Lange tijd was het idee om leven op andere werelden te vinden slechts een sciencefictiondroom. Maar in onze moderne tijd wordt de zoektocht naar leven in snel tempo een praktische onderneming. Nu kijken sommige geesten van NASA vooruit naar de zoektocht naar leven op andere werelden en zoeken ze uit hoe ze effectiever en efficiënter kunnen zoeken. Hun aanpak is gericht op twee dingen: nanosatellieten en microfluïdica.
Het leven is duidelijk op aarde. Maar voor de andere werelden in ons zonnestelsel is het een ander verhaal. Mars is momenteel ons belangrijkste doelwit, met het werk dat MSL Curiosity doet. Maar Curiosity onderzoekt Mars om erachter te komen of de omstandigheden op die planeet ooit gunstig waren voor het leven. Een opwindender mogelijkheid is om het bestaande leven op een andere wereld te vinden: dat wil zeggen, het leven dat nu bestaat.
Tijdens de Planetary Science Vision 2050 Workshop kwamen experts in Planetary Science en aanverwante disciplines samen om ideeën te presenteren over de komende 50 jaar verkenning in het zonnestelsel. Een team onder leiding van Richard Quinn van het NASA Ames Research Center (ARC) presenteerde hun ideeën over de zoektocht naar het bestaande leven in de komende decennia.
Hun werk is gebaseerd op het decadale onderzoek 'Visie en reizen voor planetaire wetenschap in het decennium 2013-2022'. Die bron bevestigt wat de meesten van ons al weten: dat onze zoektocht naar leven gericht moet zijn op Mars en de zogenaamde "Ocean Worlds" van ons zonnestelsel zoals Enceladus en Europa. De vraag is, hoe zal die zoekopdracht eruit zien?
Quinn en zijn team schetsten twee technologieën waarop we onze zoektocht konden concentreren.
Een nanosatelliet wordt geclassificeerd als iets met een massa tussen 1-10 kg. Ze bieden verschillende voordelen ten opzichte van grotere ontwerpen.
Ten eerste houdt hun kleine massa de kosten voor het lanceren ervan zeer laag. In veel gevallen kunnen nanosatellieten worden meegenomen naar de lancering van een groter laadvermogen, gewoon om overtollige capaciteit op te gebruiken. Nanosatellieten kunnen goedkoop worden gemaakt en er kunnen veelvouden van worden ontworpen en gebouwd. Hierdoor zou een vloot van nanosatellieten naar dezelfde bestemming kunnen worden gestuurd.
Het grootste deel van de discussie over het zoeken naar leven draait om grote vaartuigen of landers die op één locatie landen en beperkte mobiliteit hebben. De Marsrovers doen geweldig werk, maar ze kunnen alleen zeer specifieke locaties onderzoeken. In zekere zin creëert dit een soort steekproeffout. Het is moeilijk te generaliseren over de levensomstandigheden op andere werelden wanneer we maar een klein handvol locaties hebben geproefd.
Op aarde is het leven overal. Maar de aarde is ook de thuisbasis van extremofielen, organismen die alleen bestaan op extreme, moeilijk bereikbare locaties. Denk aan thermische ventilatieopeningen op de oceaanbodem of diepe donkere grotten. Als dat het soort leven is dat bestaat op de doelwerelden in ons zonnestelsel, dan is de kans groot dat we veel locaties moeten bemonsteren voordat we ze kunnen vinden. Dat is iets dat de mogelijkheden van onze rovers te boven gaat. Nanosatellieten zouden een deel van de oplossing kunnen zijn. Een vloot van hen die een wereld als Enceladus of Europa onderzoeken, zou onze zoektocht naar het bestaande leven kunnen versnellen.
NASA heeft nanosatellieten ontworpen en gebouwd om verschillende taken uit te voeren, zoals het uitvoeren van biologie-experimenten en het testen van geavanceerde voortstuwings- en communicatietechnologieën. In 2010 hebben ze met succes een nanosatelliet ingezet van een grotere microsatelliet. Als je dat idee verder uitwerkt, kun je zien hoe een kleine vloot van nanosatellieten in een andere wereld zou kunnen worden ingezet, nadat ze daar op een ander groter vaartuig waren aangekomen.
Microfluidics houdt zich bezig met systemen die zeer kleine hoeveelheden vloeistof manipuleren, meestal op een schaal van minder dan een millimeter. Het idee is om microchips te bouwen die zeer kleine steekproefgroottes aankunnen en deze ter plaatse te testen. NASA heeft gewerkt met microfluïdica om te proberen manieren te ontwikkelen om de gezondheid van astronauten te bewaken tijdens lange ruimtereizen, waar geen toegang is tot een laboratorium. Er kunnen microfluïdische chips worden gemaakt die slechts één of twee functies hebben en slechts één of twee resultaten opleveren.
In termen van de zoektocht naar het bestaande leven in ons zonnestelsel, past microfluïdica natuurlijk bij nanosatellieten. Vervang de medische diagnostische mogelijkheden van een microfluïdische chip door een biomarker-diagnose en je hebt een klein apparaat dat op een kleine satelliet kan worden gemonteerd. Omdat functionerende microfluïdische chips zo klein kunnen zijn als microprocessors, kunnen er meerdere worden gemonteerd.
"Technische beperkingen zullen onvermijdelijk robotmissies die op zoek zijn naar bewijs van leven beperken tot enkele geselecteerde experimenten." - Richard.C.Quinn, et. al.
In combinatie met nanosatellieten biedt microfluïdica de mogelijkheid dat dezelfde paar tests voor het leven keer op keer op meerdere locaties worden herhaald. Dit is natuurlijk erg aantrekkelijk als het gaat om het zoeken naar leven. Het team achter het idee benadrukt dat hun aanpak zou bestaan uit het zoeken naar eenvoudige bouwstenen, de complexe biomoleculen die betrokken zijn bij de basale biochemie en ook de structuren die het cellulaire leven nodig heeft om te bestaan. Het uitvoeren van deze tests op meerdere locaties zou een zegen zijn in de zoektocht.
Sommige technologieën voor de microfluïdische zoektocht naar leven zijn al ontwikkeld. Het team wijst erop dat verschillende van hen al succesvolle demonstraties hebben gehad in microzwaartekrachtmissies zoals de GeneSat, de PharmaSat en de SporeSat.
"De combinatie van microfluïdische systemen met chemische en biochemische sensoren en sensorarrays biedt een aantal van de meest veelbelovende benaderingen voor detectie van bestaande levens met behulp van platforms met een kleine nuttige lading." - Richard.C.Quinn, et. al.
We zijn ver verwijderd van een missie naar Europa of Enceladus. Maar dit artikel ging over de toekomstvisie van de zoektocht naar het bestaande leven. Het is nooit te vroeg om daarover na te denken.
Er zijn enkele duidelijke obstakels om nanosatellieten te gebruiken om te zoeken naar leven op Enceladus of Europa. Die werelden zijn bevroren en het zijn de oceanen onder die dikke ijskappen die we moeten onderzoeken. Op de een of andere manier zouden onze kleine nanosatellieten door dat ijs moeten komen.
Ook zijn de nanosatellieten die we nu hebben precies dat: satellieten. Ze zijn ontworpen om in een baan rond een lichaam te draaien. Hoe konden ze worden omgevormd tot kleine, oceaan-onderzeeër-ontdekkingsreizigers?
Het lijdt geen twijfel dat iemand, ergens bij NASA, daar al over nadenkt.
De overkoepelende visie van een vloot van kleine vaartuigen, elk met de mogelijkheid om basisexperimenten te herhalen op zoek naar het leven op meerdere locaties, is een goede. Wat betreft hoe het eigenlijk uitpakt, we zullen moeten afwachten.
