een realiteit kan worden voor toekomstige vluchtmissies, of het kan niet," voegde hij eraan toe.
Met betrekking tot Europa waarschuwt Blagojevich dat, zonder dat er sprake is van overduidelijke jets met een lange duur, het gebruik van het lidarsysteem zal afhangen van het feit of er zich al bestaande aerosolen in de buurt van het oppervlak bevinden. Europa, vergeleken met Enceladus, wint in het vinden van het leven. Sommige optimistische voorspellingen suggereren dat je daar zelfs een meercellig leven kunt ontmoeten.
Omdat we chemie kennen van binnenuit de maancycli (door actieve ijs tektoniek), als er biologie is in de oceanen van Europa, dan is er bewijs te vinden op het ijzige oppervlak. En als er een mechanisme is dat deze organische chemicaliën dwingt om boven het ijs uit te stijgen, dan kan BILI misschien worden gebruikt om deze geheimen te ontdekken.
