Linkerhanden en rechterhanden zijn bijna perfecte spiegelbeelden van elkaar. Maar hoe ze ook gedraaid en gedraaid zijn, ze kunnen niet op elkaar worden gelegd. Dit is de reden waarom de linkerhandschoen gewoon niet zo goed past bij de rechterhand als bij de linker. In de wetenschap wordt deze eigenschap chiraliteit genoemd.
Net zoals handen chiraal zijn, kunnen moleculen ook chiraal zijn. In feite zijn de meeste moleculen in de cellen van levende organismen, zoals DNA, chiraal. In tegenstelling tot handen, die meestal in paren van links en rechts komen, komen de moleculen van het leven bijna uitsluitend voor in hun "linkshandige" of hun "rechtshandige" versie. Ze zijn homochiraal, zoals onderzoekers zeggen. Waarom dat is, is nog niet duidelijk. Maar deze moleculaire homochiraliteit is een karakteristieke eigenschap van het leven, een zogenaamde biosignatuur.
Als onderdeel van het MERMOZ-project (zie infobox) is een internationaal team onder leiding van de Universiteit van Bern en het National Center of Competence in Research NCCR PlanetS erin geslaagd deze signatuur te detecteren op een afstand van 2 kilometer en met een snelheid van 70 km/u. Jonas Kühn, MERMOZ-projectmanager van de Universiteit van Bern en co-auteur van de studie die zojuist is gepubliceerd in het tijdschrift Astronomy and Astrophysics, zegt: "De belangrijke vooruitgang is dat deze metingen zijn uitgevoerd op een platform dat in beweging was, trillen en dat we deze biosignaturen nog steeds binnen enkele seconden konden detecteren.”
Een instrument dat levende materie herkent
“Als licht wordt gereflecteerd door biologische materie, zal een deel van de elektromagnetische golven van het licht zich met de klok mee of tegen de klok in spiralen. Dit fenomeen wordt circulaire polarisatie genoemd en wordt veroorzaakt door de homochiraliteit van de biologische materie. Soortgelijke lichtspiralen worden niet geproduceerd door abiotische niet-levende natuur”, zegt de eerste auteur van de studie Lucas Patty, postdoctoraal onderzoeker van MERMOZ aan de Universiteit van Bern en lid van de NCCR PlanetS,
Het meten van deze circulaire polarisatie is echter een uitdaging. Het signaal is vrij zwak en maakt doorgaans minder dan één procent uit van het licht dat wordt gereflecteerd. Om het te meten, ontwikkelde het team een speciaal apparaat, een spectropolarimeter genaamd. Het bestaat uit een camera die is uitgerust met speciale lenzen en ontvangers die de circulaire polarisatie van de rest van het licht kunnen scheiden.
Maar zelfs met dit uitgebreide apparaat zouden de nieuwe resultaten tot voor kort onmogelijk zijn geweest. "Slechts 4 jaar geleden konden we het signaal alleen op zeer korte afstand detecteren, ongeveer 20 cm, en moesten we
observeer daarvoor meerdere minuten dezelfde plek”, herinnert Lucas Patty zich. Maar de upgrades van het instrument dat hij en zijn collega's hebben gemaakt, maken een veel snellere en stabielere detectie mogelijk, en de kracht van de handtekening in circulaire polarisatie blijft zelfs op afstand bestaan. Dit maakte het instrument geschikt voor de allereerste circulaire polarisatiemetingen in de lucht.
Nuttige metingen op aarde en in de ruimte
Met behulp van dit verbeterde instrument, FlyPol genaamd, toonden ze aan dat ze binnen enkele seconden na metingen onderscheid konden maken tussen grasvelden, bossen en stedelijke gebieden vanuit een snel bewegende helikopter. De metingen laten goed zien dat levende materie de karakteristieke polarisatiesignalen vertoont, terwijl bijvoorbeeld wegen geen significante circulaire polarisatiesignalen vertonen. Met de huidige opzet zijn ze zelfs in staat signalen van algen in meren te detecteren.
Na hun succesvolle tests willen de wetenschappers nu nog verder gaan. "De volgende stap die we hopen te nemen, is om soortgelijke detecties uit te voeren vanuit het International Space Station (ISS), kijkend naar de aarde. Dat zal ons in staat stellen om de detecteerbaarheid van biosignaturen op planetaire schaal te beoordelen. Deze stap zal beslissend zijn om het zoeken naar leven in en buiten ons zonnestelsel mogelijk te maken met behulp van polarisatie”, zegt MERMOZ-hoofdonderzoeker en co-auteur Brice-Olivier Demory, hoogleraar astrofysica aan de Universiteit van Bern en lid van de NCCR PlanetS.
De gevoelige observatie van deze circulaire polarisatiesignalen is niet alleen belangrijk voor toekomstige levensdetectiemissies. Lucas Patty legt uit: "Omdat het signaal rechtstreeks verband houdt met de moleculaire samenstelling van het leven en dus het functioneren ervan, kan het ook waardevolle aanvullende informatie bieden bij remote sensing op aarde." Het kan bijvoorbeeld informatie geven over ontbossing of plantenziekten. Wellicht is het zelfs mogelijk om circulaire polarisatie door te voeren bij het monitoren van giftige algenbloei, van koraalriffen en de effecten van verzuring daarop.
###
Publicatiegegevens:
CH Lucas Patty et. Al., Biosignatures of the Earth I. Spectropolarimetrische detectie in de lucht van fotosynthetisch leven, Astronomie en astrofysica
https: /
SAINT-EX – Zoeken en karakteriseren van exoplaneten
De onderzoeksgroep SAINT-EX (gefinancierd door het SNF-hoogleraarschap van prof. Brice-Olivier Demory) richt zich op:
- -detectie van gematigde exoplaneten ter grootte van de aarde (SAINT-EX observatorium),
-waarneming op afstand van leven in planetaire atmosferen/oppervlakken (MERMOZ),
-instrumentatie voor niet-invasieve, in vivo kankerdiagnose en stadiëring (BrainPol).
Het MERMOZ-project (Monitoring PlanEtary SuRfaces with Modern pOlarimetric CharacteriZation) heeft tot doel te onderzoeken of we het leven op aarde vanuit de ruimte kunnen identificeren en karakteriseren door een benchmarkbibliotheek van oppervlaktekenmerken te bouwen met remote full-Stokes spectro-polarimetrie. In dit kader wordt onze planeet beschouwd als een proxy voor andere zonnestelsellichamen en exoplaneten.
MERMOZ is een project in samenwerking tussen de universiteiten van Bern, Leiden en Delft (NL).
De haalbaarheidsstudie van het project wordt gefinancierd door het Center for Space and Habitability (CSH) en de NCCR PlanetS.
Meer informatie over de onderzoeksgroep SAINT-EX/MERMOZ: https:/
NCCR PlanetS: Planeetonderzoek gemaakt in Zwitserland
In 2014 heeft de Zwitserse National Science Foundation de Universiteit van Bern het National Center for Competence in Research (NCCR) PlanetS toegekend, dat zij samen met de Universiteit van Genève beheert.
Sinds haar betrokkenheid bij de eerste maanlanding in 1969, neemt de Universiteit van Bern deel aan ruimtemissies van de grote ruimtevaartorganisaties, zoals ESA, NASA, ROSCOSMOS en JAXA. Het leidt momenteel samen met de Universiteit van Genève de CHEOPS-missie van de European Space Agency (ESA) (ESA). Daarnaast behoren Berner onderzoekers tot de wereldtop als het gaat om modellen en simulaties van de vorming en ontwikkeling van planeten.
Met de ontdekking van de eerste exoplaneet positioneerde de Universiteit van Genève zich als een van de toonaangevende instellingen in het veld. Dit leidde bijvoorbeeld tot de bouw en installatie van de HARPS-spectrograaf op ESO's 3.6 m-telescoop op La Silla in 2003 onder leiding van Genève. Dit werd gevolgd door het ESPRESSO-instrument op ESO's VLT-telescoop in Paranal. Ook het “Science Operation Center” van de CHEOPS-missie bevindt zich in Genève.
ETH Zürich en de Universiteit van Zürich zijn ook partnerinstellingen in de NCCR PlanetS. Wetenschappers op het gebied van astrofysica, dataverwerking en aardwetenschappen leiden projecten en leveren een belangrijke bijdrage aan het NCCR PlanetS-onderzoek. Daarnaast is ETH een wereldleider in instrumentatie voor verschillende observatoria en ruimtemissies.
De NCCR PlanetS is georganiseerd in de volgende onderzoeksgebieden:
- -Vroege stadia van planeetvorming
-Architectuur van planetenstelsels, hun vorming en evolutie
- Atmosferen, oppervlakken en het binnenste van planeten
-Bepaling van de bewoonbaarheid van planeten.
Meer informatie: http://nccr-planets.
Berner ruimteverkenning: met de wereldelite sinds de eerste maanlanding
Toen de tweede man, "Buzz" Aldrin, op 21 juli 1969 uit de maanmodule stapte, was de eerste taak die hij deed het opzetten van het Bernese Solar Wind Composition-experiment (SWC), ook bekend als het "zonnewindzeil" door door het in de grond van de maan te planten, zelfs vóór de Amerikaanse vlag. Dit experiment, dat was gepland en waarvan de resultaten werden geanalyseerd door Prof. Dr. Johannes Geiss en zijn team van het Natuurkundig Instituut van de Universiteit van Bern, was het eerste grote hoogtepunt in de geschiedenis van de Berner ruimteverkenning.
Sinds de Berner ruimteverkenning behoort tot de elite van de wereld. De Universiteit van Bern heeft deelgenomen aan ruimtemissies van de grote ruimtevaartorganisaties, zoals ESA, NASA, ROSCOSMOS en JAXA. Het leidt momenteel samen met de Universiteit van Genève de CHEOPS-missie van de European Space Agency (ESA) (ESA). Daarnaast behoren Berner onderzoekers tot de wereldtop als het gaat om modellen en simulaties van de vorming en ontwikkeling van planeten.
Het succesvolle werk van het Department of Space Research and Planetary Sciences (WP) van het Physics Institute van de Universiteit van Bern werd geconsolideerd door de oprichting van een universitair competentiecentrum, het Center for Space and Habitability (CSH). Het Zwitserse Nationale Fonds heeft de Universiteit van Bern ook het National Center of Competence in Research (NCCR) PlanetS toegekend, dat het samen met de Universiteit van Genève beheert.
Coinsmart. Beste Bitcoin-beurs in Europa
Bron: https://bioengineer.org/scientists-detect-signatures-of-life-remotely/
