Die Idee, Leben auf anderen Welten zu finden, war lange Zeit nur ein Science-Fiction-Traum. In unserer heutigen Zeit wird die Suche nach dem Leben jedoch schnell zu einem praktischen Unterfangen. Jetzt schauen einige Köpfe bei der NASA auf die Suche nach Leben auf anderen Welten und finden heraus, wie sie effektiver und effizienter suchen können. Ihr Ansatz konzentriert sich auf zwei Dinge: Nanosatelliten und Mikrofluidik.
Das Leben auf der Erde ist offensichtlich. Für die anderen Welten in unserem Sonnensystem ist das eine andere Geschichte. Mars ist derzeit unser Hauptziel bei der Arbeit von MSL Curiosity. Aber Curiosity untersucht den Mars, um herauszufinden, ob die Bedingungen auf diesem Planeten jemals für das Leben günstig waren. Eine aufregendere Möglichkeit besteht darin, auf einer anderen Welt noch Leben zu finden: das Leben, das gerade existiert.
Auf dem Planetary Science Vision 2050 Workshop versammelten sich Experten der Planetary Science und verwandter Disziplinen, um Ideen für die nächsten 50 Jahre der Erforschung des Sonnensystems vorzustellen. Ein Team unter der Leitung von Richard Quinn vom NASA Ames Research Center (ARC) präsentierte seine Ideen zur Suche nach noch vorhandenem Leben in den nächsten Jahrzehnten.
Ihre Arbeit basiert auf der dekadischen Umfrage „Vision und Reisen für die Planetenforschung im Jahrzehnt 2013-2022“. Diese Quelle bestätigt, was die meisten von uns bereits wissen: Unsere Suche nach Leben sollte sich auf den Mars und die sogenannten „Ozeanwelten“ unseres Sonnensystems wie Enceladus und Europa konzentrieren. Die Frage ist, wie wird diese Suche aussehen?
Quinn und sein Team haben zwei Technologien vorgestellt, auf die wir unsere Suche konzentrieren können.
Ein Nanosatellit wird als etwas mit einer Masse zwischen 1-10 kg klassifiziert. Sie bieten mehrere Vorteile gegenüber größeren Designs.
Erstens hält ihre geringe Masse die Kosten für den Start sehr niedrig. In vielen Fällen können Nanosatelliten beim Start einer größeren Nutzlast huckepack genommen werden, um überschüssige Kapazität zu verbrauchen. Nanosatelliten können billig hergestellt werden, und mehrere von ihnen können gleich entworfen und gebaut werden. Dies würde es ermöglichen, eine Flotte von Nanosatelliten an dasselbe Ziel zu senden.
Der größte Teil der Diskussion um die Suche nach Leben dreht sich um große Fahrzeuge oder Lander, die an einem Ort landen und nur eingeschränkt mobil sind. Die Marsrover leisten großartige Arbeit, können jedoch nur ganz bestimmte Orte untersuchen. In gewisser Weise erzeugt dies eine Art Stichprobenfehler. Es ist schwierig, die Lebensbedingungen auf anderen Welten zu verallgemeinern, wenn wir nur eine kleine Handvoll Orte untersucht haben.
Auf der Erde ist das Leben überall. Die Erde ist aber auch die Heimat von Extremophilen, Organismen, die nur an extremen, schwer erreichbaren Orten existieren. Denken Sie an thermische Entlüftungsöffnungen am Meeresboden oder an dunkle Höhlen. Wenn dies die Art von Leben ist, die auf den Zielwelten in unserem Sonnensystem existiert, besteht die starke Möglichkeit, dass wir viele Orte untersuchen müssen, bevor wir sie finden. Das ist etwas, das über die Fähigkeiten unserer Rover hinausgeht. Nanosatelliten könnten Teil der Lösung sein. Eine Flotte von ihnen, die eine Welt wie Enceladus oder Europa untersucht, könnte unsere Suche nach noch vorhandenem Leben beschleunigen.
Die NASA hat Nanosatelliten entwickelt und gebaut, um eine Vielzahl von Aufgaben zu erfüllen, z. B. biologische Experimente durchzuführen und fortschrittliche Antriebs- und Kommunikationstechnologien zu testen. 2010 wurde erfolgreich ein Nanosatellit aus einem größeren Mikrosatelliten eingesetzt. Wenn Sie diese Idee erweitern, können Sie sehen, wie eine kleine Flotte von Nanosatelliten in einer anderen Welt eingesetzt werden kann, nachdem Sie dort mit einem anderen größeren Fahrzeug angekommen sind.
Die Mikrofluidik befasst sich mit Systemen, die sehr kleine Flüssigkeitsmengen manipulieren, normalerweise im Submillimeterbereich. Die Idee ist, Mikrochips für sehr kleine Probengrößen zu bauen und diese vor Ort zu testen. Die NASA hat mit Mikrofluidik zusammengearbeitet, um Möglichkeiten zur Überwachung der Gesundheit von Astronauten auf langen Weltraumreisen zu entwickeln, bei denen kein Zugang zu einem Labor besteht. Mikrofluidik-Chips können hergestellt werden, die nur eine oder zwei Funktionen haben und nur ein oder zwei Ergebnisse liefern.
In Bezug auf die Suche nach vorhandenem Leben in unserem Sonnensystem passt Mikrofluidik natürlich zu Nanosatelliten. Ersetzen Sie die medizinischen Diagnosefunktionen eines Mikrofluidik-Chips durch eine Biomarker-Diagnose, und Sie haben ein winziges Gerät, das auf einem winzigen Satelliten montiert werden kann. Da funktionierende Mikrofluidik-Chips so klein sein können wie Mikroprozessoren, können mehrere davon montiert werden.
"Technische Einschränkungen werden Robotermissionen, die nach Beweisen für das Leben suchen, unweigerlich auf einige ausgewählte Experimente beschränken." - Richard C. Quinn et al. al.
In Kombination mit Nanosatelliten bietet die Mikrofluidik die Möglichkeit, dass dieselben wenigen Lebensdauertests an mehreren Orten immer wieder wiederholt werden. Dies ist offensichtlich sehr attraktiv, wenn es um die Suche nach Leben geht. Das Team, das hinter der Idee steht, betont, dass ihr Ansatz die Suche nach einfachen Bausteinen, den komplexen Biomolekülen der grundlegenden Biochemie und den Strukturen beinhalten würde, die das zelluläre Leben benötigt, um zu existieren. Die Durchführung dieser Tests an mehreren Orten wäre ein Segen bei der Suche.
Einige der Technologien für die mikrofluidische Suche nach Leben wurden bereits entwickelt. Das Team weist darauf hin, dass einige von ihnen bereits erfolgreiche Demonstrationen in Mikrogravitationsmissionen wie dem GeneSat, dem PharmaSat und dem SporeSat durchgeführt haben.
"Die Kombination von Mikrofluidsystemen mit chemischen und biochemischen Sensoren und Sensorarrays bietet einige der vielversprechendsten Ansätze für die Erkennung vorhandener Lebensdauern mithilfe von Plattformen mit geringer Nutzlast." - Richard C. Quinn et al. al.
Wir sind weit weg von einer Mission nach Europa oder Enceladus. In diesem Artikel ging es jedoch um die Zukunftsvision der Suche nach noch vorhandenem Leben. Es ist nie zu früh, darüber nachzudenken.
Es gibt einige offensichtliche Hindernisse für die Verwendung von Nanosatelliten zur Suche nach Leben auf Enceladus oder Europa. Diese Welten sind gefroren und es sind die Ozeane unter diesen dicken Eiskappen, die wir untersuchen müssen. Irgendwie müssten unsere winzigen Nanosatelliten durch dieses Eis gelangen.
Auch die Nanosatelliten, die wir jetzt haben, sind genau das: Satelliten. Sie sind so konzipiert, dass sie sich im Orbit um einen Körper befinden. Wie könnten sie in winzige, hochseetauchende Tauchforscher verwandelt werden?
Es besteht kein Zweifel, dass jemand irgendwo bei der NASA bereits darüber nachdenkt.
Die übergreifende Vision einer Flotte kleiner Fahrzeuge, die jeweils grundlegende Experimente auf der Suche nach Leben an mehreren Orten wiederholen können, ist zutreffend. Wie es tatsächlich ausgeht, müssen wir abwarten.
