Tín dụng hình ảnh: CMU
Các cuộc thám hiểm sao Hỏa hiện tại làm tăng khả năng trêu ngươi rằng có thể có sự sống ở đâu đó trên hành tinh đỏ. Nhưng làm thế nào các nhiệm vụ trong tương lai sẽ tìm thấy nó? Một hệ thống đang được phát triển bởi các nhà khoa học Carnegie Mellon có thể cung cấp câu trả lời.
Tại Hội nghị Khoa học Hành tinh và Hành tinh lần thứ 36 ở Houston tuần này (14-18 / 3), nhà khoa học Carnegie Mellon Alan Wagoner đang trình bày kết quả của hệ thống phát hiện sự sống trong buổi biểu diễn gần đây ở sa mạc Chile, Atacama, nơi phát hiện ra địa y và vi khuẩn. Điều này đánh dấu lần đầu tiên một công nghệ tự động dựa trên động cơ được sử dụng để xác định cuộc sống ở khu vực khắc nghiệt này, đóng vai trò là giường thử nghiệm cho công nghệ có thể được triển khai trong các nhiệm vụ trên sao Hỏa trong tương lai.
Hệ thống phát hiện sự sống của chúng tôi hoạt động rất tốt và một cái gì đó giống như cuối cùng có thể cho phép robot tìm kiếm sự sống trên Sao Hỏa, Wagoner, thành viên của nhóm Cuộc sống trong nhóm dự án Atacama, và giám đốc của Trung tâm hình ảnh và phân tích sinh học phân tử tại Đại học Khoa học Mellon của Mellegie Mellon.
Cuộc sống của người Viking trong mùa thực địa Atacama 2004 năm 2004, từ tháng 8 đến giữa tháng 10 - là giai đoạn thứ hai của chương trình ba năm với mục tiêu là hiểu được sự sống có thể được phát hiện bởi một người đi đường đang được điều khiển bởi một nhóm khoa học từ xa . Dự án này là một phần của Chương trình Khoa học và Công nghệ Sinh học của NASA để khám phá các hành tinh, hay ASTEP, tập trung vào việc đẩy các giới hạn của công nghệ trong môi trường khắc nghiệt.
David Wettergreen, phó giáo sư nghiên cứu tại Viện Robotics Carnegie Mellon, dẫn đầu sự phát triển của rover và điều tra thực địa. Nathalie Cabrol, một nhà khoa học hành tinh tại Trung tâm nghiên cứu Ames của NASA và Viện SETI, dẫn đầu cuộc điều tra khoa học.
Sự sống hầu như không thể phát hiện trên hầu hết các khu vực của Atacama, nhưng các công cụ rover có thể phát hiện địa y và khuẩn lạc ở hai khu vực: một vùng ven biển có khí hậu ẩm ướt hơn và bên trong, khu vực rất khô cằn, ít thân thiện với cuộc sống.
Chúng tôi đã thấy những tín hiệu rất rõ ràng từ chất diệp lục, DNA và protein. Và chúng tôi đã có thể xác định trực quan các vật liệu sinh học từ một hình ảnh tiêu chuẩn được chụp bởi người cai trị, Wagoner nói.
Cùng nhau, bốn mảnh bằng chứng là những chỉ số mạnh mẽ của cuộc sống. Bây giờ, những phát hiện của chúng tôi đang được xác nhận trong phòng thí nghiệm. Các mẫu được thu thập ở Atacama đã được kiểm tra và các nhà khoa học thấy rằng chúng chứa sự sống. Địa y và vi khuẩn trong các mẫu đang phát triển và đang chờ phân tích.
Wagoner và các đồng nghiệp của ông đã thiết kế một hệ thống phát hiện sự sống được trang bị để phát hiện các tín hiệu huỳnh quang từ các dạng sống thưa thớt, bao gồm cả các kích thước chỉ bằng milimet. Hình ảnh huỳnh quang của chúng, nằm bên dưới rover, phát hiện các tín hiệu từ sự sống dựa trên chất diệp lục, như vi khuẩn lam trong địa y và tín hiệu huỳnh quang từ một bộ thuốc nhuộm được thiết kế để phát sáng khi chúng liên kết với axit nucleic, protein, lipid hoặc carbohydrate ? tất cả các phân tử của sự sống.
Theo ông Greg Fisher, nhà khoa học hình ảnh dự án, cho biết, chúng tôi không biết các phương pháp từ xa khác có khả năng phát hiện cả vi sinh vật ở mức độ thấp và hình dung mức độ cao được kết hợp dưới dạng màng sinh học hoặc khuẩn lạc.
Máy ảnh huỳnh quang của chúng tôi là hệ thống hình ảnh đầu tiên hoạt động dưới ánh sáng ban ngày khi ở trong bóng râm của máy động lực. Rover sử dụng năng lượng mặt trời để hoạt động nên cần di chuyển vào ban ngày. Nhiều lần, những hình ảnh chúng tôi chụp chỉ có thể tiết lộ tín hiệu mờ nhạt. Bất kỳ ánh sáng mặt trời nào lọt vào camera của thiết bị chụp ảnh huỳnh quang thông thường sẽ che khuất tín hiệu, Wagoner nói.
Để tránh vấn đề này, chúng tôi đã thiết kế hệ thống của chúng tôi để kích thích thuốc nhuộm với ánh sáng cường độ cao. Máy ảnh chỉ mở trong những lần chớp sáng đó, vì vậy chúng tôi có thể thu được tín hiệu huỳnh quang mạnh trong quá trình khám phá vào ban ngày, ông Shmuel Weinstein, quản lý dự án cho biết.
Trong nhiệm vụ, một nhóm khoa học từ xa ở Pittsburgh đã chỉ thị cho các hoạt động của rover. Một nhóm mặt đất tại địa điểm đã thu thập các mẫu được nghiên cứu bởi rover để mang về kiểm tra thêm trong phòng thí nghiệm. Vào một ngày điển hình trong lĩnh vực này, người đi đường đã đi theo một con đường được chỉ định vào ngày hôm trước bởi nhóm khoa học hoạt động từ xa. Rover thỉnh thoảng dừng lại để thực hiện kiểm tra bề mặt chi tiết, tạo ra một cách hiệu quả một chiếc chăn vĩ mô của Google dữ liệu địa chất và sinh học trong các tấm được chọn 10 x 10 cm. Sau khi rover rời khỏi một khu vực, đội mặt đất đã thu thập các mẫu được kiểm tra bởi rover.
Dựa trên những phát hiện của rover trong lĩnh vực này và các thử nghiệm của chúng tôi trong phòng thí nghiệm, không có một ví dụ nào về việc rover cho kết quả dương tính giả. Mỗi mẫu chúng tôi kiểm tra đều có vi khuẩn trong đó, Edwin Minkley, giám đốc Trung tâm Công nghệ sinh học và Quy trình môi trường thuộc Khoa Khoa học Sinh học cho biết.
Minkley đang tiến hành phân tích để xác định các đặc điểm di truyền của vi khuẩn được phục hồi để xác định các loài vi sinh vật khác nhau có trong các mẫu. Ông cũng đang thử nghiệm độ nhạy cảm của vi khuẩn đối với bức xạ tia cực tím (UV). Một giả thuyết cho rằng vi khuẩn có thể có khả năng chống tia cực tím lớn hơn vì chúng tiếp xúc với bức xạ tia cực tím trong môi trường sa mạc. Theo Minkley, đặc tính này cũng có thể giải thích tại sao một tỷ lệ cao vi khuẩn từ nơi khô cằn nhất lại có sắc tố - đỏ, vàng hoặc hồng? Khi chúng phát triển trong phòng thí nghiệm.
Giai đoạn đầu tiên của dự án bắt đầu vào năm 2003 khi một robot chạy bằng năng lượng mặt trời có tên Hyperion, cũng được phát triển tại Carnegie Mellon, được đưa đến Atacama làm giường thử nghiệm nghiên cứu. Các nhà khoa học đã tiến hành thí nghiệm với Hyperion để xác định thiết kế, phần mềm và thiết bị tối ưu cho robot sẽ được sử dụng trong các thí nghiệm mở rộng hơn được thực hiện vào năm 2004 và năm 2005. Zo?, Chiếc rover được sử dụng trong mùa giải năm 2004, là kết quả của công việc đó . Trong năm cuối cùng của dự án, các kế hoạch kêu gọi Zo?, Được trang bị đầy đủ các thiết bị, để hoạt động tự chủ khi nó đi được 50 km trong khoảng thời gian hai tháng.
Nhóm khoa học, do Cabrol dẫn đầu, gồm các nhà địa chất và sinh vật học nghiên cứu cả Trái đất và Sao Hỏa tại các tổ chức bao gồm Trung tâm nghiên cứu Ames của NASA và Trung tâm vũ trụ Johnson, Viện SETI, Phòng thí nghiệm phản lực đẩy, Đại học Tennessee, Carnegie Mellon, Đại học Catolica del Norte (Chile), Đại học Arizona, UCLA, Khảo sát Nam Cực của Anh và Trường Nghiên cứu Quốc tế về Khoa học Hành tinh (Pescara, Ý).
Dự án Life in the Atacama được tài trợ với khoản tài trợ 3 triệu đô la từ NASA cho Viện Robotics Carnegie Mellon. William Red Red Whittaker là nhà điều tra chính. Wagoner là nhà điều tra chính cho dự án đồng hành trong các công cụ phát hiện sự sống, đã thu được khoản tài trợ 900.000 đô la riêng từ NASA.
Nguồn gốc: Bản tin CMU
