Полевые испытания Chemical Laptop на Mars Yard. «Ноутбук» установлен на тестовом ровере

Если нужно искать признаки жизни на других планетах, иных мирах, полезной может оказаться портативная система с большим количеством возможностей. Именно такую систему сейчас разрабатывают в NASA, называя ее «Химическим лептопом» (Chemical Laptop). На самом деле это миниатюрная химическая лаборатория, которая анализирует образцы с целью поиска соединений, которые связаны с живыми организмами. По словам разработчиков мини-лаборатории, на данный момент это самое функциональное и чувствительное устройство такого рода, первая система, способная определять наличие аминокислот и жирных кислот.

Наподобие трикодера из «Star Trek», Chemical Laptop является портативной лабораторией, которую исследователи надеются отправить на иную планету или спутник планеты — например, Марс или Европу. Размер лаборатории сравним с размером обычного ноутбука, только толщина системы намного больше, поскольку внутри должно быть место для размещения химических соединений и проведения химических анализов отобранных образцов. При этом лабораторию можно перепрограммировать на выполнение различных функций. Здесь есть определенные программы для проведения определенных анализов, например, поиск аминокислот и жирных кислот.

Аминокислоты — составные элементы белков, а жирные кислоты — ключевой компонент мембран клеток. Эти соединения не обязательно являются производной жизненных форм, но Chemical Laptop может определить разницу, и сказать, является ли наличие аминокислот или жирных кислот признаком жизни в определенном регионе, или эти соединения появились каким-то иным образом.

Аминокислоты могут иметь L-формы («левосторонние» формы) и D-формы («правосторонние» формы). Они являются зеркальным отражением, но состоят из одинаковых компонентов. Некоторые ученые считают, что жизнь на Земле использует только левосторонние формы аминокислот, поскольку так повелось изначально, на заре возникновения жизни на планете. Тем не менее, где-то могут существовать и жизненные формы, использующие правосторонние аминокислоты.

«Если тест обнаружит наличие и L и D -форм, причем в соотношении 50/50, можно с уверенностью заключить, что эти аминокислоты имеют небиологическое происхождение. Но если преобладают либо L, либо D фрмы, в этом случае можно говорить о попадании в „яблочко“. Это может служить доказательством существования жизни на других планетах», — считает один из создателей Chemical Laptop. Кстати, разработка метода, позволяющего отличить L от D формы одной и той же аминокислоты — сложная задача, с которой ученые справились.

Как это работает

Chemical Laptop оснащен аккумулятором, и для проведения анализа требует наличия жидкостного образца. Конечно, получить образец такого рода, например, на Марсе очень сложно. Поэтому была разработана технология «эспрессо-машины», которая помещает образец в пробирку с жидкой водой и нагревает до 100 градусов Цельсия. В воде останутся органические молекулы, если таковые присутствовали в образце. Sample Analysis at Mars (SAM) у Curiosity использует тот же метод, но без нагревания воды.

Как только жидкостный образец готов, устройство смешивает его с флуоресцентной краской, реагирующей на наличие аминокислот или жирных кислот. После этого образец поступает на микрочип внутри устройства, где аминокислоты и жирные кислоты могут быть разделены. В конце сепарационного канала размещен лазерный детектор. Лазер определяет, проходят ли по каналу жирные кислоты или аминокислоты.

Кроме того, внутри сепарационного канала микрочипа размещаются химические добавки. Некоторые из них реагируют только с L-аминокислотами, в то время, как другие — только с D-аминокислотами. После проведения анализа идет подсчет соотношения L и D-форм аминокислот.

Тестирование

В прошлом году исследователи провели испытания своей портативной лаборатории на тестовой площадке Mars Yard (модель поверхности Марса на Земле). Ученые установили Chemical Laptop на тестовом ровере.

Это был первый раз, когда система подверглась испытаниям. Для теста был выбран образец фогерита (Fougerite), минерала, который абсорбирует органические молекулы и может быть одним из факторов, которые привели к появлению жизни.

После этого чувствительность лаборатории была улучшена, так что Chemical Laptop стал определять даже меньшие количества аминокислот и жирных кислот. Сейчас инструмент способен зафиксировать присутствие указанных веществ в концентрации один на триллион. Сейчас тестируется новая лазерная система и новый детектор.

Следующий пункт испытаний — пустыня Атакама в Чили.