By Життя на нашій планеті характеризується перевагою певних форм різних молекул над їхнім дзеркальним відбиттям. Наприклад, молекули ДНК завжди є “правообертовими”, натомість усі відомі форми життя для утворення білків використовують лише “лівообертові” амінокислоти. Таких преференцій зазвичай не виявляє нежива матерія. Базуючись на цій відмінності, науковці сконструювали прилад під назвою FlyPol, що використовує світло для стеження за життям рослин із гелікоптера, який швидко пролітає над землею на висоті понад кілометр – пише Конні Чанг у журналі Scientific American.
Коли світло відбивається від накопичення молекул з однаковою обертовістю, що звуться гомохіральними молекулами, його частина набуває кругової поляризації. Це означає, що вектор електричного чи магнітного поля відбитих світлових хвиль закручує штопор у тому напрямку, який збігається з рухом годинникових стрілок чи є протилежним до нього. FlyPol є спектрополяриметром, який вимірює, скільки світла піддається такій деформації, коли воно відбивається від освітлених сонцем площин. Кількість поляризованого в такий спосіб світла, видимого в певному діапазоні довжини хвилі, – це наче відбиток пальця, який демонструє не лише вид організму (трава, дерево чи водорості – FlyPol відкалібровано для рослин), але й деталі, що стосуються стану його здоров’я. Неживі джерела посилають сигнали про профіль без помітних характерних рис.
“Сигнал, який надходить від рослин, сильно залежить від молекулярної структури більшого масштабу”, – каже астробіолог із Бернського університету Лукас Патті, головний автор статті про FlyPol, яка нещодавно вийшла в часописі Astronomy & Astrophysics. Якщо рослина, наприклад, перебуває в стані стресу через посуху, то її клітинні оболонки можуть трохи “набухнути”, що проявляється в злегка сплюснутих піках напруги відбитого світла. Патті твердить, що ця технологія може допомогти оцінити стан здоров’я екосистем, що постраждали від кліматичних змін, вирубки лісів чи поширення агресивних видів.
Ще недавно стабільні вимірювання були можливими лише в контрольованих лабораторних умовах, оскільки стосувалися дуже невеликої частини виявленого світла. FlyPol дав змогу застосовувати лабораторну апаратуру в польових умовах. “Кажучи узагальнено, це насправді хороший результат, – говорить астрохімік із Массачусетського технологічного інституту Бретт Макгвір, який не брав участі в дослідженнях. – Науковці доволі переконливо демонструють, що можуть розрізняти простори, на яких є дуже багато живих організмів, від тих, де їх немає”.
Імовірно, найбільш привабливою в цьому методі є можливість використання його в майбутньому для пошуку життя на інших планетах. Окрім молекул, що їх утворюють живі організми, науковці зараз не знають жодних інших механізмів, які викликали б узгоджені світлові сигнали з круговою поляризацією. Хоч життя поза Землею могло б існувати й без гомохіральних молекул, наявність їх чітко вказувала б на щось живе. “Це один із небагатьох способів виявлення життя, який фактично не дає фальшиво позитивних результатів”, – каже Патті. Хоч і зауважує водночас, що потрібно подолати немалі перешкоди, поки цей метод детектування стане можливим.
На думку Сари Сігер, астрофізички з Массачусетського технологічного інституту, яка теж не брала участі в дослідженнях, у разі сканування поблизу Землі такий сигнал із планет, що обертаються навколо віддалених зірок, був би надзвичайно слабким. “Важко сказати, чи його можна було б отримати в наступній генерації телескопів, – каже вона. – Імовірно, через кілька генерацій”. Сігер все-таки вважає, що ця методологія й експеримент із вимірюванням флори в реальному світі є чудовим стартом для досліджень далеких світів у майбутньому.
Наразі наступні етапи охоплять тестування FlyPol на більшій кількості просторів, а також співпрацю в розробленні приладу для вимірювання сигналів від Землі з Міжнародної космічної станції. “З МКС просторова роздільність і надалі буде доволі високою”, – каже Патті. Тож можна очікувати, що у вимірюваннях над Амазонією ми отримаємо сильні сигнали, а над Антарктидою – слабкі.
