En avkänningsteknik som den amerikanska militären för närvarande använder för att fjärrövervaka luften för att upptäcka potentiellt livshotande kemikalier, gifter, och patogener har inspirerat ett nytt instrument som kan "snuffa" efter liv på Mars och andra mål i solsystemet - Bio-Indicator Lidar Instrument, eller BILI.

Branimir Blagojevic, en NASA-teknolog vid Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, arbetade tidigare på ett företag som utvecklade sensorn. Han har tillämpat tekniken för att skapa en instrumentprototyp, genom att testa att samma fjärranalysteknik som används för att identifiera biologiska faror på offentliga platser också kan vara effektiv för att upptäcka organiska biosignaturer på Mars.

BILI är en fluorescensbaserad lidar, en typ av fjärravkänningsinstrument som liknar radar i princip och funktion. Istället för att använda radiovågor, dock, lidar-instrument använder ljus för att upptäcka och slutligen analysera sammansättningen av partiklar i atmosfären.

Även om NASA har använt fluorescensinstrument för att detektera kemikalier i jordens atmosfär som en del av sin forskning om klimatstudier, byrån har hittills inte använt tekniken i planetstudier. "NASA har aldrig använt det förut för utforskning av planeter på marknivå. Om byrån utvecklar det, det kommer att vara den första i sitt slag, " sa Blagojevic.

En Rovers "Sense of Smell"

Som ett verktyg för planetutforskning, Blagojevic och hans team, Goddard-forskarna Melissa Trainer och Alexander Pavlov, föreställ dig BILI som i första hand "en rovers luktsinne."

Placerad på en rovermast, BILI skulle först skanna terrängen och leta efter dammplymer. När de upptäckts, instrumentet, skulle sedan beordra sina två ultravioletta lasrar att pulsera ljus mot dammet. Belysningen skulle få partiklarna inuti dessa dammmoln att resonera eller fluorescera. Genom att analysera fluorescensen, forskare kunde avgöra om dammet innehöll organiska partiklar som skapats relativt nyligen eller tidigare. Data skulle också avslöja partiklarnas storlek.

"Om biosignaturerna finns där, det kunde upptäckas i dammet, " sa Blagojevic

BILIs skönhet

Skönheten med BILI, Blagojevic lade till, är dess förmåga att i realtid upptäcka små nivåer av komplexa organiska material från ett avstånd av flera hundra meter. Därför, den kunde självständigt söka efter biosignaturer i plymer ovanför återkommande sluttningar – områden som inte lätt passeras av en rover som bär en mängd olika in-situ-instrument för detaljerad kemisk och biologisk analys. Vidare, eftersom det kan göra en aerosolanalys på marknivå på avstånd, BILI minskar risken för provkontamination som kan förvränga resultaten.

"Detta gör vårt instrument till ett utmärkt kompletterande instrument för organisk detektering, som vi skulle kunna använda tillsammans med mer känsliga, masspektrometrar av punktsensortyp som bara kan mäta en liten mängd material på en gång, ", sa Blagojevic. "BILIs mätningar kräver inga andra förbrukningsmaterial än elektrisk kraft och kan utföras snabbt över ett brett område. Detta är ett undersökningsinstrument, med en näsa för vissa molekyler."

Med ett sådant verktyg, som också skulle kunna installeras på en kretsande rymdfarkost, NASA kan dramatiskt öka sannolikheten för att hitta biosignaturer i solsystemet, han lade till. "Vi är redo att integrera och testa detta nya instrument, som skulle kunna upptäcka ett antal organiska biosignaturer, " sa Blagojevic. "Vårt mål är att öka sannolikheten för deras upptäckt."

Långt arv

Blagojevic hoppas kunna utveckla BILI ytterligare genom att robusta designen, minska dess storlek, och bekräftar att den kan upptäcka små koncentrationer av ett brett spektrum av organiska molekyler, särskilt i aerosoler som skulle finnas på marknivå på Mars.

"Denna avkänningsteknik är en produkt av två decennier av forskning, " sa Blagojevic, hänvisar till tekniken som skapats av hans tidigare arbetsgivare, Vetenskaps- och ingenjörstjänster, LLC...

Blagojevic och hans team använde NASA:s Center Innovation Fund, eller CIF, att utveckla tekniken. CIF stimulerar och uppmuntrar kreativitet och innovation inom NASA, inriktning på mindre mogna, men lovande ny teknik.