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Biofinder pourrait détecter des signes de vie extraterrestre

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Biofinder a détecté des résidus biologiques dans des fossiles de poissons. (Autorisation : Misra, et al., 2022)

Un instrument très sensible a capté de puissants signaux de biofluorescence provenant d’organismes fossilisés qui ont péri il y a des millions d’années. Selon ses développeurs, le nouveau Compact Color Biofinder serait tout aussi utile pour détecter des signes de vie sur d'autres corps planétaires et pourrait donc jouer un rôle essentiel dans les futures missions de la NASA et d'autres agences spatiales.

Les matériaux biologiques tels que les acides aminés, les protéines, les lipides et même les roches sédimentaires émettent tous des signaux de biofluorescence qui peuvent être détectés à l'aide de caméras spéciales. Le Compact Color Biofinder, développé par Anupam Misra du Institut hawaïen de géophysique et de planétologie au École UH Manoa des sciences et technologies de l'océan et de la terre (SOEST), améliore ces anciennes caméras en détectant des quantités infimes de bio-résidus accrochés aux roches. Il peut également fonctionner à une distance de plusieurs mètres et scanner rapidement de grandes zones.

"La première version de Biofinder a été réalisée à l'aide d'un détecteur ICCD [dispositif à couplage de charge intensifié] à grande sensibilité", explique Misra. « Comme les signaux émis par cet instrument étaient très puissants, j'ai pensé qu'une caméra CMOS couleur plus petite pourrait être utilisée. Grâce aux détecteurs CMOS sensibles à faible luminosité disponibles aujourd’hui, cela est désormais possible.

Principe de fonctionnement simple

Le principe de fonctionnement de Biofinder est simple, explique Misra Monde de la physique. Toute biofluorescence a une durée de vie très courte, inférieure à 20 nanosecondes, de sorte que le système éclaire d'abord une zone à l'aide d'un faisceau laser pulsé étendu avec une largeur d'impulsion de quelques nanosecondes. La caméra CMOS prend ensuite une image de fluorescence en utilisant le temps d'exposition le plus court (1 µs pour le détecteur actuel). Le système attend ensuite la prochaine impulsion laser pour répéter la mesure.

« Notre laser déclenche 20 impulsions laser en une seconde », explique Misra. "Par conséquent, le système prend 20 images par seconde et fonctionne à la vitesse de la vidéo." Les limites de détection sont inférieures aux niveaux ppm à une distance cible d'un mètre, ajoute-t-il.

Détection des biorésidus dans les fossiles de poissons

Dans leur travail, qu'ils détaillent dans Nature Scientific Reports, Misra et ses collègues ont étudié les bio-résidus dans les fossiles de poissons du Formation de la rivière Verte, qui date de l'ère Éocène il y a 56 à 33.9 millions d'années. Ils ont découvert que les fossiles contiennent encore des quantités considérables de résidus, ce qui implique que cette matière organique n'a pas été entièrement remplacée par des minéraux au cours du processus de fossilisation, même après une si longue période.

L'équipe a étayé les résultats de l'imagerie de fluorescence Biofinder par des mesures utilisant une gamme d'autres techniques, notamment les spectroscopies Raman et infrarouge à transformée de Fourier à réflexion totale atténuée (ATR-FIR), la microscopie électronique à balayage (MEB), la spectroscopie à rayons X à dispersion d'énergie. (SEM-EDS) et microscopie d'imagerie à vie par fluorescence (FLIM).

Les résultats confirment que les résidus biologiques peuvent survivre des millions d’années, explique Misra, et que l’imagerie par biofluorescence est efficace pour détecter ces traces de résidus en temps réel.

« Critique dans les futures missions de la NASA »

La recherche de la vie – qu’elle soit existante ou disparue – sur d’autres planètes est un objectif majeur des missions d’exploration planétaire, et les chercheurs espèrent que leur technologie fera un jour partie des missions conçues pour rechercher des biomarqueurs sur des mondes lointains. En effet, ils postulent désormais pour faire qualifier leur espace instrumentaire.

"Si le Biofinder était monté sur un rover sur Mars ou sur une autre planète, nous serions en mesure de scanner rapidement de vastes zones pour détecter des traces de vie passée, même si l'organisme était petit, difficile à voir avec nos yeux et mort depuis longtemps. plusieurs millions d’années », dit Misra. "Nous prévoyons que l'imagerie par fluorescence sera essentielle dans les futures missions de la NASA pour détecter les matières organiques et l'existence de la vie sur d'autres corps planétaires."

La co-auteure de l'étude, Sonia J Rowley, ajoute que les capacités du Biofinder seraient également importantes pour les recherches de la NASA. Programme de protection planétaire, qui vise à détecter des contaminants tels que les microbes terrestres sur les vaisseaux spatiaux sortants ainsi que tout risque biologique extraterrestre susceptible de survenir lors du voyage de retour.

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