Das Lidarsystem zur Erkennung von biologischen Gefahren in der Luft auf der Erde kann der NASA bei der Suche nach außerirdischem Leben auf dem Mars und anderswo im Sonnensystem helfen.
Bereits in den 2000er Jahren, als Branimir Blagojevich einen Sensor für das Militär entwickelte, um biologische Gefahren in der Luft zu erkennen, ahnte er nicht, dass seine Technologie später zur Suche nach außerirdischem Leben eingesetzt werden könnte.
Seine ursprüngliche Arbeit konzentrierte sich auf die Verwendung des neuen Lidars (Light Detection and Ranging - Lichtentfernungsmesser) und basierte auf den gleichen Prinzipien, die auch im Radar verwendet werden. Anstelle von Radiowellen verwendet ein Lidar einen Laserstrahl, um Objekte zu erkennen und die Entfernung zum Ziel zu messen. Daher wird es oft als "leichtes Radar" bezeichnet.
Blagojevich, inzwischen NASA-Technologe am Goddard Space Flight Center in Maryland, erkannte, dass Technologien, die auf der Suche nach Giftstoffen und Krankheitserregern in der Luft basieren, auch außerhalb der Erde eingesetzt werden und sogar zur Lebenssuchmission der NASA beitragen können (was war oder ist) ) auf dem Mars.
"Wenn es in der Vergangenheit Leben auf dem Mars gab, können wir es mithilfe eines solchen Werkzeugs erkennen", sagte Blagojevich.
Gegenwärtig ist jede Mission, die auf den Mars abzielt, auf der Suche nach Leben (in der Vergangenheit oder Gegenwart) sehr begrenzt. Zum Beispiel kann das Marsforschungslabor des Curiosity Rovers eine Probe von Regolith entnehmen (staubiger, pulvriger „Boden“, der den Roten Planeten bedeckt), in der Hoffnung, dass in einer kleinen Menge Grundgestein biologische Chemie vorhanden ist. Der physische Kontakt mit dem zu analysierenden Material ist jedoch ein Problem. Es besteht die Gefahr, dass die „intakte“ Probe mit terrestrischen Substanzen kontaminiert wird, wodurch die Testergebnisse möglicherweise verfälscht werden. Darüber hinaus ist es ein langsamer und mühsamer Prozess: Der Roboter muss vor Ort sein, Proben sammeln und analysieren. Dies bedeutet, dass nur sehr wenige Proben an einem bestimmten Ort entnommen werden können. Es kann sein, dass die mit den Rover-Werkzeugen analysierte Probe vollständig steril ist. Aber nur wenige Meter von der Baustelle entfernt kann es mit organischer Chemie zu Dreck kommen. Und ohne das Wissen des Roboters oder seiner Erdungssteuerungen hätten wir nichts davon gewusst.
Für Blagojevich sieht es so aus, als würden wir eine Nadel im Heuhaufen suchen. Aber die Situation ist viel schlimmer, weil wir nicht einmal wissen, wo sich dieser Heuhaufen befindet.
Wie kann man also die Chancen einschränken, biologisches Material auf dem Mars zu finden? Eine Möglichkeit könnte sein Bioindikator-Lidar-Instrument oder einfach „BILI“ sein.
Der Mars ist kein Unbekannter für Laser. Curiosity verwendet nun ChemCam, um Steine in einen Laser zu sprengen. Gleichzeitig können seine Sensoren Dampf untersuchen, um seine chemische Zusammensetzung zu entschlüsseln. Marsrassen werden jedoch vor BILI geschützt.
Blagojevich hofft, in Zusammenarbeit mit den NASA-Planetenforschern Melissa Trainer, Alexander Pavlov und Melissa Floyd ein Lidarsystem für den zukünftigen Rover zu installieren. Es funktioniert genauso wie ChemCam on Curiosity. Er interessiert sich aber nicht für geologische Besonderheiten, sondern für Partikel in der Marsatmosphäre. Während der Mission wird der Rover die Umgebung nach Staubfahnen absuchen. Nach dem Erkennen, wahrscheinlich über einem schwer erreichbaren Hang, hätte er ultraviolette Laser in Staub geschossen.
Wenn ein Laserstrahl auf einzelne Staubpartikel trifft, erzeugen diese als Reaktion Licht. Dieses Phänomen nennt man Blüte. Das Licht dieser fluoreszierenden Partikel kann dann gemessen und angezeigt werden, aus welchen Chemikalien es besteht. Befindet sich im Staub organisches Material (Bioindikatoren), kann der BILI sein Signal decodieren. Und die Hauptsache ist, dass der gesamte Prozess aus der Ferne ausgeführt wird, möglicherweise Hunderte von Kilometern vom Rover entfernt. Dies bedeutet, dass Sie einen großen Bereich um den Rover scannen und die Verschmutzung und die organische Chemie berechnen können, was die Forschung erheblich vereinfacht.
"Dies wird die Wahrscheinlichkeit erhöhen, Leben zu finden, indem Mechanismen auf der Marsoberfläche bewegt werden", sagte Blagojevich.
Mars-Wetten liegen auf der Hand, und es besteht die Möglichkeit, Rover mit BILI-Technologie zum Scannen von staubroten Jets zu sehen. Aber kann diese Technologie genutzt werden, um anderswo im Sonnensystem nach Leben zu suchen?
"Außerhalb des Mars haben wir einige simulierte Berechnungen durchgeführt, ob dieses Tool auf gefrorenen Welten wie Enceladus oder Europa funktioniert", sagte Blagojevich.
Enceladus ist einer der mysteriösen Saturn-Satelliten, der eine dicke Eisschale um den unterirdischen Ozean hat. Aufgrund der Gezeitenwechselwirkung mit Saturn erzeugt Enceladus Wärme in seinem Kern, der das Grundwasser in flüssigem Zustand enthält. Sein Ozean ist für Astrobiologen von großem Interesse, weil flüssiges Wasser in Analogie zur Erde Leben bedeutet.
Interne Erwärmung und ständige Belastung der Eisschale führen dazu, dass flüssiges Wasser auf der Mondoberfläche ausbricht, wie beim Öffnen eines Deckels auf einer Flasche Cola. Im Weltraum geht eine riesige Menge Dampf verloren und es entsteht ein Zug. Wenn außerirdische Biologie in diesem Wasser vorhanden ist, wird es auch in den Weltraum freigesetzt.
Die NASA Cassini-Mission verwendete die Sensoren an Bord, um diese Jets im Vorbeiflug auszuprobieren (siehe Abbildung oben). Eine detaillierte Analyse ist jedoch erforderlich. Ist es möglich, BILI in der Saturn-Vorbeiflug-Mission zu installieren, um einen Laser in die Wolke zu schießen und zu sehen, ob organische Chemikalien vorhanden sind? „Es wird eine ziemliche Herausforderung. Tatsache ist, dass die Wasserstrahlen auf Enceladus im Vergleich zu Staubpartikeln in der Marsluft eine sehr geringe Dichte haben “, sagte Blagojevich. Daher müsste ein Raumfahrzeug, um etwas zu erfassen, in einem Abstand von 50 km von der Mondoberfläche fliegen, und der Laser muss sich im Bereich von 1 W befinden, um eine eventuelle Blüte zu erfassen.
"Es ist möglich, aber es erfordert einen leistungsstärkeren Ultraviolettlaser, der für zukünftige Flugmissionen Realität werden kann oder nicht", fügte er hinzu.
In Bezug auf Europa warnt Blagojevich, dass die Verwendung des Lidarsystems, da es keine offensichtlichen Jets mit langer Dauer gibt, davon abhängt, ob sich in der Nähe der Oberfläche Aerosole befinden. Europa gewinnt im Vergleich zu Enceladus, wenn es darum geht, Leben zu finden. Einige optimistische Vorhersagen deuten darauf hin, dass Sie dort sogar ein mehrzelliges Leben führen können.
Da wir die Chemie aus dem Inneren der Mondzyklen kennen (durch aktive Eistektonik), können Hinweise auf die Eisoberfläche gefunden werden, wenn es in den Ozeanen Europas Biologie gibt. Und wenn es irgendeinen Mechanismus gibt, der diese organischen Chemikalien dazu zwingt, sich über das Eis zu erheben, kann BILI möglicherweise verwendet werden, um diese Geheimnisse aufzudecken.
