เครดิตรูปภาพ: CMU
การสำรวจดาวอังคารในปัจจุบันช่วยเพิ่มความเป็นไปได้ที่จะมีสิ่งมีชีวิตอยู่บนดาวเคราะห์สีแดง แต่ภารกิจในอนาคตจะพบได้อย่างไร ระบบที่พัฒนาโดยนักวิทยาศาสตร์ Carnegie Mellon สามารถให้คำตอบได้
ในการประชุมวิทยาศาสตร์ดวงจันทร์และดาวเคราะห์ครั้งที่ 36 ที่เมืองฮุสตันในสัปดาห์นี้ (14-18 มีนาคม) นักวิทยาศาสตร์ชื่อ Carnegie Mellon Alan Wagoner นำเสนอผลการปฏิบัติงานล่าสุดของระบบตรวจจับสิ่งมีชีวิตในทะเลทราย Atacama ของชิลีซึ่งพบไลเคนที่เติบโตและอาณานิคมแบคทีเรีย นี่เป็นครั้งแรกที่มีการใช้เทคโนโลยีอัตโนมัติที่ใช้แลนด์โรเวอร์เพื่อระบุชีวิตในภูมิภาคที่รุนแรงนี้ซึ่งทำหน้าที่เป็นเตียงทดสอบสำหรับเทคโนโลยีที่สามารถนำไปใช้ในภารกิจของดาวอังคารในอนาคต
“ ระบบตรวจจับชีวิตของเราทำงานได้ดีมากและบางสิ่งบางอย่างเช่นในท้ายที่สุดอาจทำให้หุ่นยนต์มองหาสิ่งมีชีวิตบนดาวอังคารได้” Wagoner สมาชิกของทีมงานโครงการ“ Life in the Atacama” และผู้อำนวยการศูนย์โมเลกุลและการถ่ายภาพโมเลกุลของ วิทยาลัยวิทยาศาสตร์ Carnegie Mellon Mellon
ฤดูการแข่งขัน“ Life in the Atacama” 2004 - สิงหาคม - กลางเดือนตุลาคม - เป็นช่วงที่สองของโปรแกรมสามปีที่มีเป้าหมายคือการเข้าใจว่าสัตว์สามารถถูกตรวจพบโดยรถแลนด์โรเวอร์ที่ถูกควบคุมโดยทีมวิทยาศาสตร์ระยะไกล . โครงการดังกล่าวเป็นส่วนหนึ่งของโปรแกรมวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีทางชีววิทยาของนาซ่าเพื่อการสำรวจดาวเคราะห์หรือ ASTEP ซึ่งมุ่งเน้นที่การ จำกัด ขอบเขตของเทคโนโลยีในสภาพแวดล้อมที่เลวร้าย
David Wettergreen รองศาสตราจารย์ด้านการวิจัยใน Robotics Institute ของ Carnegie Mellon นำไปสู่การพัฒนารถแลนด์โรเวอร์และการตรวจสอบภาคสนาม Nathalie Cabrol นักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ที่ศูนย์วิจัยนาซ่าอาเมสและสถาบัน SETI นำการสืบสวนทางวิทยาศาสตร์
ชีวิตแทบจะไม่สามารถตรวจพบได้ในพื้นที่ส่วนใหญ่ของ Atacama แต่เครื่องมือของรถแลนด์โรเวอร์สามารถตรวจพบไลเคนและอาณานิคมของแบคทีเรียในสองพื้นที่: พื้นที่ชายฝั่งทะเลที่มีสภาพอากาศชื้นและมีการตกแต่งภายในพื้นที่ที่แห้งแล้งมาก
“ เราเห็นสัญญาณชัดเจนมากจากคลอโรฟิลล์ DNA และโปรตีน และเราสามารถระบุวัสดุชีวภาพจากภาพมาตรฐานที่รถแลนด์โรเวอร์ค้นพบได้” Wagoner กล่าว
“ เมื่อนำมารวมกันหลักฐานทั้งสี่ชิ้นนี้เป็นเครื่องบ่งชี้ที่แข็งแกร่งของชีวิต ตอนนี้การค้นพบของเรากำลังได้รับการยืนยันในห้องปฏิบัติการ ตัวอย่างที่เก็บใน Atacama ถูกตรวจสอบและนักวิทยาศาสตร์พบว่าพวกเขามีชีวิตอยู่ ไลเคนและแบคทีเรียในตัวอย่างกำลังเติบโตและรอการวิเคราะห์”
Wagoner และเพื่อนร่วมงานของเขาได้ออกแบบระบบตรวจจับชีวิตที่ติดตั้งเพื่อตรวจจับสัญญาณเรืองแสงจากรูปแบบชีวิตที่กระจัดกระจายรวมถึงที่มีขนาดเพียงมิลลิเมตร อิมเมจเรืองแสงของพวกมันซึ่งอยู่ใต้ยานสำรวจตรวจจับสัญญาณจากสิ่งมีชีวิตที่มีคลอโรฟิลเช่นไซยาโนแบคทีเรียในไลเคนและสัญญาณฟลูออเรสเซนต์จากชุดสีย้อมที่ออกแบบมาให้สว่างขึ้นเมื่อพวกมันจับกับกรดนิวคลีอิกโปรตีนไขมันหรือคาร์โบไฮเดรต โมเลกุลทั้งหมดของชีวิต
“ เราไม่รู้วิธีการทางไกลอื่น ๆ ที่สามารถตรวจจับสิ่งมีชีวิตระดับจุลชีพในระดับต่ำและแสดงภาพระดับสูงที่รวมกันเป็น biofilms หรืออาณานิคม” Gregory Fisher นักวิทยาศาสตร์การถ่ายภาพโครงการ
“ อิมเมจฟลูออเรสเซนต์ของเราเป็นระบบภาพแรกที่ทำงานในเวลากลางวันขณะอยู่ในที่ร่มของรถแลนด์โรเวอร์ รถแลนด์โรเวอร์ใช้พลังงานแสงอาทิตย์ในการทำงานดังนั้นจึงจำเป็นต้องเดินทางในช่วงเวลากลางวัน หลายครั้งภาพที่เราถ่ายอาจเปิดเผยสัญญาณจาง ๆ เท่านั้น แสงแดดที่รั่วเข้าไปในกล้องของอิมเมจฟลูออเรสเซนต์ธรรมดาจะทำให้สัญญาณไม่ชัดเจน” Wagoner กล่าว
“ เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหานี้เราได้ออกแบบระบบของเราเพื่อกระตุ้นการย้อมด้วยแสงความเข้มสูง กล้องเปิดเฉพาะในช่วงที่มีแสงจ้าดังนั้นเราจึงสามารถจับสัญญาณฟลูออเรสเซนซ์ที่แข็งแกร่งในระหว่างการสำรวจในเวลากลางวัน” Shmuel Weinstein ผู้จัดการโครงการกล่าว
ในระหว่างการปฏิบัติภารกิจทีมวิทยาศาสตร์ระยะไกลที่ตั้งอยู่ในพิตต์สเบิร์กได้สั่งการปฏิบัติการของรถแลนด์โรเวอร์ ทีมภาคพื้นดินในพื้นที่เก็บตัวอย่างที่ศึกษาโดยรถแลนด์โรเวอร์เพื่อนำกลับมาตรวจสอบในห้องปฏิบัติการต่อไป ในวันปกติในทุ่งรถแลนด์โรเวอร์ตามเส้นทางที่กำหนดเมื่อวันก่อนโดยทีมวิทยาศาสตร์การปฏิบัติการระยะไกล รถแลนด์โรเวอร์หยุดทำงานเป็นครั้งคราวเพื่อทำการตรวจสอบพื้นผิวอย่างละเอียดสร้าง“ ผ้าห่มขนาดมหึมา” ของข้อมูลทางธรณีวิทยาและชีวภาพในแผง 10 ถึง 10 เซนติเมตรที่เลือก หลังจากรถแลนด์โรเวอร์เดินทางออกจากพื้นที่ทีมภาคพื้นดินได้รวบรวมตัวอย่างที่ตรวจสอบโดยรถแลนด์โรเวอร์
“ จากการค้นพบรถแลนด์โรเวอร์ในสนามและการทดสอบในห้องปฏิบัติการของเราไม่มีตัวอย่างหนึ่งของรถแลนด์โรเวอร์ที่ให้ผลบวกที่ผิดพลาด ทุกตัวอย่างที่เราทดสอบมีแบคทีเรียอยู่ในนั้น” เอ็ดวินมิงค์ลีย์ผู้อำนวยการศูนย์เทคโนโลยีชีวภาพและกระบวนการสิ่งแวดล้อมในภาควิชาวิทยาศาสตร์ชีวภาพกล่าว
Minkley กำลังทำการวิเคราะห์เพื่อตรวจสอบลักษณะทางพันธุกรรมของแบคทีเรียที่ฟื้นตัวเพื่อระบุชนิดของจุลินทรีย์ที่แตกต่างกันในตัวอย่าง นอกจากนี้เขายังทำการทดสอบความไวของแบคทีเรียต่อรังสีอัลตราไวโอเลต (UV) สมมติฐานหนึ่งคือแบคทีเรียอาจมีความต้านทานต่อรังสี UV ได้มากกว่าเนื่องจากมีการสัมผัสกับรังสี UV ที่รุนแรงในสภาพแวดล้อมทะเลทราย จากข้อมูลของมิงค์ลีย์การอธิบายลักษณะนี้อาจอธิบายได้ว่าทำไมแบคทีเรียในบริเวณที่แห้งแล้งส่วนใหญ่จึงมีเม็ดสีแดงเหลืองหรือชมพูในขณะที่เติบโตในห้องปฏิบัติการ
ระยะแรกของโครงการเริ่มต้นขึ้นในปี 2546 เมื่อหุ่นยนต์พลังงานแสงอาทิตย์ชื่อไฮเปอเรียนซึ่งพัฒนาขึ้นที่คาร์เนกี้เมลลอนถูกนำตัวไปยังอาตาคามาเพื่อเป็นเตียงทดสอบวิจัย นักวิทยาศาสตร์ทำการทดลองกับไฮเปอเรียนเพื่อหาการออกแบบที่เหมาะสมที่สุดซอฟต์แวร์และเครื่องมือสำหรับหุ่นยนต์ที่จะนำไปใช้ในการทดลองที่กว้างขวางยิ่งขึ้นในปี 2004 และในปี 2005 Zo? rover ที่ใช้ในฤดูกาลสนาม 2004 เป็นผลจากการทำงานนั้น . ในปีสุดท้ายของโครงการมีแผนจะเรียกร้องให้ Zo ติดตั้งเครื่องมือมากมายเพื่อให้ทำงานได้อย่างอิสระในขณะที่เดินทาง 50 กิโลเมตรในระยะเวลาสองเดือน
ทีมวิทยาศาสตร์นำโดย Cabrol ประกอบด้วยนักธรณีวิทยาและนักชีววิทยาที่ศึกษาทั้งโลกและดาวอังคารที่สถาบันต่างๆรวมถึงศูนย์วิจัย Ames ของ NASA และศูนย์อวกาศ Johnson, SETI Institute, ห้องปฏิบัติการ Jet Propulsion มหาวิทยาลัยเทนเนสซี, Carnegie Mellon, Universidad Catolica เดลนอร์เต (ชิลี), มหาวิทยาลัยอริิ, ยูซีแอลเอ, การสำรวจแอนตาร์กติกบริติชและโรงเรียนการวิจัยระหว่างประเทศของวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ (เปสการา, อิตาลี)
โครงการ Life in the Atacama ได้รับการสนับสนุนด้วยเงินทุน 3 ปีจากนาซ่าไปยังสถาบันวิทยาการหุ่นยนต์ของ Carnegie Mellon เป็นระยะเวลา 3 ปี William“ Red” Whittaker เป็นผู้ตรวจสอบหลัก Wagoner เป็นผู้ตรวจสอบหลักสำหรับโครงการร่วมในเครื่องมือตรวจจับชีวิตซึ่งได้รับเงินสนับสนุน $ 900,000 จากองค์การนาซ่า
แหล่งต้นฉบับ: ข่าว CMU
