لفترة طويلة ، كانت فكرة إيجاد الحياة في عوالم أخرى مجرد حلم الخيال العلمي. ولكن في عصرنا الحديث ، سرعان ما أصبح البحث عن الحياة مسعى عمليًا. الآن ، تتطلع بعض العقول في وكالة ناسا إلى البحث عن الحياة في عوالم أخرى ، ومعرفة كيفية البحث بشكل أكثر فعالية وكفاءة. يتمحور نهجهم حول شيئين: الأقمار الصناعية النانوية والموائع الدقيقة.
الحياة واضحة على الأرض. لكنها قصة مختلفة للعوالم الأخرى في نظامنا الشمسي. كوكب المريخ هو هدفنا الرئيسي الآن ، مع العمل الذي تقوم به MSL Curiosity. لكن Curiosity تحقق في كوكب المريخ لمعرفة ما إذا كانت الظروف على هذا الكوكب مواتية للحياة على الإطلاق. هناك احتمال أكثر إثارة هو العثور على حياة موجودة في عالم آخر: أي الحياة الموجودة الآن.
في ورشة عمل رؤية علوم الكواكب 2050 ، اجتمع خبراء في علوم الكواكب والتخصصات ذات الصلة لتقديم أفكار حول الخمسين سنة القادمة من الاستكشاف في النظام الشمسي. قدم فريق بقيادة ريتشارد كوين في مركز ناسا أميس للأبحاث (ARC) أفكارهم حول البحث عن حياة موجودة في العقود القليلة القادمة.
يعتمد عملهم على المسح العقدي "الرؤية والرحلات لعلوم الكواكب في العقد 2013-2022". يؤكد هذا المصدر ما يدركه معظمنا بالفعل: أن بحثنا عن الحياة يجب أن يركز على كوكب المريخ وما يسمى "عوالم المحيطات" في نظامنا الشمسي مثل إنسيلادوس ويوروبا. السؤال هو ، كيف سيبدو هذا البحث؟
أوجز كوين وفريقه تقنيتين يمكننا تركيز البحث حولهما.
يصنف الساتل النانوي كشيء يتراوح وزنه بين 1-10 كيلوجرام. يقدمون العديد من المزايا على التصاميم الأكبر.
أولاً ، إن كتلتها الصغيرة تحافظ على تكلفة إطلاقها منخفضة جدًا. في كثير من الحالات ، يمكن دعم السواتل النانوية عند إطلاق حمولة أكبر ، فقط لاستخدام أي سعة زائدة. يمكن صنع السواتل النانوية بثمن زهيد ، ويمكن تصميم وبناء العديد منها. وهذا سيسمح بإرسال أسطول من السواتل النانوية إلى نفس الوجهة.
معظم النقاش حول البحث عن مراكز الحياة حول الحرف الكبيرة أو الهبوط التي تهبط في مكان واحد ولديها حركة محدودة. يقوم المسبارون المريخون بعمل رائع ، ولكن يمكنهم فقط التحقق من مواقع محددة للغاية. بطريقة ما ، هذا يخلق نوعًا من خطأ أخذ العينات. من الصعب التعميم حول ظروف الحياة في عوالم أخرى عندما نأخذ عينات قليلة فقط من المواقع.
على الأرض ، الحياة في كل مكان. لكن الأرض هي أيضًا موطن للمتطرفين ، الكائنات الحية الموجودة فقط في المواقع المتطرفة التي يصعب الوصول إليها. فكر في الفتحات الحرارية في قاع المحيط أو الكهوف المظلمة العميقة. إذا كان هذا هو نوع الحياة الموجودة على العوالم المستهدفة في نظامنا الشمسي ، فهناك احتمال قوي بأننا سنحتاج إلى أخذ عينات من العديد من المواقع قبل العثور عليها. هذا شيء يتجاوز قدرات المتسابقين لدينا. يمكن أن تكون السواتل النانوية جزءًا من الحل. يمكن لأسطول منهم يحقق في عالم مثل إنسيلادوس أو أوروبا أن يسرع بحثنا عن الحياة الموجودة.
قامت وكالة ناسا بتصميم وبناء سواتل نانوية لأداء مجموعة متنوعة من المهام ، مثل إجراء تجارب الأحياء ، واختبار تقنيات الدفع والاتصالات المتقدمة. في عام 2010 ، نجحوا في نشر ساتل نانوي من ساتل ميكروي أكبر. إذا توسعت في هذه الفكرة ، يمكنك أن ترى كيف يمكن نشر أسطول صغير من السواتل النانوية في عالم آخر ، بعد وصوله إلى مركبة أكبر أخرى.
تتعامل الموائع الدقيقة مع الأنظمة التي تتعامل مع كميات صغيرة جدًا من السوائل ، عادةً على مقياس أقل من المليمتر. والفكرة هي بناء شرائح دقيقة تتعامل مع أحجام عينات صغيرة جدًا واختبارها في الموقع. عملت وكالة ناسا مع موائع جزيئية صغيرة في محاولة لتطوير طرق لرصد صحة رواد الفضاء في الرحلات الفضائية الطويلة ، حيث لا يمكن الوصول إلى المختبر. يمكن تصنيع رقائق ميكروفلويديك التي لها وظيفة واحدة أو وظيفتين فقط ، وتنتج واحدة أو اثنتين من النتائج.
من حيث البحث عن الحياة الموجودة في نظامنا الشمسي ، فإن الموائع الدقيقة تتناسب تمامًا مع السواتل النانوية. استبدل إمكانيات التشخيص الطبي لشريحة الموائع الدقيقة بآخر تشخيص بيولوجي ، ولديك جهاز صغير يمكن تركيبه على قمر صناعي صغير. بما أن رقاقات الموائع الدقيقة العاملة يمكن أن تكون صغيرة مثل المعالجات الدقيقة ، فيمكن تركيب مضاعفات منها.
"ستحد القيود التقنية حتمًا من المهام الروبوتية التي تبحث عن أدلة على الحياة في عدد قليل من التجارب المختارة." - ريتشارد كوين كوين وآخرون. آل.
عند دمجها مع السواتل النانوية ، توفر الموائع الدقيقة إمكانية تكرار نفس الاختبارات القليلة للحياة مرارًا وتكرارًا في مواقع متعددة. من الواضح أن هذا جذاب للغاية عندما يتعلق الأمر بالبحث عن الحياة. يشدد الفريق الذي يقف وراء الفكرة على أن نهجهم سيشمل البحث عن لبنات البناء البسيطة ، الجزيئات الحيوية المعقدة المشاركة في الكيمياء الحيوية الأساسية ، وكذلك الهياكل التي تتطلبها الحياة الخلوية من أجل الوجود. سيكون إجراء هذه الاختبارات في مواقع متعددة نعمة في البحث.
وقد تم بالفعل تطوير بعض التقنيات للبحث عن موائع جزيئية عن الحياة. يشير الفريق إلى أن العديد منهم قد قاموا بالفعل بمظاهرات ناجحة في مهام الجاذبية الصغرى مثل GeneSat و PharmaSat و SporeSat.
"إن الجمع بين أنظمة الموائع الدقيقة مع أجهزة الاستشعار الكيميائية والكيميائية الحيوية ومصفوفات أجهزة الاستشعار تقدم بعض الأساليب الواعدة للكشف عن الحياة الموجودة باستخدام منصات صغيرة الحمولة." - ريتشارد كوين كوين وآخرون. آل.
نحن بعيدون عن مهمة في أوروبا أو إنسيلادوس. لكن هذه الورقة كانت عن الرؤية المستقبلية للبحث عن حياة موجودة. ليس من السابق لأوانه أبدًا البدء في التفكير في ذلك.
هناك بعض العوائق الواضحة لاستخدام السواتل النانوية للبحث عن الحياة على إنسيلادوس أو أوروبا. تلك العوالم متجمدة ، والمحيطات تحت تلك القبعات الجليدية السميكة هي التي نحتاج إلى التحقيق فيها. بطريقة ما ، ستحتاج سواتلنا النانوية الصغيرة إلى اجتياز هذا الجليد.
أيضا ، السواتل النانوية لدينا الآن هي فقط: الأقمار الصناعية. وهي مصممة لتكون في مدار حول الجسم. كيف يمكن تحويلها إلى مستكشفين غواصين صغار في المحيطات؟
ليس هناك شك في أن شخصًا ما ، في مكان ما في وكالة ناسا ، يفكر بالفعل في ذلك.
إن الرؤية الشاملة لأسطول من المركبات الصغيرة ، لكل منها القدرة على تكرار التجارب الأساسية التي تبحث عن الحياة في مواقع متعددة ، هي رؤية سليمة. بالنسبة لكيفية حدوث ذلك ، سيتعين علينا الانتظار لنرى.
