TRVPPINAPLES

Informazioni sull'Italia. Seleziona gli argomenti di cui vuoi saperne di più

Gli scienziati utilizzano una nuova tecnica per rilevare le impronte digitali della vita a distanza

A bordo dell’elicottero si trova lo strumento FlyPol, che è stato utilizzato per misurare le impronte biometriche dall’aria. Credito: per gentile concessione di Lucas Bate

Potrebbe essere una pietra miliare nel percorso verso la scoperta della vita su altri pianeti: gli scienziati guidati dall’Università di Berna e dal Centro nazionale di competenza nella ricerca (NCCR) PlanetS hanno scoperto una proprietà molecolare chiave di tutti gli esseri viventi da un elicottero che vola a diversi chilometri sopra la superficie terrestre. La tecnologia di misurazione potrebbe anche aprire opportunità per il telerilevamento della Terra.

Le mani sinistra e destra sono perfette immagini speculari l’una dell’altra. Ma qualunque sia il modo in cui vengono eseguiti i colpi di scena, non possono essere sovrapposti l’uno all’altro. Questo è il motivo per cui il guanto sinistro semplicemente non si adatta alla mano destra e alla mano sinistra. Nella scienza, questa proprietà è chiamata chiralità.

Diagramma dello spettrofotometro solare FlyPol

Illustrazione dello spettrofotometro FlyPol. Credito: Lucas Bate

Proprio come le mani, anche le molecole possono essere a spirale. In effetti, la maggior parte delle molecole nelle cellule degli organismi viventi, come il DNA, sono molecole chirali. A differenza delle mani, che di solito si trovano in coppia sinistra e destra, le particelle di vita si presentano quasi esclusivamente nella loro versione “sinistra” o “mano destra”. Sono la stessa cosa, dicono i ricercatori. Perché questo sia, non è ancora chiaro. Ma questo analogo molecolare è una caratteristica distintiva della vita, chiamata biofirma.

Elicottero FlyPol

L’elicottero con FlyPol a bordo decolla dall’aeroporto di Môtiers. Credito: per gentile concessione di Lucas Bate

Nell’ambito del progetto MERMOZ (vedi riquadro informativo sotto), un team internazionale guidato dall’Università di Berna e dal Centro nazionale per l’efficienza nella ricerca PlanetS del NCCR, è ora riuscito a rilevare questa firma da una distanza di due chilometri e una velocità di 70 chilometri orari. “Il grande progresso è che queste misurazioni sono state effettuate in una piattaforma che si muoveva, vibrava e che stavamo ancora rilevando queste impronte biometriche in pochi secondi”, afferma Jonas Kuhn, direttore del progetto MERMOZ presso l’Università di Berna e coautore del studio appena pubblicato sul Journal of Astronomy and Astrophysics.”.

Uno strumento che riconosce la materia vivente

“Quando la luce viene riflessa da un materiale biologico, una parte delle onde elettromagnetiche della luce viaggerà in senso orario o antiorario. Questo fenomeno è chiamato polarizzazione circolare ed è causato dalla simmetria del materiale biologico”, afferma il primo autore del studio Lucas Baty, ricercatore post-laurea PhD presso MERMOZ presso l’Università di Berna e membro del NCCR PlanetS, lumache di luce simili non sono prodotte dalla natura abiotica non vivente.

Strada in elicottero FlyPol

Percorso di volo in elicottero. Credito: © Google Earth

Tuttavia, misurare questa polarizzazione circolare è impegnativo. Il segnale è molto debole e in genere costituisce meno dell’uno percento della luce riflessa. Per misurarlo, il team ha sviluppato un dispositivo dedicato chiamato spettrometro. Consiste in una telecamera con lenti e ricevitori speciali in grado di separare la polarizzazione circolare dal resto della luce.

READ  La navicella spaziale della NASA scatta le prime foto ravvicinate della luna più grande di Giove da decenni | Giove

Ma anche con un dispositivo così delicato, fino a poco tempo fa erano impossibili nuovi risultati. “Solo 4 anni fa, potevamo rilevare il segnale solo da una distanza molto ravvicinata, circa 20 cm, e per farlo dovevamo monitorare lo stesso luogo per diversi minuti”, ricorda Lucas Bate. Ma i miglioramenti allo strumento apportati da lui e dai suoi colleghi consentono un rilevamento più rapido e stabile e la forza della firma persiste nella polarizzazione circolare anche con la distanza. Ciò ha reso il dispositivo adatto per le prime misurazioni di polarizzazione circolare atmosferica.

Spettri polari circolari

Spettri polari circolari di erba, alberi, aree urbane e acqua contenente alghe. Credito: © ESO, Astronomia e Astrofisica, Lucas Bate

Misure utili sulla Terra e nello spazio

Usando questo strumento aggiornato, chiamato FlyPol, mostrano che in pochi secondi dalle misurazioni, possono differenziare campi erbosi, foreste e aree urbane da un elicottero in rapido movimento. Le misurazioni mostrano facilmente la materia vivente che mostra segnali di polarizzazione caratteristici, mentre i metodi, ad esempio, non mostrano alcun segnale di polarizzazione circolare significativo. Con l’attuale configurazione, possono persino rilevare i segnali provenienti dalle alghe nei laghi.

Lucas Bate

Dr. Lucas Bate, NCCR PlanetS, Istituto di Fisica, Università di Berna. Credito: per gentile concessione di Lucas Bate

Dopo i loro test di successo, gli scienziati ora stanno cercando di andare ancora oltre. “Il prossimo passo che speriamo di fare è fare scoperte simili dalla Stazione Spaziale Internazionale (ISS), guardando la Terra. Questo ci permetterà di valutare la possibilità di rilevare biofirme a livello planetario. Questo passaggio sarà fondamentale per consentire la ricerca della vita dentro e fuori dal nostro sistema solare usando la polarizzazione. “, afferma il ricercatore principale e coautore di MERMOZ Brice-Olivier Demory, professore di astrofisica all’Università di Berna e membro di NCCR PlanetS.

Bryce Oliver Demore

Prof. Dr. Brice-Olivier Demory, Center for Space and Residential e NCCR PlanetS, Università di Berna. Credito immagine: © Universität Bern, Bild: Ramon Lehmann

Il monitoraggio sensibile di questi segnali di polarizzazione circolare non è importante solo per le future missioni di rilevamento della vita. Lucas Bate spiega: “Poiché il segnale è direttamente correlato alla composizione molecolare della vita e quindi al suo funzionamento, può anche fornire preziose informazioni complementari nel telerilevamento della Terra”. Può ad esempio fornire informazioni sulla deforestazione o sulle malattie delle piante. Potrebbe anche essere possibile implementare la polarizzazione circolare nel monitoraggio delle fioriture di alghe tossiche, dei coralli e degli effetti dell’acidificazione su di essi.

READ  La NASA rilascia una nuova splendida immagine del centro della Via Lattea

SAINT-EX – Trovare e caratterizzare gli esopianeti

Il gruppo di ricerca SAINT-EX (finanziato dal professor SNF Brice Olivier Demory) si concentra su:

  • Rilevamento di esopianeti temperati delle dimensioni della Terra (Osservatorio SAINT-EX),
  • Telerilevamento della vita nelle atmosfere/superfici dei pianeti (Mermoz),
  • Dispositivi per la diagnosi e la stadiazione dei tumori in vivo non invasivi (BrainPol).

Il progetto MERMOZ (Monitoring Plan for Surface Features Modern Amplified Features) mira a indagare se possiamo identificare e caratterizzare la vita terrestre dallo spazio, costruendo una libreria modulare di firme di caratteristiche di superficie utilizzando la spettrometria di telepolarizzazione completa di Stokes. In questo quadro, il nostro pianeta è considerato un proxy per altri corpi del sistema solare ed esopianeti.

MERMOZ è un progetto congiunto delle Università di Berna, Leiden e Delft (Paesi Bassi).
Lo studio di fattibilità del progetto è finanziato dal Center for Space and Habitat (CSH) e NCCR PlanetS.


NCCR PlanetS: ricerca su un pianeta Made in Switzerland

Nel 2014 il Fondo nazionale svizzero per la scienza ha assegnato all’Università di Berna il Centro nazionale di competenza nella ricerca (NCCR) PlanetS, che gestisce in collaborazione con l’Università di Ginevra.

Da quando ha partecipato al primo allunaggio nel 1969, l’Università di Berna ha partecipato a missioni spaziali per importanti organizzazioni spaziali, come ESA, NASA, ROSCOSMOS e JAXA. Attualmente co-guida la missione CHEOPS dell’Agenzia spaziale europea (ESA) con l’Università di Ginevra. Inoltre, i ricercatori di Berna sono tra i leader mondiali quando si tratta di modelli e simulazioni della formazione e dello sviluppo dei pianeti.

Con la scoperta del primo pianeta extrasolare, l’Università di Ginevra si è affermata come una delle istituzioni leader in questo campo. Ciò ha portato, ad esempio, alla costruzione e all’installazione dello spettrometro HARPS sul telescopio dell’ESO da 3,6 metri a La Silla nel 2003 sotto il comando di Ginevra. Questo è stato seguito dallo strumento ESPRESSO sul telescopio VLT dell’ESO a Paranal. Anche il Centro operativo scientifico CHEOPS si trova a Ginevra.

READ  Come viene impedito agli immigrati irregolari di prenotare i vaccini Covid

L’ETH di Zurigo e l’Università di Zurigo sono istituzioni partner di NCCR PlanetS. Scienziati dei campi dell’astrofisica, dell’elaborazione dei dati e delle scienze della Terra guidano progetti e danno importanti contributi alla ricerca NCCR PlanetS. Inoltre, l’ETH è leader mondiale nella strumentazione per vari osservatori e missioni spaziali.
NCCR PlanetS è organizzato nelle seguenti aree di ricerca:

  • Prime fasi della formazione del pianeta تكوينتكوين
  • Ingegneria, formazione ed evoluzione dei sistemi planetari
  • Atmosfera, superfici e pianeti interni
  • Determinare l’abitabilità dei pianeti.

Esplorazione spaziale a Berna: con l’élite mondiale dal primo sbarco sulla luna moon

Quando il secondo uomo, “Buzz” Aldrin, emerse dal modulo lunare il 21 luglio 1969, il suo primo compito fu quello di allestire l’esperimento Bern Solar Wind Formation (SWC), noto anche come “vela del vento solare”, impiantandolo in la Terra della Luna, fino a Prima della bandiera americana. Questo esperimento, pianificato ei risultati analizzati dal professor Dr. Johannes Gess e dal suo team dell’Istituto di fisica dell’Università di Berna, è stato il primo grande evento nella storia dell’esplorazione spaziale a Berna.

Da allora, l’esplorazione dello spazio a Berna è entrata nell’élite mondiale. L’Università di Berna partecipa a missioni spaziali per importanti organizzazioni spaziali, come ESA, NASA, ROSCOSMOS e JAXA. Attualmente co-guida la missione CHEOPS dell’Agenzia spaziale europea (ESA) con l’Università di Ginevra. Inoltre, i ricercatori di Berna sono tra i leader mondiali quando si tratta di modelli e simulazioni della formazione e dello sviluppo dei pianeti.

Il lavoro di successo del Dipartimento di ricerca spaziale e scienze planetarie (WP) dell’Istituto di fisica dell’Università di Berna è stato ulteriormente rafforzato dalla creazione di un centro di competenza universitario, il Centro per lo spazio e l’ambiente (CSH). Il Fondo nazionale svizzero per l’Università di Berna ha inoltre assegnato il Centro nazionale di competenza nella ricerca (NCCR) PlanetS, che gestisce in collaborazione con l’Università di Ginevra.


Riferimento: “Biological Footprints of Earth I. Airborne Tropical Spectroscopic Spectroscopic Detection of Phototrophic Life” di CHL Patty, J. G. Kuhn, P. H. Lambrev, S. Spadaccia, H. J. Hoeijmakers, C. Keller, W. Mulder, V. Pallichadath e O. Poch , f. Snik, D. M. Stam, A. Pommerol e B. O. Demory, accettati, Astronomia e astrofisica.
DOI: 10.1051 / 0004-6361 / 202140845