潜在的に居住可能な地下海を持つ巨大惑星の氷に覆われた衛星が太陽系で発見されて以来、疑問が生じました - そこに生命がいるのですか?しかし、地球から数億キロ離れた冷たい海で生命の証拠を見つけることは、非常に困難です。使用される科学機器は非常に洗練されたものであり、強い放射線と低温に耐えることができなければなりません。さらに、これらの機器は、科学的に有効な生命の証明を提供できる、多様で独立した補完的な測定を行うことができなければなりません。
将来の生命探知ミッションが直面する可能性のある課題に対処するために、NASA ジェット推進研究所チームは、他にはない強力な科学機器セットである OWLS を開発しました。
Oceans Worlds Life Surveyor の略である OWLS は、液体サンプルを受け取って分析するためのものです。地球上の実験室で数十人の作業を必要とする、すべて自動化された8つの機器があります。
OWLS の 1 つの考えられるアプリケーションは、土星の衛星エンケラドゥスから噴出するプルームからの水を分析するために使用することです。化学的および生物学的な生命の兆候を探すために、この状況のために開発できる最も強力なツールシステムを作成したかった、と科学者は言います。
5 年間の作業を経て、6 月、設計チームはカリフォルニア州イースタン シエラのモノ湖の塩水で機器をテストしました。 OWLS は、組み込みソフトウェアを使用して生命の化学的および細胞的兆候を検出し、人間の介入なしにこれらの兆候を識別しました。
私たちは、OWLS スイートの第 1 世代を実証しました」と、プロジェクト リーダーの Peter Willis 氏は述べています。次のステップは、特定のミッション シナリオに合わせてカスタマイズおよび小型化することです。
OWLS チームが直面した主な問題は、宇宙で液体サンプルを処理する方法でした。地球上では、科学者は重力、適切な実験室の温度、気圧に頼ってサンプルを所定の位置に保持できますが、太陽系を飛行する宇宙船や凍った惑星の表面にはそのような条件は存在しません。したがって、科学者は、液体サンプルを抽出して宇宙で処理できる2つのデバイスを開発しました。
海洋世界の生命がどのような形態をとるかは明らかではないため、OWLS には、個々の分子から微生物までのサイズ範囲を測定できる、可能な限り幅広い機器を含める必要もありました。
この目的のために、このプロジェクトでは 2 つのサブシステムが組み合わされています。1 つは複数の機器を使用してさまざまな化学分析方法を使用し、もう 1 つは複数の顕微鏡を使用して視覚的な手がかりを研究します。
OWLS 顕微鏡システムは、細胞をイメージングできる宇宙で最初のものになります。これは、サンプル全体の細胞と動きを識別できるデジタル ホログラフィック顕微鏡と、色素を使用して化学と細胞構造を観察する 2 つの蛍光イメージャーを組み合わせたものです。これらを合わせて、1 ミクロン未満の解像度でオーバーラップ ビューを提供します。
Extant Life Volumetric Imaging System (ELVIS) と呼ばれる顕微鏡サブシステムには、珍しい可動部品がありません。また、機械学習アルゴリズムを使用してリアルな動きを追跡し、生物に自然に見られる蛍光分子または細胞部分に関連する追加の色素で照らされた物体を検出します。
はるかに小さな形の証拠を調査するために、OWLS は有機キャピラリー電気泳動分析システム (OCEANS) を使用します。これは、本質的に加圧された液体サンプルを準備し、生命の化学構成要素を探す機器に供給します。どのように脂肪酸と有機化合物。
このシステムは非常に感度が高く、未知の形態の炭素も検出できます。 OCEANS の開発を主導したピーター・ウィリスは、OCEANS をサメに例えます。サメは、10 億個の水分子のうち、たった 1 個の血液分子のにおいをかぎ、血液型も判別できます。これは、NASA のフェニックス マーズ ランダーに搭載された顕微鏡、電気化学および導電率アナライザー (MECA) 機器に続いて、宇宙で液体の化学分析を行う 2 番目の機器システムになります。
OCEANS はキャピラリー電気泳動と呼ばれる技術を使用しており、本質的にサンプルに電流を流して成分に分離します。次に、サンプルは、有機化合物を識別するための最も強力なツールである質量分析計を含む 3 種類の検出器に送られます。
これらのサブシステムは膨大な量のデータを生成しますが、データ レートが限られているため、そのうち約 0.0001% しか地球に送り返すことができません。
このように、OWLS は空中科学機器のいわゆる自律性を念頭に置いて設計されました。コンピューターはアルゴリズムを使用して、最も興味深いデータのみを分析、一般化、優先順位付け、選択して送信し、まだ搭載されている情報のマニフェストを提供します。
今では、より洗練されたツールを必要とする質問をし始めています」と、プロジェクトのオフライン ツール システム エンジニアである Lukas Mandrake 氏は述べています。これらの他の惑星のいくつかは居住可能ですか?生命が存在するかもしれないというヒントではなく、生命の確かな科学的証拠はありますか?これには大量のデータを収集するツールが必要であり、これが OWLS とその科学的自律性が設計されている理由です。」
2022-10-09 13:57:14
著者: Vitalii Babkin