حقوق الصورة: CMU
تثير حملات المريخ الحالية احتمالًا محيرًا لوجود حياة في مكان ما على الكوكب الأحمر. ولكن كيف ستجدها البعثات المستقبلية؟ يمكن لنظام يوفره علماء كارنيجي ميلون أن يقدم الإجابة.
في مؤتمر العلوم القمرية والكواكب السادس والثلاثين في هيوستن هذا الأسبوع (14-18 مارس) ، يقدم عالم كارنيجي ميلون آلان واجونر نتائج الأداء الأخير لنظام الكشف عن الحياة في صحراء أتاكاما في تشيلي ، حيث وجد تزايد الأشنات والمستعمرات البكتيرية. هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها استخدام تقنية آلية مستندة إلى المسبار لتحديد الحياة في هذه المنطقة القاسية ، والتي تعمل بمثابة سرير اختبار للتكنولوجيا التي يمكن نشرها في بعثات المريخ المستقبلية.
يقول واجونر ، عضو فريق مشروع "الحياة في أتاكاما" ومدير مركز التصوير البيولوجي الجزيئي ومركز التصوير في كلية كارنيجي ميلون ميلون للعلوم.
كان الموسم الميداني "الحياة في أتاكاما" لعام 2004 - من أغسطس إلى منتصف أكتوبر - المرحلة الثانية من برنامج مدته ثلاث سنوات هدفه هو فهم كيف يمكن الكشف عن الحياة بواسطة مركبة روفر يتم التحكم فيها بواسطة فريق علمي بعيد . يُعد المشروع جزءًا من برنامج علوم وتكنولوجيا علم الأحياء الفلكية التابع لوكالة ناسا لاستكشاف الكواكب ، أو ASTEP ، الذي يركز على دفع حدود التكنولوجيا في البيئات القاسية.
يقود ديفيد ويترغرين ، أستاذ البحوث المساعد في معهد كارنيجي ميلون للروبوتات ، عملية تطوير المسبار والتحقيق الميداني. تقود ناتالي كابرول ، عالمة الكواكب في مركز ناسا أميس للأبحاث ومعهد SETI ، البحث العلمي.
بالكاد يمكن اكتشاف الحياة في معظم مناطق أتاكاما ، لكن أدوات المسبار تمكنت من الكشف عن الأشنات والمستعمرات البكتيرية في منطقتين: منطقة ساحلية ذات مناخ أكثر رطوبة ومنطقة داخلية وجافة جدًا أقل كرمًا للحياة.
رأينا إشارات واضحة للغاية من الكلوروفيل والحمض النووي والبروتين. وكنا قادرين على التعرف على المواد البيولوجية بشكل مرئي من صورة قياسية تم التقاطها بواسطة المسبار.
"إن هذه الأدلة الأربعة مجتمعة هي مؤشرات قوية للحياة. الآن ، يتم تأكيد نتائجنا في المختبر. تم فحص العينات التي تم جمعها في Atacama ، ووجد العلماء أنها تحتوي على الحياة. تنمو الأشنات والبكتيريا في العينات وتنتظر التحليل. "
صمم واجونر وزملاؤه نظامًا للكشف عن الحياة مجهزًا لاكتشاف إشارات مضان من أشكال الحياة المتفرقة ، بما في ذلك تلك التي لا يتجاوز حجمها مليمترات. يكتشف جهاز التصوير الفلوري ، الموجود أسفل المركب ، إشارات من الحياة القائمة على الكلوروفيل ، مثل البكتيريا الزرقاء في الأشنات ، وإشارات الفلورسنت من مجموعة من الأصباغ المصممة لتضيء فقط عندما ترتبط بالحامض النووي أو البروتين أو الدهون أو الكربوهيدرات جميع جزيئات الحياة.
يقول جريجوري فيشر ، عالم تصوير المشاريع: "لا نعرف أي طرق أخرى بعيدة قادرة على اكتشاف مستويات منخفضة من الكائنات الدقيقة وتصور مستويات عالية مدمجة في الأغشية الحيوية أو المستعمرات".
"يعد جهاز التصوير بالفلوريسنت هو أول نظام تصوير يعمل في وضح النهار أثناء وجوده في ظل المركبة. يستخدم المسبار الطاقة الشمسية للتشغيل لذا يحتاج إلى السفر خلال ساعات النهار. في كثير من الأحيان ، قد تكشف الصور التي نلتقطها إشارة ضعيفة فقط. يقول واجونر إن أي ضوء شمس يتسرب إلى كاميرا جهاز تصوير تقليدي مضان سوف يحجب الإشارة.
"لتجنب هذه المشكلة ، صممنا نظامنا لإثارة الأصباغ مع ومضات ضوئية عالية الكثافة. يقول شموئيل وينشتاين ، مدير المشروع ، إن الكاميرا تفتح فقط أثناء تلك الومضات ، لذا يمكننا التقاط إشارة مضان قوية أثناء الاستكشاف خلال النهار.
أثناء المهمة ، أصدر فريق علمي عن بعد يقع في بيتسبرغ تعليمات لعمليات التجوال. قام فريق أرضي في الموقع بجمع عينات درسها المسبار لعودة لإجراء مزيد من الفحص في المختبر. في يوم نموذجي في الميدان ، اتبعت المركبة المتجولة مسارًا تم تعيينه في اليوم السابق من قبل فريق علوم العمليات عن بُعد. توقفت المركبة المتجولة من حين لآخر لإجراء فحص سطحي مفصل ، مما أدى إلى إنشاء "لحاف ماكروسكوبي" للبيانات الجيولوجية والبيولوجية في لوحات مختارة مقاس 10 × 10 سم. بعد مغادرة المسبار للمنطقة ، قام الفريق الأرضي بجمع عينات تم فحصها بواسطة المسبار.
"استنادًا إلى نتائج المركبة في الميدان واختباراتنا في المختبر ، لا يوجد مثال واحد على أن المسبار المتجول يعطي نتائج إيجابية خاطئة. يقول إدوين مينكلي ، مدير مركز التكنولوجيا الحيوية والعمليات البيئية في قسم العلوم البيولوجية ، إن كل عينة اختبرناها تحتوي على بكتيريا.
يجري Minkley تحليلات لتحديد الخصائص الوراثية للبكتيريا المستعادة لتحديد الأنواع الميكروبية المختلفة الموجودة في العينات. كما أنه يختبر حساسية البكتيريا للإشعاع فوق البنفسجي. إحدى الفرضيات هي أن البكتيريا قد تكون أكثر مقاومة للأشعة فوق البنفسجية لأنها معرضة للإشعاع فوق البنفسجي الشديد في البيئة الصحراوية. وفقًا لـ Minkley ، قد يفسر هذا التوصيف أيضًا سبب هذه النسبة العالية من البكتيريا من أكثر المناطق القاحلة مصطبغة - حمراء أو صفراء أو وردية - أثناء نموها في المختبر.
بدأت المرحلة الأولى من المشروع في عام 2003 عندما تم نقل روبوت يعمل بالطاقة الشمسية Hyperion ، تم تطويره أيضًا في Carnegie Mellon ، إلى Atacama كسرير اختبار بحثي. أجرى العلماء تجارب مع Hyperion لتحديد التصميم والبرمجيات والأجهزة المثلى للروبوت الذي سيتم استخدامه في تجارب أكثر شمولًا أجريت في 2004 و 2005. Zo ؟، روفر المستخدم في الموسم الميداني لعام 2004 ، هو نتيجة هذا العمل . في السنة الأخيرة من المشروع ، تخطط الخطط لتجهيز Zo؟ ، المجهزة بمجموعة كاملة من الأدوات ، للعمل بشكل مستقل حيث أنها تقطع 50 كيلومترًا على مدى شهرين.
يتكون الفريق العلمي ، بقيادة كابرول ، من الجيولوجيين وعلماء الأحياء الذين يدرسون الأرض والمريخ في مؤسسات بما في ذلك مركز أبحاث أميس التابع لوكالة ناسا ومركز جونسون للفضاء ، ومعهد SETI ، ومختبر الدفع النفاث ، وجامعة تينيسي ، وكارنيجي ميلون ، وجامعة كاتوليكا. ديل نورتي (شيلي) ، وجامعة أريزونا ، وجامعة كاليفورنيا ، ومسح القطب الجنوبي البريطاني ، وكلية البحوث الدولية لعلوم الكواكب (بيسكارا ، إيطاليا).
يتم تمويل مشروع "الحياة في أتاكاما" بمنحة من وكالة ناسا لمدة 3 سنوات بقيمة 3 ملايين دولار لمعهد كارنيجي ميلون للروبوتات. ويليام "ريد" ويتاكر هو المحقق الرئيسي. واجونر هو الباحث الرئيسي للمشروع المرافق في أدوات الكشف عن الحياة ، والتي حصلت على منحة منفصلة بقيمة 900،000 دولار من وكالة ناسا.
المصدر الأصلي: بيان صحفي من CMU
