Klorofilin, beta-karoten, melanin, kitin, selüloz, naringenin, kersetin – kulağa egzotik gelen bu tür biyolojik bileşikler, aşırı çevre koşullarına dayanan karasal organizmaların önemli bileşenleridir. Ekim 2014 ile Şubat 2016 arasında bu yedi molekül uzayda uzun süreli bir stres testine tabi tutuldu. Bu maddeler uzaydaki sert radyasyon koşullarında hayatta kalıyor mu? Aşırı sıcaklık farkları onları orada ne kadar kötü etkiliyor? Nasıl değişiyorlar? Ayrıca uzaktan kumandalı ölçüm aletleriyle Mars’ta da tanımlanabilirler mi? Uluslararası Uzay İstasyonu ISS’nin dış duvarındaki biyomoleküller 469 gün boyunca yoğun radyasyona ve 90 dakikada bir değişen gece ve gündüz döngüsüne maruz kaldı. Alman Havacılık ve Uzay Merkezi (DLR) liderliğindeki deneyin sonucu, Mars toprağındaki biyomoleküllerin neredeyse hiç değişmeden hayatta kalacağını, ancak her şeyden önce Raman spektroskopi yöntemi kullanılarak Mars’ta tanımlanabileceğini gösteriyor.
DLR Gezegen Araştırmaları Enstitüsü’nden Dr. Mickael Baqué, “Sonuçlarımız, sistematik olarak ölçülen ilk Raman imzaları, alçak Dünya yörüngesinde uzaya maruz kalan izole edilmiş biyomoleküllerin yarı parmak izleridir” diye açıklıyor. Hızlı ve tahribatsız bir ölçüm tekniği olan Raman spektroskopisini Mars’ta, özellikle de UV radyasyonundan korunan toprak altında yaşam izlerini aramak için kullanabileceğimizi doğruluyorlar.” Advances, BIOMEX deneyinin ölçümlerini ve sonuçlarını özetleyen bir çalışma yayınladı. BIOMEX’in açılımı ORGANİKmantık ve Meşek ESKİEXPOSE-R2 adı altında gruplanan dört deneyden biriydi. Deneyler, Avrupa Uzay Ajansı ESA ve Rus ajansı Roskosmos tarafından ISS’de ortaklaşa gerçekleştirildi. 18 Haziran 2016’da deneyden sonra ışıktan ve çevresel etkilerden korunan numuneler, bir Soyuz kapsülü içinde ESA astronotu Tim Peake ile birlikte Dünya’ya döndü. Değerlendirme, diğerleri arasında DLR’de gerçekleştirildi.
Mars’ta yaşam var mıydı ya da var mı?
Fosil organizmaları veya bugün hala diğer gök cisimlerinde yaşayan organizmaları aramak, mevcut gezegen araştırmalarının ana itici güçlerinden biridir. Şimdiye kadar, yaşamın yalnızca Dünya’da var olduğu biliniyordu, ancak yaşamın bir zamanlar Dünya’nın dış komşu gezegeni olan Mars’ta da geliştiği ve hatta belki de bugün orada var olduğu düşünülebilir. Üç ila dört milyar yıl önce Mars’ta su vardı, atmosfer bugünkünden daha yoğundu ve sıcaklıklar daha yüksekti. On yıl önce Gale kraterine inen Curiosity gezgini gibi gezici Mars robotları, tortul kayaçlarda karbon, hidrojen, oksijen, nitrojen, kükürt ve fosfor gibi yaşam için en önemli kimyasal elementlerin bulunduğunu gösterdi. Bununla birlikte, biyo-imza olarak adlandırılan yaşam izleri henüz keşfedilmemiştir. O zamanki BIOMEX deneyinin başkanı Uzay Deneysel Kullanıcı Merkezi’nden Dr. MUSC) DLR’nin Uzay Operasyonları ve Astronot Eğitim tesisinde. “Çünkü yaşam belirtilerini tespit edebilmek için, zorlu çevre koşullarının Mars’taki potansiyel organizmalara ve moleküler bileşenlerine ne yaptığını, ne kadar kararlı olduklarını veya UV sonucunda nasıl değişebileceklerini bilmemiz gerekiyor. radyasyon ve sonuç olarak ölçülen sinyal değişir.
Bazı organizmalar aşırı sever – Mars’taki gibi
Her şeyden önce, Mars’taki çok daha güçlü UV radyasyonu ve molekülleri iyonize eden bir radyasyon, aynı zamanda oksitleyici ortam ve gece ile gündüz arasındaki aşırı sıcaklık farkları, fosil veya mevcut organizmaları etkiler. Bu sadece yerde değil, aynı zamanda yüzeyin santimetre ila metre altında da olur. Bu nedenle, BIOMEX için, Dünya’daki yaşamın gelişiminin en başında olan ve Mars’ta milyarlarca kez var olan arkea, hücre çekirdeği olmayan tek hücreli organizmalar gibi birkaç yüz örnek için yedi tip molekül seçildi. yıl önce mümkün olduğuna inanılıyor. BIOMEX için seçilen biyomoleküller, ekstremofil organizmalar olarak adlandırılan kuraklık, soğuk, sıcak, UV radyasyonu gibi en aşırı koşullar altında hayatta kalabilen karasal organizmaların bir parçasıdır.
Dünya üzerindeki laboratuvar çalışmaları, bu tür biyomoleküllerin Raman spektroskopisi kullanılarak tanımlanabileceğini zaten göstermiştir (ayrıca aşağıdaki kutuya bakın). BIOMEX için, biyomoleküller Museum für Naturkunde Berlin’de geliştirilen veya regolith, simüle Mars toprağı ile karıştırılan iki farklı Mars analog materyaline uygulandı: daha çok katmanlı silikatlardan oluşan ve erken Mars’a karşılık gelen bir regolith ve diğeri. Mars Orta Çağlarında oluşan bir regolith’e daha çok benzeyen kükürtlü substrat. Numuneler daha sonra, Mars atmosferine tekabül eden bir “hava” içinde son derece şeffaf camın altında üç katman halinde çevrelendi veya vakumlandı, böylece yalnızca üst katman doğrudan uzay koşullarına maruz kaldı ve aşağıdaki iki katmanın biyomolekülleri korundu. Bir ölçüde ve altındaki örnekler Mars yüzeyini temsil etmektedir. BIOMEX, 24 Temmuz 2014’te Progress 56P ikmal görevinde fırlatıldı ve 22 Ekim 2014’te kozmonotlar Maxim Surayev ve Aleksandr Samokutyayev tarafından uzay istasyonunun Zvezda modülündeki koruyucu kapağı kaldırarak uzay koşullarına maruz bırakıldı.
ISS, BIOMEX için ideal platformdu
“ISS, yaklaşık 400 kilometre yükseklikte dünyanın yörüngesinde dönüyor. Oradaki UV radyasyonu Dünya’dakinden çok daha güçlü,” diye açıklıyor de Vera. “ISS, bu deney için ideal koşullar sundu, çünkü uzay koşulları, atmosfer tarafından Dünya’dakinden çok daha az korunan ve bu nedenle çok fazla UV radyasyonu alan Mars’taki duruma çok daha yakın.” BIOMEX’in bir kısmı, aynı biyomoleküllerin bir uzay simülasyonunda yarı-Mars koşulları altında tipik radyasyon koşullarına ve sıcaklık farklılıklarına maruz bırakıldığı, Köln’deki DLR Havacılık ve Uzay Tıbbı Enstitüsü’nde DLR bilim adamı Dr. Elke Rabbow liderliğindeki eşlik eden deneyden de biriydi. bölme. BIOMEX’in dönüşünden sonra, uzaydan alınan numuneler ile kara laboratuvarından alınan numuneler karşılaştırıldı.
Baqué, deneyden sonraki zorlu yıllara dönüp baktığında, “Veri değerlendirmesi çok karmaşıktı ve çok dikkatli bir şekilde yapılması gerekiyordu” diyor. “Raman spektrumundaki biyomoleküllerin imzalarına, demir içeren mineral hematit veya organik olmayan karbon gibi abiyotik maddelerin teşhis çizgileri eşlik ettiğinde ve bunları birbirinden ayırmak zorunda kaldığımızda özellikle zorlaştı. Ama sonunda Artık Mars’ta geçmiş veya mevcut yaşam arayışını gerçekten iyileştirebilecek sağlam bir sonuca sahibiz.” Beklendiği gibi, ultraviyole radyasyon, test düzenlemesinde yüzeyin üst kısmında yer alan ve doğrudan UV radyasyonuna maruz kalan tüm numunelerde Raman spektrum sinyallerini güçlü bir şekilde değiştirdi. Aşağıdaki numune setleri UV ışığından korunmuştur.
De Vera, “Bu bulgu, Mars yüzeyinin altında biyo-imzalar arayan Mars misyonları için çok önemli” diyor. “Bununla birlikte, doğrudan yüzeydeki biyo-imzaları Raman spektroskopisi için belirlemek daha zordur. Ancak günümüzde daha da uygun olan başka yöntemler de var.” Raman spektroskopisi şu anda NASA’nın 2021’den beri Jezero kraterinde faaliyet gösteren Mars 2020 görevinde ve Perseverance gezicisinde SuperCam ve SHERLOC deneyleriyle yürütülüyor. Ayrıca Rosalind Franklin gezgini ile Avrupa ExoMars görevinde kullanılacak. DLR bilim adamları da her iki görevde de yer alıyor.
BIOMEX, Raman spektroskopisi ile uzayda ve Mars benzeri bir ortamda açığa çıkan biyomolekülleri tespit etme yeteneğini gösterdi. Bu aynı zamanda dünya dışı ortamlarda spektroskopik biyo-imzaların birleştirilmiş, uzayda test edilmiş bir veritabanının temelini atıyor.
Gezegen Araştırmaları, Optik Sensör Sistemleri ve Havacılık Tıbbı için DLR Enstitülerine ve DLR tesisinde Uzay Uçuş Operasyonları ve Astronot Eğitimi için Kullanıcı Uzay Deneyleri Merkezine (MUSC) ek olarak, Robert Koch Enstitüsü, Doğa Tarihi Müzesi ve Almanya Berlin Teknik Üniversitesi, TH Wildau, Fraunhofer Hücre Tedavisi ve İmmünoloji Enstitüsü, GFZ Potsdam, Potsdam Üniversitesi ve Düsseldorf Heinrich Heine Üniversitesi yer almaktadır.
DLR Gezegen Araştırmaları Enstitüsü’nden Dr. Mickael Baqué, “Sonuçlarımız, sistematik olarak ölçülen ilk Raman imzaları, alçak Dünya yörüngesinde uzaya maruz kalan izole edilmiş biyomoleküllerin yarı parmak izleridir” diye açıklıyor. Hızlı ve tahribatsız bir ölçüm tekniği olan Raman spektroskopisini Mars’ta, özellikle de UV radyasyonundan korunan toprak altında yaşam izlerini aramak için kullanabileceğimizi doğruluyorlar.” Advances, BIOMEX deneyinin ölçümlerini ve sonuçlarını özetleyen bir çalışma yayınladı. BIOMEX’in açılımı ORGANİKmantık ve Meşek ESKİEXPOSE-R2 adı altında gruplanan dört deneyden biriydi. Deneyler, Avrupa Uzay Ajansı ESA ve Rus ajansı Roskosmos tarafından ISS’de ortaklaşa gerçekleştirildi. 18 Haziran 2016’da deneyden sonra ışıktan ve çevresel etkilerden korunan numuneler, bir Soyuz kapsülü içinde ESA astronotu Tim Peake ile birlikte Dünya’ya döndü. Değerlendirme, diğerleri arasında DLR’de gerçekleştirildi.
Mars’ta yaşam var mıydı ya da var mı?
Fosil organizmaları veya bugün hala diğer gök cisimlerinde yaşayan organizmaları aramak, mevcut gezegen araştırmalarının ana itici güçlerinden biridir. Şimdiye kadar, yaşamın yalnızca Dünya’da var olduğu biliniyordu, ancak yaşamın bir zamanlar Dünya’nın dış komşu gezegeni olan Mars’ta da geliştiği ve hatta belki de bugün orada var olduğu düşünülebilir. Üç ila dört milyar yıl önce Mars’ta su vardı, atmosfer bugünkünden daha yoğundu ve sıcaklıklar daha yüksekti. On yıl önce Gale kraterine inen Curiosity gezgini gibi gezici Mars robotları, tortul kayaçlarda karbon, hidrojen, oksijen, nitrojen, kükürt ve fosfor gibi yaşam için en önemli kimyasal elementlerin bulunduğunu gösterdi. Bununla birlikte, biyo-imza olarak adlandırılan yaşam izleri henüz keşfedilmemiştir. O zamanki BIOMEX deneyinin başkanı Uzay Deneysel Kullanıcı Merkezi’nden Dr. MUSC) DLR’nin Uzay Operasyonları ve Astronot Eğitim tesisinde. “Çünkü yaşam belirtilerini tespit edebilmek için, zorlu çevre koşullarının Mars’taki potansiyel organizmalara ve moleküler bileşenlerine ne yaptığını, ne kadar kararlı olduklarını veya UV sonucunda nasıl değişebileceklerini bilmemiz gerekiyor. radyasyon ve sonuç olarak ölçülen sinyal değişir.
Bazı organizmalar aşırı sever – Mars’taki gibi
Her şeyden önce, Mars’taki çok daha güçlü UV radyasyonu ve molekülleri iyonize eden bir radyasyon, aynı zamanda oksitleyici ortam ve gece ile gündüz arasındaki aşırı sıcaklık farkları, fosil veya mevcut organizmaları etkiler. Bu sadece yerde değil, aynı zamanda yüzeyin santimetre ila metre altında da olur. Bu nedenle, BIOMEX için, Dünya’daki yaşamın gelişiminin en başında olan ve Mars’ta milyarlarca kez var olan arkea, hücre çekirdeği olmayan tek hücreli organizmalar gibi birkaç yüz örnek için yedi tip molekül seçildi. yıl önce mümkün olduğuna inanılıyor. BIOMEX için seçilen biyomoleküller, ekstremofil organizmalar olarak adlandırılan kuraklık, soğuk, sıcak, UV radyasyonu gibi en aşırı koşullar altında hayatta kalabilen karasal organizmaların bir parçasıdır.
Dünya üzerindeki laboratuvar çalışmaları, bu tür biyomoleküllerin Raman spektroskopisi kullanılarak tanımlanabileceğini zaten göstermiştir (ayrıca aşağıdaki kutuya bakın). BIOMEX için, biyomoleküller Museum für Naturkunde Berlin’de geliştirilen veya regolith, simüle Mars toprağı ile karıştırılan iki farklı Mars analog materyaline uygulandı: daha çok katmanlı silikatlardan oluşan ve erken Mars’a karşılık gelen bir regolith ve diğeri. Mars Orta Çağlarında oluşan bir regolith’e daha çok benzeyen kükürtlü substrat. Numuneler daha sonra, Mars atmosferine tekabül eden bir “hava” içinde son derece şeffaf camın altında üç katman halinde çevrelendi veya vakumlandı, böylece yalnızca üst katman doğrudan uzay koşullarına maruz kaldı ve aşağıdaki iki katmanın biyomolekülleri korundu. Bir ölçüde ve altındaki örnekler Mars yüzeyini temsil etmektedir. BIOMEX, 24 Temmuz 2014’te Progress 56P ikmal görevinde fırlatıldı ve 22 Ekim 2014’te kozmonotlar Maxim Surayev ve Aleksandr Samokutyayev tarafından uzay istasyonunun Zvezda modülündeki koruyucu kapağı kaldırarak uzay koşullarına maruz bırakıldı.
ISS, BIOMEX için ideal platformdu
“ISS, yaklaşık 400 kilometre yükseklikte dünyanın yörüngesinde dönüyor. Oradaki UV radyasyonu Dünya’dakinden çok daha güçlü,” diye açıklıyor de Vera. “ISS, bu deney için ideal koşullar sundu, çünkü uzay koşulları, atmosfer tarafından Dünya’dakinden çok daha az korunan ve bu nedenle çok fazla UV radyasyonu alan Mars’taki duruma çok daha yakın.” BIOMEX’in bir kısmı, aynı biyomoleküllerin bir uzay simülasyonunda yarı-Mars koşulları altında tipik radyasyon koşullarına ve sıcaklık farklılıklarına maruz bırakıldığı, Köln’deki DLR Havacılık ve Uzay Tıbbı Enstitüsü’nde DLR bilim adamı Dr. Elke Rabbow liderliğindeki eşlik eden deneyden de biriydi. bölme. BIOMEX’in dönüşünden sonra, uzaydan alınan numuneler ile kara laboratuvarından alınan numuneler karşılaştırıldı.
Baqué, deneyden sonraki zorlu yıllara dönüp baktığında, “Veri değerlendirmesi çok karmaşıktı ve çok dikkatli bir şekilde yapılması gerekiyordu” diyor. “Raman spektrumundaki biyomoleküllerin imzalarına, demir içeren mineral hematit veya organik olmayan karbon gibi abiyotik maddelerin teşhis çizgileri eşlik ettiğinde ve bunları birbirinden ayırmak zorunda kaldığımızda özellikle zorlaştı. Ama sonunda Artık Mars’ta geçmiş veya mevcut yaşam arayışını gerçekten iyileştirebilecek sağlam bir sonuca sahibiz.” Beklendiği gibi, ultraviyole radyasyon, test düzenlemesinde yüzeyin üst kısmında yer alan ve doğrudan UV radyasyonuna maruz kalan tüm numunelerde Raman spektrum sinyallerini güçlü bir şekilde değiştirdi. Aşağıdaki numune setleri UV ışığından korunmuştur.
De Vera, “Bu bulgu, Mars yüzeyinin altında biyo-imzalar arayan Mars misyonları için çok önemli” diyor. “Bununla birlikte, doğrudan yüzeydeki biyo-imzaları Raman spektroskopisi için belirlemek daha zordur. Ancak günümüzde daha da uygun olan başka yöntemler de var.” Raman spektroskopisi şu anda NASA’nın 2021’den beri Jezero kraterinde faaliyet gösteren Mars 2020 görevinde ve Perseverance gezicisinde SuperCam ve SHERLOC deneyleriyle yürütülüyor. Ayrıca Rosalind Franklin gezgini ile Avrupa ExoMars görevinde kullanılacak. DLR bilim adamları da her iki görevde de yer alıyor.
BIOMEX, Raman spektroskopisi ile uzayda ve Mars benzeri bir ortamda açığa çıkan biyomolekülleri tespit etme yeteneğini gösterdi. Bu aynı zamanda dünya dışı ortamlarda spektroskopik biyo-imzaların birleştirilmiş, uzayda test edilmiş bir veritabanının temelini atıyor.
Gezegen Araştırmaları, Optik Sensör Sistemleri ve Havacılık Tıbbı için DLR Enstitülerine ve DLR tesisinde Uzay Uçuş Operasyonları ve Astronot Eğitimi için Kullanıcı Uzay Deneyleri Merkezine (MUSC) ek olarak, Robert Koch Enstitüsü, Doğa Tarihi Müzesi ve Almanya Berlin Teknik Üniversitesi, TH Wildau, Fraunhofer Hücre Tedavisi ve İmmünoloji Enstitüsü, GFZ Potsdam, Potsdam Üniversitesi ve Düsseldorf Heinrich Heine Üniversitesi yer almaktadır.