Ноутбук для поиска признаков жизни на других планетах

tech20151116

Если бы вы искали признаки жизни на другой планете, наверняка вы хотели бы иметь при себе нечто небольшое и портативное. На основании этой идеи ведутся работы в Лаборатории реактивного движения НАСА в Пасадене, Калифорния по разработке специального  «Химического Ноутбука»: миниатюрной лаборатории, которая анализирует образцы материалов и находит в них элементы, связанные с признаками жизни.

«Если бы этот прибор был отправлен в космос, он был бы наиболее чувствительным в своем роде и первым в своем роде, способным анализировать образец на содержание аминокислот и жирных кислот (amino acids and fatty acids), косвенно подтверждающих возможность зарождения жизни», сказала Джессика Кремер, сотрудник НАСА на базе Лаборатории реактивного движения.
1447600703_1
Как и трикодер из «Star Trek», Химический Ноутбук представляет собой портативную лабораторию, которую исследователи надеются отправить к другому объекту космоса, например Марсу или Европе. Аппарат имеет размеры обычного ноутбука, только гораздо толще, чтобы было место для компонентов химического анализа. И в отличие от трикодера из «Star Trek», он должен «глотать» образец для его анализа, а не сканировать его с расстояния.

«Наше устройство является химическим анализатором, который может быть перепрограммирован как обычный ноутбук для выполнения различных задач», сказала Фернанда Мора, технолог, разрабатывающая прибор вместе с Питером Уиллисом (на фото справа), главным исследователем проекта. «Как и для обычного ноутбука, у нас есть различные приложения для различных сценариев анализа.»
tech20151116bИсследователи Jessica Creamer, Fernanda Mora and Peter Willis (слева направо) позируют вместе со своей разработкой. Слева от них стоит копия марсохода Curiosity, находящегося на Марсе с 2012 года.

Аминокислоты являются строительными блоками белков, в то время как жирные кислоты являются ключевыми компонентами клеточных мембран. Оба имеют важное значение для жизни, но также могут быть найдены и в источниках без жизни. Химический ноутбук будет в состоянии определить разницу.

Что он ищет

Аминокислоты бывают двух типов: левые и правые. Как левая и правая руки человека, эти аминокислоты являются зеркальным отображением друг друга, но содержат те же компоненты. Некоторые ученые предполагают, что жизнь на Земле развивалась благодаря использованию только левых аминокислот, потому что это стандарт был принят в начале истории жизни. Вполне возможно, что жизнь на других мирах, возможно, используется правый вид.

«Если тест обнаружил 50-50% смесь левых и правых аминокислот, мы могли бы заключить, что образец был, вероятно, не биологического происхождения», сказал Кремер. «Но если бы мы нашли избыток одного вида над другим, это было бы великолепно. Это будет лучшим доказательством того факта, что жизнь существует на других планетах.»

Анализ аминокислот, в частности, является очень сложной задачей, поскольку левые и правые аминокислоты равны по размеру и электрическому заряду.

Как он работает

Работающему от аккумулятора, Химическому ноутбуку необходима жидкая проба для анализа, что является наиболее трудоемкой задачей на такой планете, например, как Марс. Группа предложила использовать принцип «эспрессо машины», в котором образец помещают в пробирку с жидкой водой и нагревается до температуры выше 212 градусов по Фаренгейту (100 градусов Цельсия). В результате этого получается вода, содержащая органические молекулы. Анализатор Sample Analysis at Mars (SAM), установленный на марсоходе Curiosity использует аналогичный принцип, но только использует тепло без воды.

После того, как этот образец воды подается в химической ноутбук, устройство подготавливает образец путем смешивания его с флуоресцентным красителем, который придает окрас аминокислотами или жирными кислотами. Затем образец поступает в микрочип внутри устройства, где аминокислоты или жирные кислоты могут быть отделены друг от друга. В конце процесса используется лазерное сканирование. Краситель позволяет исследователям получить информацию о соответсвии образца аминокислотам или жирных кислот, когда они проходят через лазер.tech20151116c

Внутри «канала разделения» микрочипа уже есть химические добавки, которые смешиваются с образцом. Некоторые из этих видов будет взаимодействовать только с правыми аминокислотами, а некоторые будут взаимодействовать только с разнообразием левых. Эти добавки существенно уменьшают количество времени, необходимого для разделения аминокислот на типы.

Тестирование

В прошлом году исследователи сделали полевое испытание, где они разместили Химический ноутбук на своем испытательном шасси (см фото выше). «Это был первый раз и мы показали, что наш прибор работает за пределами лабораторных условий. Это первый шаг к демонстрации совершенно портативного и автоматизированного инструмента», сказала Мора.

Сейчас она работает над улучшением чувствительности Химической ноутбука, чтобы тот мог обнаружить даже небольшие количества аминокислот или жирных кислот. В настоящее время прибор может определить такие низкие концентрации, как единица на триллион. А еще она тестирует новый лазерный детектор.

«Это прибор также может быть исключительно полезным инструментом для исследования ледяных миров, таких как Энцелад и Европа. Все, что вам нужно будет сделать, это растопить немного льда, и вы могли бы проанализировать его», сказала Кремер.

Технологии Химического ноутбука имеют приложения и для Земли. Он может быть использован для мониторинга окружающей среды — анализ образцов непосредственно в поле, вместо того, чтобы их везти в лабораторию.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.