Het zou een mijlpaal kunnen zijn op weg naar het detecteren van leven op andere planeten:wetenschappers onder leiding van de Universiteit van Bern en van het National Center of Competence in Research (NCCR) PlanetS detecteren een belangrijke moleculaire eigenschap van alle levende organismen vanuit een vliegende helikopter enkele kilometers boven de grond. De meettechnologie zou ook mogelijkheden kunnen bieden voor remote sensing van de aarde.

Linkerhanden en rechterhanden zijn bijna perfecte spiegelbeelden van elkaar. Maar hoe ze ook gedraaid en gedraaid zijn, ze kunnen niet over elkaar heen worden gelegd. Dit is de reden waarom de linkerhandschoen gewoon niet zo goed past bij de rechterhand als bij de linker. In de wetenschap, deze eigenschap wordt chiraliteit genoemd.

Net zoals handen chiraal zijn, moleculen kunnen chiraal zijn, te. In feite, de meeste moleculen in de cellen van levende organismen, zoals DNA, zijn chiraal. In tegenstelling tot handen, echter, die meestal in paren van links en rechts komen, de moleculen van het leven komen bijna uitsluitend voor in hun "linkshandige" of hun "rechtshandige" versie. Ze zijn homochiraal, zoals onderzoekers zeggen. Waarom dat is, is nog steeds niet duidelijk. Maar deze moleculaire homochiraliteit is een karakteristieke eigenschap van het leven, een zogenaamde biosignatuur.

In het kader van het MERMOZ-project (zie infobox), een internationaal team onder leiding van de Universiteit van Bern en het National Center of Competence in Research NCCR PlanetS, is er nu in geslaagd deze signatuur te detecteren vanaf een afstand van 2 kilometer en met een snelheid van 70 km/u. Jonas Kuhn, MERMOZ-projectmanager van de Universiteit van Bern en co-auteur van de studie die zojuist in het tijdschrift is gepubliceerd Astronomie en astrofysica , zegt:"Het grote voordeel 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, een deel van de elektromagnetische golven van het licht zal in spiralen met de klok mee of tegen de klok in reizen. 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, die een MERMOZ-postdoctoraal onderzoeker is aan de Universiteit van Bern en lid van de NCCR PlanetS,

Het meten van deze circulaire polarisatie, echter, is uitdagend. Het signaal is vrij zwak en maakt doorgaans minder dan één procent uit van het licht dat wordt gereflecteerd. Om het te meten, het team ontwikkelde 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, de nieuwe resultaten zouden tot voor kort onmogelijk zijn geweest. "Net 4 jaar geleden, we konden het signaal alleen op zeer korte afstand detecteren, ongeveer 20cm, en moest

observeer dezelfde plek gedurende enkele minuten om dit te doen, " zoals Lucas Patty zich herinnert. Maar de upgrades van het instrument dat hij en zijn collega's maakten, een veel snellere en stabielere detectie mogelijk maken, en de kracht van de handtekening in circulaire polarisatie blijft bestaan, zelfs met afstand. 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, genaamd FlyPol, ze toonden 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 gemakkelijk levende materie zien die de karakteristieke polarisatiesignalen vertoont, terwijl wegen, bijvoorbeeld, vertonen geen significante circulaire polarisatiesignalen. Met de huidige opstelling ze zijn zelfs in staat om signalen van algen in meren te detecteren.

Na hun succesvolle tests, de wetenschappers willen nu nog verder gaan. "De volgende stap die we hopen te zetten, is om soortgelijke detecties uit te voeren vanuit het International Space Station (ISS), neerkijken op 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, zegt 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 direct verband houdt met de moleculaire samenstelling van het leven en daarmee het functioneren ervan, het kan ook waardevolle aanvullende informatie bieden in aardse teledetectie." Het kan bijvoorbeeld informatie opleveren over ontbossing of plantenziekten. Misschien is het zelfs mogelijk om circulaire polarisatie door te voeren bij het monitoren van giftige algenbloei, van koraalriffen en de effecten van verzuring daarop.