Kredit gambar: CMU
Ekspedisi Mars saat ini meningkatkan kemungkinan menggiurkan bahwa mungkin ada kehidupan di suatu tempat di planet merah. Tetapi bagaimana misi di masa depan akan menemukannya? Sebuah sistem yang dikembangkan oleh para ilmuwan Carnegie Mellon dapat memberikan jawabannya.
Pada bulan ke-36 Lunar dan Planetary Science Conference di Houston minggu ini (14-18 Maret), ilmuwan Carnegie Mellon, Alan Wagoner, mempresentasikan hasil kinerja sistem deteksi kehidupan baru-baru ini di Gurun Atacama di Chili, di mana ia menemukan lumut yang tumbuh dan koloni bakteri. Ini menandai pertama kalinya teknologi otomatis berbasis penjelajah telah digunakan untuk mengidentifikasi kehidupan di wilayah yang keras ini, yang berfungsi sebagai test bed untuk teknologi yang dapat digunakan dalam misi Mars di masa depan.
"Sistem deteksi kehidupan kami bekerja sangat baik, dan sesuatu seperti itu pada akhirnya memungkinkan robot untuk mencari kehidupan di Mars," kata Wagoner, anggota tim proyek "Life in the Atacama" dan direktur Pusat Pencitraan Biosensor Molekuler dan Pusat Pencitraan di Sekolah Tinggi Ilmu Pengetahuan Carnegie Mellon.
Musim lapangan "Life in the Atacama" 2004 - dari Agustus hingga pertengahan Oktober - adalah fase kedua dari program tiga tahun yang tujuannya adalah untuk memahami bagaimana kehidupan dapat dideteksi oleh penjelajah yang dikendalikan oleh tim ilmu pengetahuan jarak jauh. . Proyek ini merupakan bagian dari Program Sains dan Teknologi Astrobiologi NASA untuk Menjelajahi Planet, atau ASTEP, yang berkonsentrasi pada mendorong batas-batas teknologi di lingkungan yang keras.
David Wettergreen, profesor peneliti di Institut Robotika Carnegie Mellon, memimpin pengembangan rover dan investigasi lapangan. Nathalie Cabrol, seorang ilmuwan planet di NASA Ames Research Center dan SETI Institute, memimpin penyelidikan sains.
Kehidupan nyaris tidak terdeteksi di sebagian besar wilayah Atacama, tetapi instrumen penjelajah mampu mendeteksi lumut dan koloni bakteri di dua wilayah: wilayah pesisir dengan iklim yang lebih lembab dan interior, wilayah yang sangat gersang, kurang ramah terhadap kehidupan.
“Kami melihat sinyal yang sangat jelas dari klorofil, DNA, dan protein. Dan kami dapat mengidentifikasi secara visual bahan biologis dari gambar standar yang diambil oleh bajak, ”kata Wagoner.
“Secara keseluruhan, keempat bukti ini adalah indikator kuat kehidupan. Sekarang, temuan kami sedang dikonfirmasi di lab. Sampel yang dikumpulkan di Atacama diperiksa, dan para ilmuwan menemukan bahwa mereka berisi kehidupan. Lumut dan bakteri dalam sampel sedang tumbuh dan menunggu analisis. "
Wagoner dan rekan-rekannya telah merancang sistem deteksi kehidupan yang dilengkapi untuk mendeteksi sinyal fluoresensi dari bentuk kehidupan yang jarang, termasuk yang berukuran milimeter. Imager fluoresensi mereka, yang terletak di bawah bajak, mendeteksi sinyal dari kehidupan berbasis klorofil, seperti cyanobacteria dalam lumut, dan sinyal fluoresen dari serangkaian pewarna yang dirancang untuk menyala hanya ketika mereka mengikat asam nukleat, protein, lipid atau karbohidrat semua molekul kehidupan.
"Kami tidak tahu metode jarak jauh lainnya yang mampu mendeteksi mikroorganisme tingkat rendah dan memvisualisasikan tingkat tinggi yang tergabung dalam biofilm atau koloni," kata Gregory Fisher, ilmuwan pencitraan proyek.
“Imager fluoresens kami adalah sistem pencitraan pertama yang bekerja di siang hari sementara di bawah naungan bajak. Penjelajah menggunakan energi matahari untuk beroperasi sehingga perlu melakukan perjalanan pada siang hari. Sering kali, gambar yang kami ambil hanya dapat mengungkapkan sinyal redup. Sinar matahari apa pun yang bocor ke kamera pencitraan fluoresensi konvensional akan mengaburkan sinyalnya, ”kata Wagoner.
“Untuk menghindari masalah ini, kami merancang sistem kami untuk merangsang pewarna dengan kilatan cahaya intensitas tinggi. Kamera hanya terbuka selama blitz itu, jadi kami dapat menangkap sinyal fluoresensi yang kuat selama eksplorasi siang hari, ”kata Shmuel Weinstein, manajer proyek.
Selama misi, tim ilmu pengetahuan jarak jauh yang berlokasi di Pittsburgh menginstruksikan operasi penjelajah. Tim darat di lokasi mengumpulkan sampel yang dipelajari oleh penjelajah untuk dibawa kembali untuk pemeriksaan lebih lanjut di laboratorium. Pada hari-hari biasa di lapangan, penjelajah mengikuti jalur yang ditentukan hari sebelumnya oleh tim sains operasi jarak jauh. Bajak berhenti sesekali untuk melakukan inspeksi permukaan terperinci, secara efektif menciptakan "selimut makroskopik" data geologis dan biologis dalam panel terpilih 10 x 10 sentimeter. Setelah rover berangkat dari suatu daerah, tim darat mengumpulkan sampel yang diperiksa oleh rover.
“Berdasarkan temuan rover di lapangan dan tes kami di laboratorium, tidak ada satu pun contoh rover yang memberikan hasil positif palsu. Setiap sampel yang kami uji mengandung bakteri, ”kata Edwin Minkley, direktur Pusat Bioteknologi dan Proses Lingkungan di Departemen Ilmu Biologi.
Minkley sedang melakukan analisis untuk menentukan karakteristik genetik dari bakteri yang ditemukan untuk mengidentifikasi berbagai spesies mikroba yang ada dalam sampel. Dia juga sedang menguji sensitivitas bakteri terhadap radiasi ultraviolet (UV). Satu hipotesis adalah bahwa bakteri mungkin memiliki resistensi UV yang lebih besar karena mereka terpapar radiasi UV ekstrim di lingkungan gurun. Menurut Minkley, karakterisasi ini juga dapat menjelaskan mengapa sebagian besar bakteri dari situs yang paling kering berpigmen "merah, kuning atau merah muda" ketika mereka tumbuh di laboratorium.
Fase pertama proyek dimulai pada tahun 2003 ketika robot bertenaga surya bernama Hyperion, juga dikembangkan di Carnegie Mellon, dibawa ke Atacama sebagai tempat uji penelitian. Para ilmuwan melakukan percobaan dengan Hyperion untuk menentukan desain, perangkat lunak, dan instrumentasi optimal untuk robot yang akan digunakan dalam percobaan yang lebih luas yang dilakukan pada tahun 2004 dan pada tahun 2005. Zo ?, bajak yang digunakan pada musim lapangan 2004, adalah hasil dari pekerjaan itu . Pada tahun terakhir proyek, rencana menyerukan Zo ?, dilengkapi dengan berbagai instrumen, untuk beroperasi secara mandiri saat menempuh 50 kilometer selama periode dua bulan.
Tim ilmu pengetahuan, yang dipimpin oleh Cabrol, terdiri dari ahli geologi dan ahli biologi yang mempelajari Bumi dan Mars di institusi termasuk Pusat Penelitian Ames NASA dan Pusat Antariksa Johnson, Institut SETI, Jet Propulsion Laboratory, Universitas Tennessee, Carnegie Mellon, Universidad Catolica del Norte (Chili), Universitas Arizona, UCLA, Survei Antartika Inggris, dan Sekolah Penelitian Internasional Ilmu Pengetahuan Planet (Pescara, Italia).
Proyek Life in the Atacama didanai dengan hibah tiga tahun, $ 3 juta dari NASA untuk Lembaga Robotika Carnegie Mellon. William "Red" Whittaker adalah penyelidik utama. Wagoner adalah penyelidik utama untuk proyek pendamping dalam instrumen pendeteksi kehidupan, yang mengumpulkan hibah $ 900.000 terpisah dari NASA.
Sumber Asli: Rilis Berita CMU
