Есть места на Земле, враждебные к жизни. К таким относится чилийская пустыня Атакама — самая сухая неполярная пустыня, где выживают только самые выносливые микробы. Ее нетронутый скалистый пейзаж веками подвергался воздействию экстремальной температуры и солнечного излучения.

Если вы найдете здесь жизнь, вы сможете найти ее и в более суровых условиях — например, на поверхности Марса. Именно поэтому группа исследователей из НАСА и нескольких университетов в феврале наведалась в Атакаму. Они провели 10 дней, тестируя устройства, которые в один прекрасный день могут быть использованы для поиска признаков жизни на других мирах. В группу вошли специалисты из Лаборатории реактивного движения НАСА (JPL), работающие с портативной химической лабораторией под названием «Химический ноутбук» (Chemical Laptop).

С помощью всего лишь небольшой пробы воды прибор может проверять наличие аминокислот и органических молекул, которые широко распространены в нашей Cолнечной системе и считаются строительными блоками всей жизни, какой мы ее знаем. Было показано, что методы анализа на основе жидкости на порядок более чувствительны, чем газовые методы для тех же образцов. Но когда вы забираете образец с Марса, аминокислоты, которые вы ищете, будут находиться внутри или будут химически связаны с минералами.

Чтобы разрушить эти связи, JPL разработала экстрактор субкритической воды, который будет выступать в качестве «передней части» для ноутбука. Этот экстрактор использует воду для выделения аминокислот из образца почвы, оставляя их готовыми для анализа прибором.

«Эти две технологии работают вместе, чтобы мы могли искать биосигналы в твердых образцах на скалистых или ледяных планетах, — сказал Питер Уиллис, главный исследователь проекта. — Атакама служила испытательным полигоном, чтобы увидеть, как это будет работать на засушливой планете, такой как Марс».

Команда Уиллиса вновь посетила участок в Атакаме, где он впервые побывал в 2005 году. В то время у него был ручной экстрактор, в феврале команда использовала автоматизированный, который был спроектирован научным сотрудником JPL Флорианом Келем. Экстрактор забирает пробы почвы и реголита и смешивает их с водой. Затем он подвергает образцы воздействию высокого давления и температуры, чтобы вывести органику.

«При высокой температуре вода обладает способностью растворять органические соединения из почвы, — объясняет Кель. — Представьте себе чайный пакетик: в холодной воде ничего не получится, но когда вы добавляете горячую воду, появляется целый букет молекул, придающий воде цвет и аромат».

Чтобы удалить аминокислоты из этих минералов, вода должна нагреться намного больше, чем ваша обычная чашка чая. По словам Келя, в настоящее время экстрактор способен достигать температуры 200 °C.

Жидкие образцы более доступны в океанских мирах, таких как юпитерианский спутник Европа. Там экстрактор все еще может быть необходим, так как аминокислоты могут быть связаны с минералами, смешанными со льдом. Они также могут присутствовать в составе более крупных молекул, которые экстрактор способен разделить на более мелкие строительные блоки для их последующего анализа с помощью «Химического компьютера».

Прибор проверяет образцы жидкости для набора из 17 аминокислот — то, что команда называет «Сигнатура 17». Рассматривая типы, количество и геометрию этих аминокислот в образце, можно сделать вывод о наличии жизни.

«Все эти молекулы похожи на те, что обычно присутствуют в воде, — говорит Фернанда Мора, ведущий научный сотрудник проекта. — Они растворяются и нелегко улетучиваются, поэтому их гораздо проще обнаружить в ней».

Прибор смешивает жидкие образцы с флуоресцентным красителем, который присоединяется к аминокислотам и позволяет обнаружить их при освещении лазером. Затем образец вводят на разделительный микрочип. Напряжение подается между двумя концами канала, заставляя аминокислоты двигаться с разными скоростями к концу, где лазер излучает свет. Аминокислоты могут быть идентифицированы тем, насколько быстро они перемещаются по каналу. Когда молекулы проходят через лазер, они испускают свет, который используется для количественной оценки того, какая часть каждой аминокислоты присутствует.

«Идея состоит в том, чтобы автоматизировать и миниатюризировать все шаги, которые вы сделали бы вручную в химической лаборатории на Земле. Таким образом, мы можем провести одни и те же анализы в другом мире, просто отправив команды с помощью компьютера».

Ближайшая цель — интегрировать экстрактор и Chemical Laptop в единое автоматизированное устройство. Он будет опробован во время будущих полевых кампаний в пустыне Атакама с группой исследователей, возглавляемой Брайаном Глассом из Исследовательского центра Эймса НАСА.

«Это одни из самых сложных образцов для анализа, которые вы можете получить на планете», — сказала Мора о работе команды в Атакаме. Она добавила, что в будущем команда хочет протестировать эту технологию в ледяных средах, таких как Антарктида. Они могли бы служить аналогами Европы и других океанических миров, где жидкие образцы более доступны.