JPL、深宇宙での生命の探索を支援するさらなるツールを開発

上から反時計回り: カリフォルニアのモノ湖は、JPL の Ocean Worlds Life Surveyor の実地試験の場所でした。 氷の衛星からの液体サンプル中の生命体を検出するように設計された 8 つの機器からなる OWLS は、顕微鏡を通過する水中の生命体に似た動きを自律的に追跡できます。 クレジット: NASA/JPL-カリフォルニア工科大学

同研究所のチームは、水の世界からの液体サンプルを分析し、地球外生命体の痕跡を探す将来のミッションで使用できる新技術を発明した。

私たちは宇宙で一人でしょうか？ 太陽系内に氷に覆われた衛星が発見されて以来、その長年の疑問に対する答えは、潜在的に居住可能な地下海を備えているように見えてきました。 しかし、何億マイルも離れた極寒の海で生命の証拠を探すことは、途方もない困難を伴います。 使用される科学機器は非常に複雑でありながら、強烈な放射線や極低温に耐えることができる必要があります。 さらに、これらの機器は、科学的に擁護できる生命の証拠を生み出すことができる、多様で独立した補完的な測定を行うことができなければなりません。

将来の生命探知ミッションで遭遇する可能性のあるいくつかの困難に対処するために、南カリフォルニアにある NASA のジェット推進研究所のチームは、他に類を見ない強力な科学機器スイートである OWLS を開発しました。 Oceans Worlds Life Surveyor の略称である OWLS は、液体サンプルを摂取して分析するように設計されています。 これには、すべて自動化された 8 つの機器が搭載されており、地球上の研究室では数十人の作業が必要になります。

JPL の OWLS は、生命の構成要素を探す強力な化学分析機器と細胞を探す顕微鏡を組み合わせています。 このバージョンの OWLS は、将来のミッションで使用できるように小型化およびカスタマイズされる予定です。 クレジット: NASA/JPL-カリフォルニア工科大学

OWLS の 1 つのビジョンは、土星の衛星エンケラドゥスから噴出する蒸気プルームからの凍結水を分析するために使用することです。 「地球から10億マイルも離れたところに散りばめられた氷を採取し、地球上の誰もが固唾をのんで見守る中、たった一度のチャンスで、生命の痕跡があるかどうかをどうやって判断するのでしょうか？」 プロジェクトの共同主任研究者であり科学責任者であるピーター・ウィリス氏は語った。 「私たちは、生命の化学的兆候と生物学的兆候の両方を探すために、その状況に合わせて設計できる最も強力な機器システムを作成したいと考えていました。」

OWLS は、同研究所の宇宙技術局が運営する技術アクセラレーター プログラムである JPL Next から資金提供を受けています。 半年間の作業を経た6月、プロジェクトチームは、カリフォルニア州東部シエラにあるモノ湖の塩水で、現在ファイルキャビネット数台分のサイズの機器をテストした。 OWLS は、内蔵ソフトウェアを使用して人間の介入なしにその証拠を特定し、生命の化学的および細胞的証拠を発見しました。

「私たちは OWLS スイートの第一世代を実証しました」とウィリス氏は言いました。 「次のステップは、特定のミッションシナリオに合わせてカスタマイズして小型化することです。」

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JPL の OWLS 上の科学自律ソフトウェアは、機械学習アルゴリズムを使用して顕微鏡を通過する水の流れの粒子を追跡し、本物のような動きの証拠を探します。 ここでは、自律組織が「運動性」生物に属すると信じている粒子の軌跡がマゼンタで色付けされています。

課題と解決策

OWLS チームが直面した主な困難は、宇宙で液体サンプルを処理する方法でした。 地球上では、科学者は重力、実験室の適切な温度、気圧を利用してサンプルを所定の位置に保つことができますが、太陽系を疾走する宇宙船や凍った月の表面にはそのような条件は存在しません。 そこでチームは、液体サンプルを抽出して宇宙環境で処理できる 2 つの機器を設計しました。

海の世界では生命がどのような形態をとるかは明らかではないため、OWLS には、単一分子から微生物までのサイズ範囲を測定できる、可能な限り幅広い機器を組み込む必要もありました。 この目的を達成するために、プロジェクトは 2 つのサブシステムを結合しました。1 つは複数の機器を使用したさまざまな化学分析技術を採用し、もう 1 つは視覚的な手がかりを調べるために複数の顕微鏡を使用しました。