Bildkredit: CMU
Nuvarande Mars-expeditioner väcker den lockande möjligheten att det kan finnas liv någonstans på den röda planeten. Men hur kommer framtida uppdrag att hitta det? Ett system som utvecklas av Carnegie Mellon-forskare skulle kunna ge svaret.
Vid den 36: e Lunar- och Planetary Science-konferensen i Houston den här veckan (14-18 mars) presenterar Carnegie Mellon-forskaren Alan Wagoner resultat av livdetekteringssystemets senaste prestanda i Chiles Atacama-öken, där den hittade växande lavar och bakteriekolonier. Detta är första gången en rover-baserad automatiserad teknik har använts för att identifiera livet i denna hårda region, som fungerar som en testbädd för teknik som kan distribueras i framtida Mars-uppdrag.
"Vårt livdetekteringssystem fungerade mycket bra, och något liknande kan i slutändan göra det möjligt för robotar att leta efter liv på Mars," säger Wagoner, medlem av projektgruppen "Life in the Atacama" och chef för Molecular Biosensor and Imaging Center på Carnegie Mellons Mellon College of Science.
Fältsäsongen "Life in the Atacama" 2004 - från augusti till mitten av oktober? Var den andra fasen i ett treårigt program vars mål är att förstå hur livet kan upptäckas av en rover som kontrolleras av ett avlägset forskarlag . Projektet är en del av NASA: s Astrobiology Science and Technology Program for Exploring Planets, eller ASTEP, som koncentrerar sig på att pressa gränserna för teknik i hårda miljöer.
David Wettergreen, docent vid Carnegie Mellons Robotics Institute, leder rover-utveckling och fältundersökning. Nathalie Cabrol, en planetforskare vid NASA Ames Research Center och SETI Institute, leder forskningsutredningen.
Livet är knappt detekterbart i de flesta områden i Atacama, men roverens instrument kunde upptäcka lavar och bakteriekolonier i två områden: en kustregion med ett fuktigare klimat och ett inre, mycket torrt område som är mindre gästvänligt för livet.
”Vi såg mycket tydliga signaler från klorofyll, DNA och protein. Och vi kunde visuellt identifiera biologiska material från en standardbild som fångats av rover, säger Wagoner.
”Sammantaget är dessa fyra bevis bevis starka indikatorer på livet. Nu bekräftas våra resultat i labbet. Prover som samlats in i Atacama undersöktes och forskare fann att de innehöll liv. Lavar och bakterier i proverna växer och väntar på analys. ”
Wagoner och hans kollegor har utformat ett livdetekteringssystem som är utrustat för att upptäcka fluorescenssignaler från glesa livsformer, inklusive sådana som bara är millimeter stora. Deras fluorescensavbildare, som är belägen under rover, upptäcker signaler från klorofyllbaserat liv, såsom cyanobakterier i lavar, och fluorescerande signaler från en uppsättning färgämnen utformade för att tändas endast när de binder till nukleinsyra, protein, lipid eller kolhydrat ? Alla livets molekyler.
"Vi känner inte till andra fjärrmetoder som både kan upptäcka låga nivåer av mikroorganismer och visualisera höga nivåer införlivade som biofilmer eller kolonier," säger Gregory Fisher, forskningsbild för projektbild.
”Vår lysrörsbild är det första bildsystemet som arbetar i dagsljuset i roverens skugga. Rover använder solenergi för att fungera så den behöver resa under dagsljus. Många gånger kan bilderna vi tar bara avslöja en svag signal. Allt solljus som läcker in till kameran på en konventionell fluorescensbildare skulle dölja signalen, säger Wagoner.
”För att undvika detta problem designade vi vårt system för att väcka färgämnen med ljusintensitet med hög intensitet. Kameran öppnas bara under dessa blixtar, så vi kan fånga en stark fluorescenssignal under utforskning på dagtid, säger Shmuel Weinstein, projektledare.
Under uppdraget instruerade ett avlägset vetenskapsteam i Pittsburgh roverens verksamhet. Ett marklag på platsen samlade in prover som studerats av rover för att ta tillbaka för ytterligare undersökning i labbet. På en typisk dag i fältet följde roverna en väg som utsågs föregående dag av forskningsgruppen för fjärroperationer. Rover stannade ibland för att utföra detaljerad ytinspektion, vilket effektivt skapade ett "makroskopiskt täcke" av geologiska och biologiska data i utvalda paneler 10 till 10 centimeter. Efter att rover lämnade en region samlade markgruppen prover som undersöktes av rover.
”Baserat på roverfyndigheterna i fältet och våra tester i laboratoriet finns det inte ett exempel på att roveren ger ett falskt positivt resultat. Varje prov vi testade hade bakterier i det, säger Edwin Minkley, chef för Center for Bioteknologi och miljöprocesser vid Institutionen för biologiska vetenskaper.
Minkley gör analyser för att bestämma de genetiska egenskaperna hos de utvunna bakterierna för att identifiera de olika mikrobiella arter som finns i proverna. Han testar också bakteriens känslighet för ultraviolett (UV) strålning. En hypotes är att bakterierna kan ha högre UV-resistens eftersom de utsätts för extrem UV-strålning i ökenmiljön. Enligt Minkley kan denna karaktärisering också förklara varför en så hög andel av bakterierna från den mest torra platsen är pigmenterade "röda, gula eller rosa" när de växer i laboratoriet.
Den första fasen av projektet inleddes 2003 när en solenergidriven robot med namnet Hyperion, som också utvecklats vid Carnegie Mellon, fördes till Atacama som en undersökningstestbädd. Forskare genomförde experiment med Hyperion för att bestämma den optimala designen, programvaran och instrumenteringen för en robot som skulle användas i mer omfattande experiment som genomfördes 2004 och 2005. Zo ?, Rover som användes under säsongen 2004, är resultatet av detta arbete . Under projektets sista år kräver planer på Zo?, Utrustad med ett komplett utbud av instrument, för att arbeta autonomt när det reser 50 kilometer under en tvåmånadersperiod.
Vetenskapsteamet, ledat av Cabrol, består av geologer och biologer som studerar både Jorden och Mars vid institutioner inklusive NASA: s Ames Research Center och 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 och International Research School of Planetary Sciences (Pescara, Italien).
Livet i Atacama-projektet finansieras med ett treårigt bidrag på 3 miljoner dollar från NASA till Carnegie Mellons Robotics Institute. William "Red" Whittaker är den huvudsakliga utredaren. Wagoner är huvudutredare för ledsageprojektet i livdetekteringsinstrument, som fick ett separat bidrag på 900 000 dollar från NASA.
Originalkälla: CMU News Release
