Iako su tehnički izazovni, svemirski eksperimenti su naučno važan aspekt istraživanja astrobiologije i astrohemije. Međunarodna svemirska stanica (ISS) nudi odličan primer dugoročne istraživačke platforme koja kruži oko Zemlje, sa veoma uspešnim napretkom u sprovođenju eksperimenata u svemiru, što je doprinelo obilju naučnih podataka u poslednjih nekoliko decenija. Buduće svemirske platforme predstavljaju dodatne mogućnosti za eksperimente u astrobiologiji i astrohemiji.
U novom izveštaju, koji je sada objavljen u npj Micrograviti, Andreas Elsaesser i tim međunarodnih, interdisciplinarnih naučnika iz oblasti fizike, biologije i astrobiologije, NASA Ames istraživački centar i Nemački centar za vazduhoplovstvo ispitali su nekoliko ključnih tema. Ove analize su uključivale ključne teme aktualnog tima za astrobiologiju i astrohemiju Evropske svemirske agencije (ESA), koje su rezimirane u bijeloj knjizi “ ESA Scispace Science Communiti“.
Istraživači su naglasili preporuke za razvoj i implementaciju budućih eksperimenata i popunili praznine u znanju i unapredili naučne koncepte za buduće platforme za izlaganje svemiru koje su trenutno u razvoju u naprednoj fazi planiranja. Pored ISS-a, istraživačke platforme takođe uključuju CubeSats i SmallSats i lunarnu orbitalnu kapiju. Ovaj rad je istakao in situ eksperimente sprovedene na Mesecu i Marsu kako bi podržao potragu za egzoplanetama i vanzemaljskim biosignaturama unutar i izvan Sunčevog sistema.
Otprilike dve decenije eksperimenata na Međunarodnoj svemirskoj stanici pružile su istraživačima evoluirajuće uvide za utvrđivanje dugotrajnog uticaja na nauke o životu. Oblasti astrobiologije i astrohemije su fundamentalne za istraživanje porekla života na Zemlji i razumevanje prisustva života u ovom univerzumu, dok se istražuju i kolonizuju vanzemaljske planete. Iako laboratorijski objekti mogu simulirati svemirska okruženja, teško je verno replicirati takva okruženja na kopnu. ISS i drugi sateliti pružaju odličnu platformu za sprovođenje eksperimenata zračenja izvan Zemljine atmosfere. Navigacioni kapacitet platforme se oslanja na algoritme mašinskog učenja i veštačku inteligenciju za popravku hardvera u hodu.
Naučna zajednica astrobiologije i astrohemije u Evropi razvila je ažuriranu naučnu mapu puta u 2020. za korišćenje na sadašnjim i budućim svemirskim platformama. Da bi identifikovali najbolju upotrebu svemirskih platformi, istražili su nekoliko vrhunskih naučnih ciljeva kako bi istakli interdisciplinarnost ove oblasti. Preliminarne teme su uključivale:
Elsaesser i kolege su razgovarali o poreklu života na Zemlji u kontekstu sveobuhvatne analize kako bi razumeli našu potragu za životom izvan ove planete. Zemljino okruženje održava stabilnu površinsku tečnost, trenutno jedinstvenu za Sunčev sistem, iako to nije uvek bio slučaj. Tokom nastanka života na Zemlji, okruženje je verovatno bilo slično ranim stenovitim planetama kao što su Mars i Venera. Podpovršinska tečna voda je takođe prisutna na ledenim mesecima Jupiterove Evrope i Saturnovog Enkelada, koji podsećaju na subglacijalna antarktička jezera pronađena na Zemlji, što ih čini uzbudljivim kandidatima u potrazi za životom.
Takođe je poznato da veliki deo organske materije Zemljinog okruženja potiče od meteorita i mikrometeorita koji su nastali iz ugljeničnih asteroida i kometa, utirući istraživačke puteve za istraživanje putovanja takvih objekata pre nego što su stigli do Zemlje. Tim je istakao poreklo života u odnosu na abiogenezu, prelazak sa čisto hemijske na molekularnu prebiotičku fazu da bi se stigao do živog replikativnog sistema.
Tim je dalje istraživao nastanjivost i granice života kako bi se prilagodio ekstremnom i neverovatnom okruženju na ranoj Zemlji. Istraživali su znake životnih biosignatura u i izvan ovog solarnog sistema fokusirajući se na ćelije, biohemijske molekule i bioposredovane strukture. Istraživali su ekološke transformacije u osnovi misija koje traže dokaze o životu vanzemaljskih vrsta vraćenih na Zemlju. Formirali su metode za istraživanje izvan Sunčevog sistema i simulaciju potencijalnih egzoplanetnih uslova kako bi dekodirali spektralne potpise da bi razumeli i interpretirali njihovu formaciju i evoluciju.
Ovaj rad je istraživao teme koje podržavaju potragu za postojećim životom, dok je identifikovano prisustvo ključnih molekula kao što su aminokiseline, lipidi i ugljeni hidrati, kao i sastojci specifični za Zemljine organizme kao što su steroli, kinoni i porfirini.
Elsaesser i tim su pokazali kako prostor pruža jedinstveno okruženje za izvođenje astrobioloških i astrohemijskih eksperimenata. Planirana istraživanja mogu podržati potragu za znacima života na vanzemaljskim telima kao što je Mars otkrivanjem procesa biomineralizacije i fosilizacije putem različitih eksperimenata na zemlji. Udaljenost i trajanje satelitskih platformi do Zemlje podržali su ove puteve osiguravajući da su uzorci u korelaciji sa vrstom i količinom zračenja i izloženosti mikrogravitaciji kako bi se postigao uspešan povratak uzorka. Tim je takođe primetio kako su određene niske Zemljine orbite ili eksperimenti na Mesecu i Marsu omogućili pristup višim tokovima visokoenergetskih fotona, kosmičkih zraka i sunčeve energije u poređenju sa zemaljskim okruženjem.
Oni su ispitali optimalni vremenski okvir misije za procenu produktivnosti eksperimenata. Za najbolje rezultate, životni vek svemirskih satelita mora trajati decenijama. Međutim, SmallSats i CubeSats trenutno osporavaju ovu pretpostavku kao eksperimente sa kratkoročnom izloženošću. Čini se da minijaturizacija postojeće tehnologije može dovesti do uspešnih ishoda misije.
Istraživači su dalje istraživali način rada svemirskih satelita – sa primarnim fokusom na eksperimente vraćanja uzorka i potencijal za sprovođenje analiza uzoraka kvantitativnim PCR-om, sekvencioniranjem visoke propusnosti i subcelularnim mikroskopskim tehnikama.
ISS ostaje osnovna platforma za izlaganje za dugoročne i kratkoročne eksperimente, sa kapacitetom za vraćanje uzorka. Tim je takođe razgovarao o mogućnostima prenamene dodatnih platformi za smeštaj više eksperimenata.
Ovo su uzbudljiva vremena za istraživanje svemira i svemirske nauke sa neviđenim nivoima implementiranih i u toku misija za postizanje platformi za izlaganje svemiru. Andreas Elsaesser i kolege razgovarali su o mogućnostima izvođenja složenih naučnih eksperimenata korišćenjem veštačke inteligencije, mašinskog učenja i robotskih alata da bi postavili i odgovorili na ključna pitanja iz oblasti astrobiologije i astrohemije.
Rad ima za cilj da istraži poreklo života i biosignature na Zemlji, izvan Zemlje na međuplanetarnom nivou, kao i unutar Sunčevog sistema, iu oblasti egzoplanetarne nauke koja se brzo širi.
