Er zijn maar weinig plaatsen waar het leven zo vijandig staat als de Atacama-woestijn in Chili. Het is de droogste niet-polaire woestijn op aarde, en alleen de meest geharde microben overleven daar. Het rotsachtige landschap heeft eeuwenlang ongestoord gelegen, blootgesteld aan extreme temperaturen en straling van de zon.

Als je hier leven kunt vinden, je zou het misschien in een nog hardere omgeving kunnen vinden, zoals het oppervlak van Mars. Daarom bezocht een team van onderzoekers van NASA en verschillende universiteiten in februari de Atacama. Ze brachten 10 dagen door met het testen van apparaten die ooit zouden kunnen worden gebruikt om te zoeken naar tekenen van leven op andere werelden. Die groep omvatte een team van NASA's Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, Californië, werken aan een draagbaar scheikundelab genaamd de Chemical Laptop.

Met slechts een klein watermonster, de laptop kan controleren op aminozuren, de organische moleculen die wijdverspreid zijn in ons zonnestelsel en beschouwd worden als de bouwstenen van al het leven zoals wij dat kennen. Er is aangetoond dat analysetechnieken op basis van vloeistof ordes van grootte gevoeliger zijn dan op gas gebaseerde methoden voor dezelfde soorten monsters. Maar als je een monster van Mars opschept, de aminozuren waarnaar je op zoek bent, worden gevangen in of chemisch gebonden aan mineralen.

Om die banden te verbreken, JPL heeft weer een stukje technologie ontworpen, een subkritische waterafzuiger die zou fungeren als de "front-end" voor de laptop. Deze extractor maakt gebruik van water om de aminozuren uit een bodemmonster vrij te maken, ze klaar om te worden geanalyseerd door de Chemical Laptop.

"Deze twee stukjes technologie werken samen zodat we kunnen zoeken naar biosignaturen in solide monsters op rotsachtige of ijzige werelden, " zei Peter Willis van JPL, hoofdonderzoeker van het project. "De Atacama diende als een proeftuin om te zien hoe deze technologie zou werken op een droge planeet als Mars."

Om het leven te vinden, alleen water toevoegen

Het team van Willis bezocht een Atacama-site waar hij in 2005 voor het eerst naartoe ging, opnieuw. de afzuigkap die hij gebruikte werd handmatig bediend; in februari, het team gebruikte een geautomatiseerde extractor ontworpen door Florian Kehl, een postdoctoraal onderzoeker bij JPL.

De extractor neemt grond- en regolietmonsters op en mengt deze met water. Vervolgens, het onderwerpt de monsters aan hoge druk en temperatuur om de organische stoffen eruit te krijgen.

"Bij hoge temperaturen water heeft het vermogen om de organische verbindingen uit de bodem op te lossen, " zei Kehl. "Denk aan een theezakje:in koud water, gebeurt er niet veel. Maar als je heet water toevoegt, de thee geeft een heel boeket moleculen vrij die het water een bepaalde smaak geven, kleur en geur."

Om de aminozuren uit die mineralen te verwijderen, het water moet veel heter worden dan je gewone kopje thee:Kehl zei dat de extractor momenteel temperaturen kan bereiken tot wel 392 graden Fahrenheit (200 graden Celsius).

Vloeistofmonsters zouden gemakkelijker beschikbaar zijn op oceaanwerelden zoals Jupiters maan Europa, zei Kehl. Daar, de extractor kan nog steeds nodig zijn, omdat aminozuren kunnen worden gebonden aan mineralen die in het ijs zijn gemengd. Ze kunnen ook aanwezig zijn als onderdeel van grotere moleculen, die de extractor in kleinere bouwstenen kon breken voordat ze met de Chemical Laptop werden geanalyseerd. Zodra de extractor zijn monsters heeft voorbereid, de laptop kan zijn werk doen.

NASA's eigen tricorder

De Chemical Laptop controleert vloeistofmonsters op een set van 17 aminozuren - wat het team 'de Signature 17' noemt. Door naar de soorten te kijken, hoeveelheden en geometrieën van deze aminozuren in een monster, het is mogelijk om de aanwezigheid van leven af ​​te leiden.

"Al deze moleculen 'als' in water, " zei Fernanda Mora van JPL, hoofdwetenschapper van de Chemical Laptop. "Ze lossen op in water en verdampen niet gemakkelijk, dus ze zijn veel gemakkelijker te detecteren in water."

De laptop mengt vloeibare monsters met een fluorescerende kleurstof, die zich hecht aan aminozuren en het mogelijk maakt ze te detecteren wanneer ze worden belicht door een laser.

Vervolgens, het monster wordt geïnjecteerd op een scheidingsmicrochip. Er wordt een spanning aangelegd tussen de twee uiteinden van het kanaal, waardoor de aminozuren naar het einde toe met verschillende snelheden bewegen, waar de laser schijnt. Aminozuren kunnen worden geïdentificeerd door hoe snel ze door het kanaal gaan. Terwijl de moleculen door de laser gaan, ze zenden licht uit dat wordt gebruikt om te kwantificeren hoeveel van elk aminozuur aanwezig is.

"Het idee is om alle stappen te automatiseren en te miniaturiseren die je handmatig zou doen in een scheikundelab op aarde, "Zei Mora. "Op die manier, we kunnen dezelfde analyses op een andere wereld doen door simpelweg commando's te sturen met een computer."

Het doel op korte termijn is om de extractor en Chemical Laptop te integreren in een enkele, geautomatiseerd apparaat. Het zou worden getest tijdens toekomstige veldcampagnes naar de Atacama-woestijn met een team van onderzoekers onder leiding van Brian Glass van NASA's Ames Research Center in Mountain View, Californië.

"Dit zijn enkele van de moeilijkste monsters om te analyseren die je op aarde kunt krijgen, " Mora zei over het werk van het team in de Atacama. Ze voegde eraan toe dat in de toekomst, het team wil deze technologie testen in ijzige omgevingen zoals Antarctica. Die zouden kunnen dienen als analogen voor Europa en andere oceaanwerelden, waar vloeibare monsters gemakkelijker overvloedig zouden zijn.