PopularEditorialNew
BestОбсуждаемое

Biofinder обнаружит признаки внеземной жизни

06.08.2022, Изабель Дюме, physicsworld.com

image
Biofinder обнаружил биологические остатки в окаменелостях рыб. 
(a) Изображение окаменелости рыбы из формации Грин-Ривер в белом свете;
(b) Флуоресцентное изображение окаменелости рыбы, полученное с помощью Biofinder;
© Крупный план поперечного сечения ископаемой рыбы в белом свете;
(d) Флуоресцентное изображение, показывающее сильную био-флуоресценцию от рыбного оста
тка.
Credit: Misra, et al., 2022

Высокочувствительный прибор уловил сильные сигналы биофлуоресценции от окаменелостей организмов, которые погибли миллионы лет назад.

По словам разработчиков, новый Compact Color Biofinder (компактный цветной биоискатель) будет также удобен для обнаружения признаков жизни на других планетарных телах и, следовательно, может сыграть решающую роль в будущих миссиях NASA и других космических агентств.

Биологические материалы, такие как аминокислоты, белки, липиды и даже осадочные породы, излучают сигналы биофлуоресценции, которые можно обнаружить с помощью специальных камер. Compact Color Biofinder, разработанный Анупамом Мисрой из Гавайского института геофизики и планетологии в Школе наук и технологий об океане и земле Университета Ханоа в Маноа (SOEST), улучшает эти старые камеры, обнаруживая мельчайшие количества биологических материалов. оставшихся на камне. Он также может работать на расстоянии нескольких метров и быстро сканировать большие площади.

«Первая версия Biofinder была сделана с использованием большого чувствительного детектора ICCD [устройство с зарядовой связью]», — говорит Мисра. «Поскольку сигналы от этого прибора были очень сильными, я подумал, что можно использовать меньшую цветную CMOS-камеру. Благодаря чувствительным CMOS -детекторам для слабого освещения, доступным сегодня, это стало возможным».

Простой принцип работы

Принцип работы Biofinder прост, рассказывает Мисра Physics World. Вся биофлуоресценция имеет очень короткое время жизни, менее 20 наносекунд, поэтому система сначала освещает область с помощью расширенного импульсного лазерного луча с длиной импульса в несколько наносекунд. Затем CMOS-камера делает флуоресцентное изображение, используя самое короткое время экспозиции (1 мкс для современного детектора). Затем система ожидает следующего лазерного импульса, чтобы повторить измерение.

«Наш лазер запускает 20 лазерных импульсов в секунду, — объясняет Мисра. «Следовательно, система снимает изображения по 20 кадров в секунду и работает со скоростью видео». Он добавляет, что пределы обнаружения ниже уровня ppm [parts per million — частей на миллион] на целевом расстоянии в один метр.

Обнаружение биоостатков в окаменелостях рыб

В своей работе, подробно описанной в Nature Scientific Reports, Мисра и его коллеги изучали биоостатки в окаменелостях рыб из формации Грин-Ривер (Green River formation), которая датируется эпохой эоцена 56–33,9 млн. лет назад. Они обнаружили, что окаменелости все еще содержат значительное количество остатков, а это означает, что это органическое вещество не было полностью заменено минералами в процессе окаменения, даже по прошествии столь длительного времени.

Команда подкрепила результаты флуоресцентных изображений Biofinder измерениями с использованием ряда других методов, включая спектроскопию комбинационного рассеяния и ослабленного полного отражения с Фурье-преобразованием (ATR-FIR), сканирующую электронную микроскопию (SEM), энергодисперсионную рентгеновскую спектроскопию (SEM-EDS) и микроскопию визуализации времени жизни флуоресценции (FLIM).

image
Подтверждение наличия углерода и короткоживущей биофлуоресценции в окаменелостях рыб. 
(а) SEM-EDS анализ поперечного сечения окаменелости рыбы, показывающий, что окаменелость содержит значительное количество углерода по сравнению с матрицей породы. Каменная матрица богата кремнеземом и содержит больше кислорода, чем рыба. 
(b) FLIM-изображение поперечного сечения окаменелости, показывающее сильную биофлуоресценцию рыбы (показана в виде зелено-желтой области искусственного цвета) со временем жизни 2,7 нс.
C
red
it: Misra, et al., 2022

Результаты подтверждают, что биологические остатки могут сохраняться миллионы лет, говорит Мисра, и что биофлуоресцентная визуализация эффективна для обнаружения этих следов в реальном времени.

«Крайне необходимо для будущих миссий NASA»

Поиск жизни — существующей или вымершей — на других планетах является основной целью миссий по изучению планет, и исследователи надеются, что их технология однажды станет частью миссий, предназначенных для поиска биомаркеров в отдаленных мирах. Действительно, сейчас они подают заявку на получение космической квалификации своего инструмента.

«Если бы Biofinder был установлен на ровере на поверхности Марса или другой планеты, мы могли бы быстро сканировать большие площади, чтобы обнаруживать признаки прошлой жизни даже если организм был маленьким, и его было нелегко увидеть невооруженным глазом, и он был мертв уже давно. много миллионов лет, — говорит Мисра. — Мы ожидаем, что флуоресцентная визуализация будет иметь решающее значение в будущих миссиях NASA для обнаружения органических веществ и существования жизни на других планетарных телах».

image
Biofinder с батарейным питанием ищет образец окаменелости на расстоянии 50 см.
Credi
t
: Anupam Misra, UH SOEST.

Соавтор исследования Соня Дж. Роули добавляет, что возможности Biofinder также будут важны для программы NASA Planetary Protection, целью которой является обнаружение загрязняющих веществ, таких как земные микробы, на космических кораблях, а также любых внеземных биологических опасностей, которые могут возникнуть на обратном пути.

Статьи:
Biofinder detects biological remains in Green River fish fossils from Eocene epoch at video speed
Biofinder advances detection of extraterrestrial life
Compact Color Biofinder (CoCoBi): Fast, Standoff, Sensitive Detection of Biomolecules and Polyaromatic Hydrocarbons for the Detection of Life
New Instrument Could Spy Signs of Alien Life in Glowing Rocks

Перевод: Александр Тарлаковский (блог tay-ceti.space)
Оригинал: Biofinder could detect signs of extraterrestrial life

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

14

Это пользовательский материал, написанный участником сообщества, который не входит в состав редакции или администрации. Поддерживая авторов оценками, вы помогаете нашему сообществу развиваться.

Войдите, чтобы видеть ещё 11 комментариев, участвовать в обсуждении и не видеть рекламу.
Показать скрытые комментарии

Загружаем комментарии...

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам:

Отправить Отмена
[X]
Зарегистрируйтесь на сайте, чтобы не видеть рекламу, создавать и отслеживать темы, сохранять статьи в личные закладки и участвовать в обсуждениях
If you were unable to log in, try this link.