Uus optiline instrument aitab lihtsasti tuvastada elu kaugetel planeetidel
Seadme toimiv prototüüp — spektropolarimeeter TreePol — on Hollandis tegutseva vabaülikooli Vrije Universitet Amsterdam bioloogi Lucas Patty aastatepikkuse uurimistöö vili. Kui tema pöörane unistus teoks tehakse, võib ringpolariseeritud valguskiirgus aidata tulevikus tuvastada maavälist elu.
Värskes teadusuuringus ja doktoridissertatsioonis kirjeldab Patty, kuidas bioloogilistes süsteemides ilmnev nähtus, mida nimetatakse kiraalsuseks (e molekulaarseks käelisuseks), mõjutab seda, kuidas valgus elusorganismidelt peegeldub, andes tulemuseks valguse ringpolariseerumise, mis teadlase osutusel kujutab endast ühemõttelist biosignatuuri e märki bioloogilisest elust.
Taoliste biomarkerite uurimine, millega Patty on tegelenud alates 2015. aastast, sai alguse instrumentidest, mis suutsid laboratooriumis tuvastada taimede, sh luuderohu ja viigipuu lehtedelt peegelduva valguse pöörlemist.
Järgmiseks tegi teadlane spektropolarimeetriga TreePol eksperimente välitingimustes, paigaldades seadme maja katusele ja kontrollides, kas see suudab tuvastada muru lähedalasuval ülikooli jalgpalliväljakul.
Uurija üllatuseks aparaat signaali ei registreerinud, kuid tuli välja, et see ei tähendanud veel, et seade ei olnud töökorras. „Läksin asja uurima ja selgus, et meie meeskond teeb trenni kunstmurul!“ selgitas Patty.
Kuna kunstmuru pole elus ja seda ei iseloomusta molekulaarsel tasandil homokiraalsus (mis tähendab, et kõigi molekulide käelisus peaks olema ühesugune), ei tekita see ka signaali, mida spektropolarimeeter TReePol saaks tuvastada — täpselt samamoodi nagu seda signaali ei tekita ka närtsinud taimed.
Elus puud ja rohttaimed aga tekitavad signaali ning Patty katsed näitavad, et tema loodud seade suudab ringpolariseeritud valgust edukalt tuvastada mitme kilomeetri kauguselt.
Ehkki see võib kõlada natuke jaburalt, on elusorganismide kaugtuvastamist uurivad teadlased sarnaseid süsteeme varemgi välja töötanud.
Patty leiab, et taoline tehnika võib tulevikus aidata uurijatel näiteks seirata põllumajanduskultuure lennukilt või satelliitidelt, kuid sellele võib leiduda ka märksa avaramaid rakendusi.
„Astrobioloogia kontekstis kujutab bioloogiliste molekulide ringpolarisatsioon endast jõulist biomarkerit,“ kirjutavad Patty ja kolleegid värskes teadustöös, mis pole küll veel läbinud eelretsenseerimist, kuid on esitatud avaldamiseks teadusajakirjale Astrobiology. „Võrdluses teiste pindmiste biosignatuuridega ei tekita abiootiline aine märkimisväärseid signaale ja ei anna seega ka valepositiivseid tulemusi.“
Tehnika rafineerimine ja selle suutlikkuse parendamine nõuab veel palju tööd, kuid põhimõtteliselt arvavad uurijad, et nende avastus võib kujuneda oluliseks verstapostiks astrobioloogia arenguloos.
„Meie tulemused toonitavad ringpolarisatsiooni potentsiaalset olulisust nii maavälise elu kaugtuvastamise meetodina kui ka väärtusliku kaugtuvastusviisina taimestiku leviku seiramiseks Maal,“ selgitas töörühm. „Järgmine oluline samm on nende tulemuste rakendamine eksoplanetaarsetes mudelites, mis hõlmavad realistlikke komponente nagu erilaadsed pinnad ja pilved, samas kui tulevikus läbi viidavad laboratoorsed uuringud peaksid jätkama antud tehnika mitmekülgsuse ja potentsiaali uurimist.“
Patty uurimuse ja dissertatsiooni täistekst on saadaval siin; töörühma värskeim uuring leidub veebilehel arXiv.org.
