生命を検出し、他の世界のDNAをシーケンスできるローバーを構築する

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2015年、当時のNASAの主任科学者であるエレンストファンは、次のように述べています。火星と太陽系外での生命の過去(現在)の証拠を検索する予定の複数のミッションがあるため、これは非現実的な評価のようには思えません。

しかし、もちろん、生命の証拠を見つけることは簡単な仕事ではありません。汚染への懸念に加えて、極端な環境での運用に伴うや危険も存在します-太陽系の生命を探すことは確かに関係します。これらすべての懸念は、MITのChristopher Carrが主催する「生命検出のためのその場シーケンシングに向けて」というタイトルの新しいFISO会議で提起されました。

Carrは、MITの地球大気惑星科学局(EAPS)のリサーチサイエンティストであり、マサチューセッツ総合病院の分子生物学部のリサーチフェローでもあります。ほぼ20年間、彼は生命の研究と他の惑星でのその研究に専念してきました。したがって、なぜ彼は地球外ゲノム探索(SETG)装置の科学主任研究者(PI)でもあるのでしょう。

マリアT.ズーバー– MITのE. A.グリスウォルド地球物理学教授とEAPSの責任者– SETGを支える学際的グループには、MIT、カルテック、ブラウン大学、アーバード、クレアモントバイオソリューションズの研究者や科学者が含まれます。 NASAの支援を得て、SETGチームは、現場での生活をテストできるシステムの開発に取り組んできました。

地球外生命体の探索を紹介するカーは、基本的なアプローチを次のように説明しました。

「私たちはそれを知らないので、人生を探すことができました。しかし、私は人生から始めることが重要だと思います なので 私たちはそれを知っています–生命の特性と生命の特徴の両方を抽出し、私たちが知っているように、地球を超えた生命を探すという文脈で生命を探すべきかどうかを検討します。」

この目的に向けて、SETGチームは、in-situ生物学的試験における最近の進展を活用して、ロボットミッションで使用できる機器を作成しようとしています。これらの開発には、MinIONのようなポータブルDNA / RNAテストデバイスの作成や、Biomolecule Sequencerの調査が含まれます。ケイトルビン宇宙飛行士が2016年に行った今回は、国際宇宙ステーションに搭載された初めてのDNAシーケンシングでした。

これら、および今後のGenes in Spaceプログラム(ISSのクルーが現場でDNAサンプルのシーケンスと研究を行えるようにする)に基づいて、SETGチームは、DNAまたはRNAベースの生物を分離、検出、および分類できる機器の作成を目指しています地球外環境で。その過程で、科学者は、火星や太陽系の他の場所(存在する場合)の生命は地球上の生命に関連しているという仮説を検証することができます。

この仮説を打破するために、核酸塩基とリボース前駆体を含む複雑な有機物の合成は太陽系の歴史の初期に起こり、惑星がすべて形成された太陽系星雲内で行われたと広く受け入れられている理論です。その後、これらの有機物は、後期重爆撃期間中に、彗星や隕石によって複数の潜在的に居住可能なゾーンに運ばれた可能性があります。

リソパンセルミアとして知られているこの理論は、生命が彗星、小惑星、および小惑星(別名パンスペルミア)によって宇宙全体に分布しているという考えに少しひねりを加えたものです。地球と火星の場合、生命が関連している可能性があるという証拠は、一部には赤い惑星から地球にやってきたことが知られている隕石のサンプルに基づいています。これらはそれ自体、火星を襲い、最終的に地球に捕獲された噴出物を蹴り上げる小惑星の産物でした。

火星、ヨーロッパ、エンケラドスなどの場所を調査することにより、科学者は、生命を探す際に、より直接的なアプローチをとることもできます。カーが説明したように:

「主なアプローチは2つあります。最近特定された太陽系外惑星のいくつかを見て、間接的なアプローチを取ることができます。そして、ジェームズウェッブ宇宙望遠鏡やその他の地上の望遠鏡、宇宙ベースの望遠鏡を使用して、太陽系外惑星の大気の画像化を開始できる立場にあることを期待しています。 ] 現在まで。そして、それは私たちにハイエンドを与えるでしょう、それは多くの異なった潜在的な世界を見る能力を与えるでしょう。しかし、そこに行くことはできません。そして、私たちは、例えば、大気スペクトルを通じての間接的な証拠しか得られません。」

火星、エウロパ、エンケラドスは、すべてが生命を助長する(またはした)状態を示しているため、生命を見つける直接の機会を提供します。火星の表面にかつて液体の水があったという十分な証拠があるのに対し、エウロパとエンケラドスはどちらも地下に海があり、地質学的に活発であるという証拠を示しています。したがって、これらの世界へのあらゆる任務は、生命の証拠を見つけるために適切な場所を調べることを課せられます。

火星では、これは水循環が存在する場所を調べることに帰着し、おそらく多少の洞窟探査を伴うでしょう:

「私は最善の策は地下にアクセスすることだと思います。そして、これは非常に難しいです。私たちは、有機物を破壊する可能性のある宇宙放射線の到達範囲より下の領域を掘削するか、そうでなければアクセスする必要があります。そして一つの可能​​性は、新鮮なインパクトクレーターに行くことです。これらの衝撃クレーターは、放射線処理されていない材料を露出させる可能性があります。そして、たぶん私たちが行きたいかもしれない地域は、新たな衝撃クレーターがより深い地下ネットワークに接続できるどこかにあるでしょう-私たちはおそらく地下から出てくる物質にアクセスできるでしょう。それが、今日の火星での生命を見つけるためのおそらく私たちの最善の策だと思います。そして、私たちが見ることができる1つの場所は洞窟の中でしょう。たとえば、溶岩管やその他の種類の洞窟システムで、UV放射のシールドを提供し、火星表面のより深い領域へのアクセスも提供する可能性があります。」

エンケラドスのような「海の世界」について言えば、生命の兆候を探すには、過去に高い水柱が観測され、研究されてきた南極地方を探索する必要があるでしょう。エウロパでは、表面氷と内海との間に相互作用があるかもしれないスポットである「カオス領域」を探すことを含むでしょう。

これらの環境を探索することは、当然、いくつかの深刻なエンジニアリング上の課題をもたらします。まず第一に、汚染が確実に防止されるようにするには、広範な惑星の保護が必要になります。これらの保護は、誤検知を確実に回避するためにも必要です。別の天体でDNAのひずみを発見することよりも悪いことはありません。実際には、発射前にスキャナーに落ちたのは皮膚の薄片であることに気づくだけです!

そして、極端な環境でロボットミッションを操作することによってもたらされる困難があります。火星では、日射と砂嵐の問題が常にあります。しかし、ヨーロッパでは、木星の強烈な磁気環境によってもたらされる追加の危険があります。エンケラドスから来る水のプルームを探索することは、その時に惑星を通過する可能性が最も高いと思われるオービターにとっても非常に挑戦的です。

しかし、科学的なブレークスルーの可能性を考えると、そのような使命は痛みと苦痛の価値があります。天文学者が私たちの太陽系における生命の進化と分布についての理論をテストすることを可能にするだけでなく、重要な宇宙探査技術の開発を促進し、いくつかの深刻な商業的応用をもたらすことができます。

将来に目を向けると、合成生物学の進歩は、疾患の新しい治療法や、生体組織を3D印刷する機能(別名「バイオプリンティング」)につながると期待されています。また、骨密度の低下、筋萎縮、臓器や免疫機能の低下に対処することで、宇宙空間での人間の健康の確保にも役立ちます。そして、他の惑星での生命のために特別に設計された生物を成長させる能力があります(テラフォーミングと言えますか?)

その上、他の太陽系惑星の生命をその場で検索する機能は、科学者たちが何十年もの間苦労してきた燃えている質問に答える機会を提供します。要するに、炭素ベースの生命は普遍的ですか?これまでのところ、この質問に答えようとする試みはすべて理論的であり、主に間接的な方法を使用して、私たちが知っているように生命の兆候を探している「ぶら下がっている果物の品種」を伴いました。

地球以外の環境からの例を見つけることによって、私たちは、道のりで起こっている可能性のある「密接な出会い」に備えるために、いくつかの重要なステップを踏むことになります。

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