Ключевое свойство жизни обнаружено на большой высоте

Поднимите руки перед лицом. Для большинства людей они будут зеркальными копиями друг друга: вы можете держать их ладонью к ладони, и они совпадут, но вы не сможете наложить их друг на друга.

Молекулы также демонстрируют эту направленность, или хиральность. Они структурированы в двух зеркальных, несовмещаемых формах. И это удивительная причуда жизни: почти все биомолекулы работают только в одной из двух своих форм.

Природные аминокислоты – строительные блоки белков – почти всегда левосторонние, или левосторонние. С другой стороны, природные сахара, подобные тем, которые составляют РНК и ДНК, почти всегда являются правосторонними, или правосторонними. Если заменить любую из этих молекул другой формой, вся система разрушается.

Эта особенность называется гомохиральностью. Мы не знаем, почему это происходит, но считается, что это ключевое свойство жизни. А еще в 2021 году ученые обнаружили молекулярную гомохиральность у вертолета, летевшего со скоростью 70 километров в час (43,5 миль в час) на высоте 2 километра (1,2 мили).

Зачем им это делать? , ты спрашиваешь? Чтобы посмотреть, сможем ли мы обнаружить молекулярную гомохиральность на других планетах в поисках внеземной жизни.

Даже здесь, на Земле, возможность измерить этот сигнал с высоты была бы полезна, поскольку она может раскрыть информацию о здоровье растений.

«Когда свет отражается биологической материей, часть электромагнитных волн света будет распространяться по спирали по часовой стрелке или против часовой стрелки», — объяснил физик Лукас Пэтти из Бернского университета в Швейцарии в июне 2021 года. .

«Это явление называется круговой поляризацией и вызвано гомохиральностью биологической материи. Подобные спирали света не производятся абиотической неживой природой».

Как и следовало ожидать Однако этот сигнал чрезвычайно слаб. Круговая поляризация растительности составляет менее 1 процента отраженного света.

Один тип приборов, который может обнаружить сигнал поляризованного света, называется спектрополяриметром, который использует специальные датчики для отделения поляризованной фракции.

В течение нескольких лет Пэтти и его команда работали над высокочувствительным спектрополяриметром для обнаружения круговой поляризации растительности. Названный TreePol, он мог точно обнаруживать круговую поляризацию на расстоянии нескольких километров.

Затем они адаптировали TreePol для полета, установив модернизированные спектрографы и добавив контроль температуры для оптики. Эта новая конструкция называется FlyPol.

Когда Пэтти и его команда поднялись в воздух над Валь-де-Травер и Ле-Локлем в Швейцарии с помощью FlyPol, улучшения, предлагаемые этими обновлениями, сразу стали очевидны.

«Значительным достижением является то, что эти измерения были выполнены на платформе, которая двигалась и вибрировала, и что мы все еще обнаруживали эти биосигнатуры за считанные секунды», — сказал астроном Йонас Кюн из Бернского университета и MERMOZ. проект (Мониторинг планетарных поверхностей с помощью современных поляриметрических характеристик).

Дело не только в том, что FlyPol мог изолировать сигнал круговой поляризации и отличать его от абиотических поверхностей, таких как асфальтированные дороги. Команда могла бы использовать его, чтобы различать различные типы растительности, такие как трава, леса и даже водоросли в озерах — и все это с быстро движущегося вертолета.

Это может открыть совершенно новый способ мониторинга здоровье различных растительных экосистем и, возможно, даже коралловых рифов, говорят исследователи. Но они еще не закончили его доработку. Они хотят вывести его на скорость примерно 27 580 км/ч и на высоту 400 километров — на низкую околоземную орбиту.

«Следующим шагом, который мы надеемся сделать, является проведение аналогичных исследований с Международной космической станции. (МКС), смотрящая на Землю», — сказал астрофизик Брайс-Оливье Демори из Бернского университета и MERMOZ.

На такой высоте разрешение будет не таким хорошим — может быть, от 6 до 7 километров. – но это сможет помочь исследователям усовершенствовать их спектрополяриметр и увидеть, насколько хорошо он работает в более экстремальных масштабах.

«Это позволит нам оценить обнаруживаемость биосигнатур планетарного масштаба. Этот шаг быть решительными, чтобы обеспечить поиск жизни в нашей Солнечной системе и за ее пределами с использованием поляризации», — сказал Демори.

Исследование опубликовано в журнале Astronomy & Astrophysicals.

Версия этой статьи была впервые опубликована в июне 2021 года.