Грандиозная веха на пути к обнаружению жизни на других планетах: ученые Бернского университета и Национального центра компетенции в области исследований (NCCR) PlanetS определили ключевое молекулярное свойство всех живых организмов с вертолета, пролетевшего в нескольких километрах над землей. Технология измерения открывает широкие возможности для дистанционного зондирования Земли.
Левая и правая руки - почти идеальные зеркальные отражения друг друга. Но они не не идентичны. Левая перчатка не подойдет правой руке. В науке это свойство называется хиральностью.
Подобно тому, как руки являются хиральными, молекулы также могут быть хиральными. На самом деле, большинство молекул в клетках живых организмов — хиральны по пределению. Однако, в отличие от рук, которые располагаются парами, молекулы встречаются либо в "левостороннем", либо в "правостороннем" варианте. То есть они гомохиральны, как говорят исследователи. Почему это так, пока неясно. Но именно молекулярная гомохиральность сигнализирует о наличии жизни.
В рамках проекта MERMOZ команде NCCR PlanetS удалось обнаружить эту сигнатуру с расстояния 2 км и на скорости 70 км/ч. Йонас Кюн, руководитель проекта MERMOZ Бернского университета и соавтор исследования, только что опубликованного в журнале Astronomy and Astrophysics, говорит, что все измерения проведены на вибрирующей платформе, а биосигнатуры обнаружены за несколько секунд.
"Когда свет отражается от биологической материи, часть электромагнитных волн движется по спирали по часовой стрелке или против часовой стрелки. Это явление называется круговой поляризацией и вызвано гомохиральностью биоматериала. Подобные спирали света не образуются в абиотической, неживой природе", - заверяет Лукас Патти, постдокторский исследователь MERMOZ в Бернском университете.
Измерение круговой поляризации - сложная задача. Сигнал довольно слабый и обычно составляет менее одного процента отраженного света. Для его измерения команда разработала специальное устройство - спектрополяриметр. Он состоит из камеры, оснащенной специальными линзами и приемниками, способными отделить круговую поляризацию от остального света.
Однако даже с таким сложным устройством новые результаты до недавнего времени были невозможны. "Всего 4 года назад мы могли обнаружить сигнал только с очень близкого расстояния, около 20 см, и нам требовалось наблюдать за одним и тем же местом в течение нескольких минут", - вспоминает Лукас Патти.
Модернизация прибора, проведенная им и его коллегами, позволила обнаружить сигнал гораздо быстрее и с большой высоты.
Используя модернизированный прибор, получивший название FlyPol, ученые продемонстрировали, что в течение всего нескольких секунд измерений они могут различать травяные поля, леса и городские районы с быстро движущегося вертолета. Измерения легко показывают, что живая материя «испускает» характерные поляризационные сигналы, в то время как, к примеру, дороги не демонстрируют значительных сигналов круговой поляризации. При этом видны даже водоросли в озерах.
После успешных испытаний ученые намерены пойти еще дальше.
"Следующий шаг, который мы надеемся сделать, - провести аналогичные измерения с помощью Международной космической станции. Это позволит нам оценить возможность обнаружения биосигнатур планетарного масштаба. Такой шаг будет решающим для поиска жизни в нашей Солнечной системе и за ее пределами", - говорит главный исследователь и соавтор проекта MERMOZ Брис-Оливье Демори, профессор астрофизики Бернского университета и участник NCCR PlanetS.
Чувствительное наблюдение сигналов круговой поляризации важно не только для будущих миссий по обнаружению жизни. Лукас Патти поясняет:
"Поскольку сигнал напрямую связан с молекулярным составом жизни и, следовательно, с ее функционированием, он также предлагает ценную дополнительную информацию в дистанционном зондировании Земли".
Прежде всего речь идет об оценках масштабов вырубки лесов или болезнях растений, цветения токсичных водорослей, коралловых рифов и последствий их закисления.
Раннее сообщалось о том, что астрономы-любители открыли две планеты возле похожей на Солнце звезды.
Слева и справа
Левая и правая руки - почти идеальные зеркальные отражения друг друга. Но они не не идентичны. Левая перчатка не подойдет правой руке. В науке это свойство называется хиральностью.
Подобно тому, как руки являются хиральными, молекулы также могут быть хиральными. На самом деле, большинство молекул в клетках живых организмов — хиральны по пределению. Однако, в отличие от рук, которые располагаются парами, молекулы встречаются либо в "левостороннем", либо в "правостороннем" варианте. То есть они гомохиральны, как говорят исследователи. Почему это так, пока неясно. Но именно молекулярная гомохиральность сигнализирует о наличии жизни.
В рамках проекта MERMOZ команде NCCR PlanetS удалось обнаружить эту сигнатуру с расстояния 2 км и на скорости 70 км/ч. Йонас Кюн, руководитель проекта MERMOZ Бернского университета и соавтор исследования, только что опубликованного в журнале Astronomy and Astrophysics, говорит, что все измерения проведены на вибрирующей платформе, а биосигнатуры обнаружены за несколько секунд.
Инструмент, распознающий жизнь
"Когда свет отражается от биологической материи, часть электромагнитных волн движется по спирали по часовой стрелке или против часовой стрелки. Это явление называется круговой поляризацией и вызвано гомохиральностью биоматериала. Подобные спирали света не образуются в абиотической, неживой природе", - заверяет Лукас Патти, постдокторский исследователь MERMOZ в Бернском университете.
Измерение круговой поляризации - сложная задача. Сигнал довольно слабый и обычно составляет менее одного процента отраженного света. Для его измерения команда разработала специальное устройство - спектрополяриметр. Он состоит из камеры, оснащенной специальными линзами и приемниками, способными отделить круговую поляризацию от остального света.
Однако даже с таким сложным устройством новые результаты до недавнего времени были невозможны. "Всего 4 года назад мы могли обнаружить сигнал только с очень близкого расстояния, около 20 см, и нам требовалось наблюдать за одним и тем же местом в течение нескольких минут", - вспоминает Лукас Патти.
Модернизация прибора, проведенная им и его коллегами, позволила обнаружить сигнал гораздо быстрее и с большой высоты.
Полезные измерения на Земле и в космосе
Используя модернизированный прибор, получивший название FlyPol, ученые продемонстрировали, что в течение всего нескольких секунд измерений они могут различать травяные поля, леса и городские районы с быстро движущегося вертолета. Измерения легко показывают, что живая материя «испускает» характерные поляризационные сигналы, в то время как, к примеру, дороги не демонстрируют значительных сигналов круговой поляризации. При этом видны даже водоросли в озерах.
После успешных испытаний ученые намерены пойти еще дальше.
"Следующий шаг, который мы надеемся сделать, - провести аналогичные измерения с помощью Международной космической станции. Это позволит нам оценить возможность обнаружения биосигнатур планетарного масштаба. Такой шаг будет решающим для поиска жизни в нашей Солнечной системе и за ее пределами", - говорит главный исследователь и соавтор проекта MERMOZ Брис-Оливье Демори, профессор астрофизики Бернского университета и участник NCCR PlanetS.
Чувствительное наблюдение сигналов круговой поляризации важно не только для будущих миссий по обнаружению жизни. Лукас Патти поясняет:
"Поскольку сигнал напрямую связан с молекулярным составом жизни и, следовательно, с ее функционированием, он также предлагает ценную дополнительную информацию в дистанционном зондировании Земли".
Прежде всего речь идет об оценках масштабов вырубки лесов или болезнях растений, цветения токсичных водорослей, коралловых рифов и последствий их закисления.
Раннее сообщалось о том, что астрономы-любители открыли две планеты возле похожей на Солнце звезды.
Поделитесь в соцсетях:
