Un sistema di lidar usato per rilevare i pericoli biologici nell'aria sulla Terra può aiutare la NASA a cercare la vita extraterrestre su Marte e altrove nel sistema solare.
Negli anni 2000, quando Branimir Blagojevich sviluppò un sensore per i militari per rilevare i pericoli biologici nell'aria, non aveva idea che la sua tecnologia potesse in seguito essere usata per cercare la vita extraterrestre.
Il suo lavoro originale si è concentrato sull'uso del nuovo lidar (Light Detection e Ranging - Light Distance Meter) e si basava sugli stessi principi utilizzati nel radar. Ma al posto delle onde radio, un lidar usa un raggio laser per rilevare oggetti e misurare la distanza dal bersaglio. Pertanto, è spesso chiamato "radar di luce".
Blagojevich, ora un tecnologo della NASA presso il Goddard Space Flight Center nel Maryland, ha realizzato che la tecnologia basata sulla ricerca di tossine e patogeni nell'aria potrebbe essere utilizzata al di fuori della Terra e potrebbe anche contribuire alla missione di ricerca della vita della NASA (che era o è ) su Marte.
"Se la vita esisteva su Marte in passato, allora con l'aiuto di un tale strumento possiamo rilevarlo", ha detto Blagojevich.
Ora, qualsiasi missione indirizzata a Marte è molto limitata nella sua ricerca di vita (passata o presente). Ad esempio, il laboratorio scientifico marziano del rover Curiosity può prendere un campione di regolite (polveroso "terreno" polveroso che copre il pianeta rosso), sperando che ci sia una chimica biologica in una piccola quantità di roccia macinata. Ma il contatto fisico con qualsiasi materiale analizzato è un problema. Esiste il rischio di contaminare il campione "intatto" con sostanze terrestri, che potrebbe distorcere i risultati del test. Inoltre, è un processo lento e laborioso: il robot deve entrare in posizione, raccogliere e analizzare i campioni. Ciò significa che pochissimi campioni possono essere prelevati da qualsiasi posizione specifica. Può essere che il campione analizzato dagli strumenti del rover sia completamente sterile. Ma a pochi metri dal sito può essere sporco con chimica organica. E senza la conoscenza del robot o dei suoi controllori di terra, non lo avremmo mai saputo.
Per Blagojevich sembra che stiamo cercando un ago in un pagliaio. Ma la situazione è molto peggiore, perché non sappiamo nemmeno dove sia questo pagliaio.
Quindi, come limitare le possibilità di trovare materiale biologico su Marte? Un modo può essere quello di usare il suo Bio-Indicatore Lidar Instrument, o semplicemente "BILI".
Marte non è estraneo ai laser. La curiosità ora sta usando ChemCam per far saltare rocce in un laser. Allo stesso tempo, i suoi sensori possono studiare il vapore per decifrarne la composizione chimica. Tuttavia, le razze marziane saranno protette da BILI.
Blagojevich, lavorando con gli scienziati planetari della NASA Melissa Trainer, Alexander Pavlov e Melissa Floyd, spera di installare un sistema lidar per il futuro rover. Funzionerà allo stesso modo di ChemCam su Curiosity. Ma non è interessato alle caratteristiche geologiche, ma alle particelle nell'atmosfera marziana. Durante la missione, il rover scansionerà l'ambiente alla ricerca di pennacchi di polvere. Dopo aver rilevato, probabilmente sopra una pendenza difficile da raggiungere, avrebbe sparato alla polvere dei laser ultravioletti.
Quando un raggio laser colpisce le singole particelle di polvere, le farà produrre luce in risposta. Questo fenomeno è chiamato fioritura. La luce di queste particelle fluorescenti può quindi essere misurata e mostrata di quali sostanze chimiche è composta. Se nella polvere c'è qualche sostanza organica (bioindicatori), BILI può decodificare il suo segnale. E la cosa principale è che l'intero processo viene eseguito da remoto, possibilmente a centinaia di chilometri dal rover. Ciò significa che è possibile scansionare un'area enorme attorno al rover e calcolare l'inquinamento e la chimica organica, il che semplifica enormemente la ricerca.
"Questo aumenterà la probabilità di trovare la vita spostando i meccanismi sulla superficie marziana", ha detto Blagojevich.
Le scommesse su Marte sono ovvie, e c'è la possibilità di vedere i rover con la tecnologia BILI per scansionare i jet rossi polverosi. Ma questa tecnologia può essere utilizzata per cacciare la vita altrove nel sistema solare?
"Al di fuori di Marte, abbiamo fatto alcuni calcoli simulati su se questo strumento può funzionare su mondi congelati come Encelado o Europa", ha detto Blagojevich.
Encelado è uno dei satelliti misteriosi di Saturno, che ha un grosso guscio di ghiaccio attorno all'oceano sottosuperficiale. A causa dell'interazione di marea con Saturno, Encelado produce calore nel suo nucleo, che contiene acque sotterranee allo stato liquido. Il suo oceano è di grande interesse per gli astrobiologi, perché, per analogia con la Terra, l'acqua liquida significa vita.
Il riscaldamento interno e lo stress costante sul guscio di ghiaccio causano l'eruzione di acqua liquida sulla superficie lunare, come quando si apre un tappo su una bottiglia di Coca-Cola. Un'enorme quantità di vapore si perde nello spazio, creando un treno. Se la biologia extraterrestre è presente in quest'acqua, viene anche rilasciata nello spazio.
La missione Cassini della NASA ha utilizzato i sensori a bordo per "provare" questi jet mentre passavano (nella foto sopra), ma è necessaria un'analisi dettagliata. È possibile installare BILI nella missione Flyby di Saturno per sparare un laser nel pennacchio e vedere se ci sono sostanze chimiche organiche? "Sarà una bella sfida. Il fatto è che i getti d'acqua su Encelado hanno una densità molto bassa rispetto alle particelle di polvere nell'aria marziana ", ha detto Blagojevich. Pertanto, al fine di rilevare qualcosa, una nave spaziale dovrebbe volare a una distanza di 50 km dalla superficie della luna e il raggio laser deve trovarsi nell'intervallo di 1W per rilevare qualsiasi fioritura.
"È possibile, ma richiede un laser ultravioletto più potente, che può diventare una realtà per le future missioni di volo, o non può", ha aggiunto.
Riguardo a Europa, Blagojevich avverte che, senza avere getti ovvi di lunga durata, l'uso del sistema lidar dipenderà dalla presenza o meno di aerosol esistenti vicino alla sua superficie. L'Europa, rispetto a Encelado, vince in materia di trovare la vita. Alcune previsioni ottimistiche suggeriscono che puoi persino incontrare una vita multicellulare lì.
Dal momento che conosciamo la chimica dall'interno dei cicli lunari (attraverso la tettonica del ghiaccio attiva), se c'è biologia negli oceani dell'Europa, allora le prove possono essere trovate sulla superficie ghiacciata. E se c'è qualche meccanismo che costringe questi prodotti chimici ad alzarsi sopra il ghiaccio, allora forse BILI può essere usato per scoprire questi segreti.
