Нашей первой встречей с внеземной жизнью, скорее всего, будет не космический корабль, приземлившийся как в голливудских фильмах на лужайке Белого дома, а крошечные останки окаменелостей в породах далёких планет. Чтобы помочь исследователям в таких поисках, ученые из Гавайского университета в Маноа разработали портативное устройство Biofinder, позволяющее обнаружить органические остатки в окаменелостях возрастом в десятки миллионов лет.

Слева: окаменелость рыбы при обычном видимом свете. Справа: окаменелость, увиденная через Biofinder, с флуоресцирующим органическим материалом. Misra, et al., 2022/CC BY 4.0

Под воздействием различных видов света, включая ультрафиолетовое, инфракрасное и рентгеновское излучение, органические вещества в окаменелостях дают флуоресцентные сигналы, благодаря которым ученые могут исследовать и классифицировать музейные экспозиции. Адаптация таких технологий для использования в полевых условиях позволила бы обнаруживать биологические останки на фоне окружающих скал, однако до настоящего времени такие инструменты были слишком громоздки и сложны в управлении.

Теперь на помощь учёным пришел биолокатор Biofinder. Это устройство - гораздо более компактный прибор, который излучает лазер на ископаемые образцы и возбуждает флуоресценцию в органических материалах, в которых могут оставаться такие вещества, как аминокислоты, белки, липиды и микробы. Результаты снимаются на видео в реальном времени со скоростью 20 кадров в секунду, при этом малое время экспозиции позволяет блокировать дневной свет или люминесценцию небиологических минералов.

"Наш биолокатор является первой системой такого рода", - рассказывает главный конструктор прибора и ведущий автор проекта Анупам Мисра. "На сегодняшний день не известно других подобных инструментов, позволяющих идентифицировать мельчайшие количества биологических остатков на скальных породах. Кроме того, к дополнительным достоинствам Biofinder относится то, что он функционирует с расстояния в несколько метров, ведет видеосъемку и способен оперативно сканировать большие территории".

В рамках нового эксперимента специалисты протестировали Biofinder на окаменелостях рыб, датируемых 34-56 миллионами лет. Прибор успешно обнаружил биоостатки в образцах, что было успешно подтверждены анализом с использованием более крупного лабораторного оборудования.

"Существуют определенные нюансы относительно того, насколько быстро биоостатки замещаются минеральными веществами в процессе фоссилизации", - говорит Мисра. "Тем не менее, полученные данные еще раз доказывают, что биоостатки могут сохраняться миллионы лет, а наша методика биофлуоресцентной визуализации позволяет эффективно обнаруживать такие следы в условиях реального времени".

Такие технологии могут найти довольно важное применение в науке, вплоть до обнаружения признаков инопланетной жизни. Космические аппараты, такие как Curiosity и Perseverance, обнаружили множество доказательств того, что Марс когда-то был потенциально обитаемым, однако им до сих пор не удалось зафиксировать каких-либо явных признаков жизни, прошлой или настоящей. Возможно, причина в том, что у них просто не было соответствующих инструментов.

"Если бы наш биолокатор был установлен на ровере Марса или какой-либо другой планеты, мы смогли бы быстро исследовать большие территории, быстро изучая свидетельства древней жизни, причем даже в том случае, если бы организмы были маленькими и вымершим много миллионов лет назад", - говорит Мисра. "По нашему прогнозу, флуоресцентная визуализация сыграет важнейшую роль в будущих миссиях NASA по поиску органики и существованию жизни на других планетах и планетарных телах".

В данный момент команда подает заявку в НАСА, предлагая рассмотреть возможность использования Biofinder для будущих миссий. Результаты проведенного эксперимента были зарегистрированы в научном альманахе Nature Scientific Reports.

Источники: University of Hawaii at Manoa,  Journal Nature Scientific Reports.

(https://www.nature.com/articles/s41598-022-14410-8)
(https://www.soest.hawaii.edu/soestwp/announce/news/higp-developed-biofinder-advances-detection-of-extraterrestrial-life/)