2021-08-05
 
科学家远程检测生命特征,这可能是探测其他行星生命之路上的一个里程碑
2021年08月05日   阅读量:5357

这可能是探测其他行星生命之路上的一个里程碑:伯尔尼大学和国家研究能力中心 (NCCR) 领导下的科学家们从一架直升机上探测到所有生物体的关键分子特性离地面数公里。测量技术还可以为地球遥感提供机会。


左手和右手几乎是彼此完美的镜像中国机器人网vrovro.com。但无论怎么扭曲,都无法叠加。这就是为什么左手套根本不适合右手以及适合左手的原因。在科学中,这种特性被称为手性。


就像手是手性的一样,分子也可以是手性的。事实上,生物体细胞中的大多数分子,如 DNA,都是手性的。然而,与通常成对出现的左手和右手不同,生命分子几乎完全以“左手”或“右手”版本出现。正如研究人员所说,它们是同手性的。为什么会这样,目前还不清楚。但这种分子同手性是生命的特征,即所谓的生物印记。


作为 MERMOZ 项目的一部分,由伯尔尼大学和国家研究能力中心 NCCR PlanetS 领导的国际团队现已成功地从 2 公里的距离以 70 公里的速度探测到了这一特征。伯尔尼大学的MERMOZ项目经理,刚刚发表在杂志上的研究的共同作者乔纳斯·库恩,天文学和天体物理学,说:“显著进步是这些测量在被移动的平台被执行,振动,我们仍然在几秒钟内检测到这些生物特征。”


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一种识别生物的仪器


“当光被生物物质反射时,光的一部分电磁波将以顺时针或逆时针螺旋传播。这种现象称为圆偏振,是由生物物质的同手性引起的。类似的光螺旋不是由非生物非生物产生的。 -活着的自然,”该研究的第一作者 Lucas Patty 说,他是伯尔尼大学的 MERMOZ 博士后研究员,也是 NCCR PlanetS 的成员,


然而,测量这种圆极化具有挑战性。信号非常微弱,通常只占反射光的不到 1%。为了测量它,该团队开发了一种称为分光偏振计的专用设备。它由配备特殊镜头和接收器的相机组成,能够将圆偏振光与其余光分开。


然而,即使使用这种精心设计的设备,直到最近才可能获得新的结果。“就在 4 年前,我们只能从非常近的距离(大约 20 厘米)检测到信号,并且需要在同一地点观察几分钟才能做到这一点,”卢卡斯·帕蒂回忆道。但是对他和他的同事制造的仪器进行了升级,可以实现更快、更稳定的检测,并且圆偏振信号的强度即使在距离上也能保持。这使得该仪器适合首次空中圆极化测量。


在地球和太空中的有用测量


使用这种被称为 FlyPol 的升级仪器,他们证明了只需几秒钟的测量,他们就可以通过快速移动的直升机区分草地、森林和城市地区。测量结果很容易显示生物体呈现出特征极化信号,而例如道路,则没有显示出任何明显的圆极化信号。使用当前的设置,它们甚至能够检测来自湖泊中藻类的信号。


在成功测试之后,科学家们现在希望走得更远。“我们希望采取的下一步是从国际空间站 (ISS) 进行类似的探测,俯视地球。这将使我们能够评估行星尺度生物特征的可探测性。这一步将决定性地使使用极化寻找太阳系内外的生命,”MERMOZ 首席研究员和合著者、伯尔尼大学天体物理学教授、NCCR PlanetS 成员 Brice-Olivier Demory 说。


对这些圆偏振信号的灵敏观察不仅对未来的生命探测任务很重要。Lucas Patty 解释说:“由于信号与生命的分子组成及其功能直接相关,因此它还可以在地球遥感中提供有价值的补充信息。” 例如,它可以提供有关森林砍伐或植物病害的信息。甚至有可能在监测有毒藻华、珊瑚礁及其酸化效应时实施圆极化。


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