Under lång tid var tanken att hitta liv på andra världar bara en science fiction-dröm. Men i vår moderna tid blir sökandet efter livet snabbt en praktisk strävan. Nu ser några sinnen på NASA fram emot att söka efter liv i andra världar och räkna ut hur man kan söka mer effektivt och effektivt. Deras strategi är centrerad kring två saker: nanosatelliter och mikrofluidik.
Livet är uppenbart på jorden. Men det är en annan historia för de andra världarna i vårt solsystem. Mars är vårt huvudmål just nu med det arbete som MSL Curiosity gör. Men Curiosity undersöker Mars för att ta reda på om förhållandena på den planeten någonsin var gynnsamma för livet. En mer spännande möjlighet är att hitta ett existerande liv i en annan värld: det vill säga livet som existerar just nu.
Vid planeten Science Vision 2050 Workshop samlades experter på planetary science och relaterade discipliner för att presentera idéer om de kommande 50 års utforskningen i solsystemet. Ett team som leds av Richard Quinn vid NASA Ames Research Center (ARC) presenterade sina idéer om sökandet efter ett utbrett liv under de kommande decennierna.
Deras arbete är baserat på decadalundersökningen "Vision och Voyages for Planetetary Science in Decade 2013-2022." Den källan bekräftar vad de flesta av oss redan är medvetna om: att vår sökning efter livet bör fokuseras på Mars och de så kallade ”Ocean Worlds” i vårt solsystem som Enceladus och Europa. Frågan är hur ser den sökningen ut?
Quinn och hans team beskrev två teknologier som vi kan centrera vår sökning runt.
En nanosatellit klassificeras som något med en massa mellan 1-10 kg. De erbjuder flera fördelar jämfört med större mönster.
För det första håller deras lilla massa kostnaderna för att lansera dem mycket låga. I många fall kan nanosatelliter vara piggy-backade på lanseringen av en större nyttolast, bara för att utnyttja eventuell överskottskapacitet. Nanosatelliter kan tillverkas billigt och flera av dem kan utformas och byggas på samma sätt. Detta skulle göra det möjligt att skicka en flotta nanosatelliter till samma destination.
De flesta av diskussionerna kring sökandet efter livscentrum runt stora hantverk eller landare som landar på en plats och har begränsad rörlighet. Mars-roverna gör fantastiskt arbete, men de kan bara undersöka mycket specifika platser. På ett sätt skapar detta ett slags provtagningsfel. Det är svårt att generalisera om förhållandena för livet i andra världar när vi bara har provat en liten handfull platser.
På jorden finns livet överallt. Men Jorden är också hem för extremofiler, organismer som bara finns på extrema, svåråtkomliga platser. Tänk på termiska ventiler på havsbotten eller djupt mörka grottor. Om det är den typen av liv som finns på målvärldarna i vårt solsystem, så finns det en stark möjlighet att vi behöver prova många platser innan vi hittar dem. Det är något som ligger utanför våra rovers kapacitet. Nanosatelliter kan vara en del av lösningen. En flotta av dem som undersöker en värld som Enceladus eller Europa kan påskynda vår sökning efter befintligt liv.
NASA har designat och byggt nanosatelliter för att utföra en mängd olika uppgifter, som att utföra biologiska experiment och testa avancerad framdrivning och kommunikationsteknologi. 2010 distribuerade de framgångsrikt en nanosatellit från en större mikrosatellit. Om du utvidgar med den idén kan du se hur en liten flotta nanosatelliter skulle kunna distribueras till en annan värld efter att ha kommit dit på ett annat större farkost.
Mikrofluidik behandlar system som manipulerar mycket små mängder vätska, vanligtvis på sub-millimeterskalan. Tanken är att bygga mikrochips som hanterar mycket små provstorlekar och testa dem på plats. NASA har arbetat med mikrofluidik för att försöka utveckla sätt att övervaka astronauternas hälsa på långa rymdsresor, där det inte finns tillgång till ett labb. Mikrofluidiska chips kan tillverkas som endast har en eller två funktioner och ger endast ett eller två resultat.
När det gäller sökandet efter en livslängd i vårt solsystem är mikrofluidik en naturlig anpassning till nanosatelliter. Byt ut den medicinska diagnostiska kapaciteten för ett mikrofluidiskt chip med en biomarkördiagnostik, och du har en liten enhet som kan monteras på en liten satellit. Eftersom fungerande mikrofluidiska chips kan vara lika små som mikroprocessorer kan multiplar av dem monteras.
”Tekniska begränsningar kommer oundvikligen att begränsa robotuppdrag som söker bevis på liv till några utvalda experiment.” - Richard.C.Quinn, et. al.
I kombination med nanosatelliter erbjuder mikrofluidik möjligheten att samma få tester för livet upprepas om och om igen på flera platser. Detta är uppenbarligen mycket attraktivt när det gäller sökandet efter livet. Teamet bakom idén betonar att deras tillvägagångssätt skulle innebära sökning efter enkla byggstenar, de komplexa biomolekyler som är involverade i grundläggande biokemi och även de strukturer som celllivsliv kräver för att kunna existera. Att utföra dessa tester på flera platser skulle vara en välsignelse i sökningen.
Några av teknologierna för mikrofluidisk sökning efter liv har redan utvecklats. Teamet påpekar att flera av dem redan har haft framgångsrika demonstrationer i mikrotyngduppdrag som GeneSat, PharmaSat och SporeSat.
"Kombinationen av mikrofluidiska system med kemiska och biokemiska sensorer och sensoruppsättningar erbjuder några av de mest lovande metoderna för att upptäcka livslängd med hjälp av plattformar med liten nyttolast." - Richard.C.Quinn, et. al.
Vi är en väg bort från ett uppdrag till Europa eller Enceladus. Men det här dokumentet handlade om framtidsvisionen för sökandet efter ett livslängd. Det är aldrig för tidigt att börja tänka på det.
Det finns några uppenbara hinder för att använda nanosatelliter för att söka liv på Enceladus eller Europa. Dessa världar är frysta, och det är oceanerna under de tjocka iskapslarna som vi behöver undersöka. På något sätt skulle våra små nanosatelliter behöva komma igenom den isen.
Nanosatelliterna vi har nu är också just det: satelliter. De är utformade för att vara i omloppsbana runt en kropp. Hur kunde de förvandlas till små, sjösänkande undersökare?
Det råder ingen tvekan om att någon, någonstans på NASA, redan tänker på det.
Den övergripande visionen om en flotta av små farkoster, var och en med förmågan att upprepa grundläggande experiment som söker liv på flera platser, är en sund en. När det gäller hur det faktiskt visar sig, måste vi vänta och se.
