Новое достижение может стать важной вехой на пути к обнаружению жизни на других планетах: ученые под руководством Бернского университета и Национального центра компетенции в исследованиях (NCCR) PlanetS обнаружили ключевое молекулярное свойство всех живых организмов с вертолета, летящего в нескольких километрах над землей. Технология измерения может также открыть возможности для дистанционного зондирования Земли.
Левая и правая руки – почти идеальное зеркальное отображение друг друга. Но как бы они ни были скручены и повернуты, их нельзя накладывать друг на друга. Вот почему левая перчатка просто не подходит для правой руки, как для левой. В науке это свойство называется хиральностью.
Как и руки, так и молекулы могут быть хиральными. Фактически, большинство молекул в клетках живых организмов, таких как ДНК, являются хиральными. Однако в отличие от рук, которые обычно идут парами, молекулы жизни почти всегда встречаются либо в их «левосторонней», либо в «правосторонней» версии.
Как утверждают исследователи, они гомохиральны. Почему так, до сих пор не ясно. Но эта молекулярная гомохиральность – характерное свойство жизни, так называемая биосигнатура.
В рамках проекта MERMOZ международная группа ученых под руководством Бернского университета теперь смогла обнаружить эту сигнатуру с расстояния 2 км и на скорости 70 км / ч. Йонас Кюн, менеджер проекта MERMOZ в Бернском университете и соавтор исследования, говорит: «Значительным достижением является то, что эти измерения были выполнены на движущейся платформе, которая к тому же вибрирует, и мы все равно обнаруживаем биосигнатуры за считанные секунды».
Инструмент, распознающий живую материю
«Когда свет отражается биологической материей, часть световых электромагнитных волн перемещается по спирали по часовой стрелке или против часовой стрелки. Это явление называется круговой поляризацией и вызвано гомохиральностью биологической материи – живой природой», – говорит первый автор исследования Лукас Патти, научный сотрудник MERMOZ в Бернском университете и член NCCR PlanetS.
Однако измерение этой круговой поляризации является сложной задачей. Сигнал довольно слабый и обычно составляет менее одного процента отраженного света.
Для его измерения команда ученых разработала специальное устройство, называемое спектрополяриметром. Оно состоит из камеры, оснащенной специальными линзами и приемниками, способными отделять круговую поляризацию от остального света.
Однако даже с этим сложным устройством новые результаты до недавнего времени были невозможны. «Всего 4 года назад мы могли обнаружить сигнал только с очень близкого расстояния, около 20 см, и нам нужно было наблюдать за одним и тем же местом в течение нескольких минут “, – вспоминает Лукас Патти.
Но усовершенствования прибора, которые он и его коллеги создали, позволяют гораздо более быстрое и стабильное обнаружение, а сила сигнатуры в круговой поляризации сохраняется даже на расстоянии Это сделало прибор пригодным для первых в истории воздушных измерений круговой поляризации.
Полезные измерения на Земле и в космосе
Используя этот модернизированный инструмент, получивший название FlyPol, они продемонстрировали, что за считанные секунды измерений они могут различать травяные поля, леса и городские районы с быстро движущегося вертолета.
Измерения легко показывают, что живое вещество демонстрирует характерные сигналы поляризации, в то время как дороги, например, не показывают каких-либо значимых сигналов круговой поляризации. При нынешней настройке они даже способны обнаруживать сигналы, исходящие от водорослей в озерах.
После успешных испытаний ученые теперь хотят пойти еще дальше. «Следующим шагом, который мы надеемся сделать, будет выполнение аналогичных обнаружений с Международной космической станции (МКС), глядя на Землю. Это позволит нам оценить обнаруживаемость биосигнатур планетарного масштаба. Этот шаг будет решающим для обеспечения поиск жизни в нашей Солнечной системе и за ее пределами с использованием поляризации», – говорят ученые.
Результаты исследования были опубликованы в журнале Astronomy and Astrophysics.
Источник: