Evrende yalnız mıyız bilinmez, ancak eğer uzayda yaşam varsa, bugüne kadar kendini gizlemekte oldukça başarılı olmuş durumda.
Japonya'daki Osaka Üniversitesi'nden bir ekibin öncülüğünde uluslararası araştırmacılar, Dünya atmosferi dışındaki yaşam belirtilerini tespit etmek için yeni bir elektrik tabanlı yöntem geliştirdi. Bu yöntem, mevcut uzaylı tespit yaklaşımlarına göre daha basit bir çözüm sunuyor.
Amino asitler, proteinlerin yapı taşlarıdır. Geliştirilen bu yöntem, amino asitlerin özelliklerine odaklanıyor ve elde edilen bulgular bilimsel bir dergide yayımlandı.
Amino asitler, L-form ve D-form olmak üzere iki ayna görüntüsü şeklinde bulunurlar. Bir örnekteki bu iki form arasındaki denge, amino asitlerin canlı mı yoksa cansız bir süreçle mi üretildiğini gösterebilir.
Bilimsel terimle, bir amino asidin formu veya 'el tutumu'na 'kiralite' denir. Araştırmacıların geliştirdiği teknik, iki altın nanotel arasındaki çok küçük bir boşluk kullanarak bu kiraliteyi tespit edebiliyor.
Araştırmacılar, yayımladıkları makalede, "Burada gösterilen tek molekül düzeyinde moleküler kiralite tespiti ve ayrımı, kimyasal algılamada temel bir ilerlemeyi vurgulamaktadır" ifadelerini kullanıyor.
Amino asit kiralitesi, sıvı kromatografisi-kütle spektrometrisi (LC-MS) gibi yöntemlerle analiz edilebiliyor. Ancak bu yöntemler için gereken cihazlar oldukça büyük, büyük numuneler gerektiriyor ve birden fazla kimyasal işlem içeriyor. Bu durum, örneğin Ay'daki bir araç için ideal olmaktan uzak.
Araştırmacıların geliştirdiği yöntem ise çok daha küçük ölçekli.
İki altın nanotel birbirine çok az mesafede yerleştiriliyor ve aralarında, elektronların boşluktan 'sızdığı' kuantum etkisi olan elektriksel tünelleme akımı oluşturuluyor.
Amino asit moleküllerini içeren bir çözelti, aralığı barındıran bir mikroçipe damlatıldığında, akım ölçülebilen bir şekilde değişiyor ve bu da amino asitlerin hangi formda olduğunu ortaya çıkarıyor. L-form ve D-form moleküllerini elektriksel sinyallerden ayırt etmek için makine öğrenimi kullanıldı.
Osaka Üniversitesi'nden biyomühendis Takahito Ohshiro, "Nanoyapısal tünelleme tekniğimizi yapay zeka ile birleştirerek, amino asitlerin L ve D formlarını yüzde 80'in üzerinde doğrulukla ayırt edebildik" diyor. "Bu, tek molekül düzeyinde amino asit kiralitesinin ilk ayrımıdır."
Bu yöntemi tam teşekküllü bir amino asit tarayıcısına dönüştürmek ve astronotların araç gereçlerine eklemek için daha fazla test ve geliştirme gerekiyor. Ancak araştırmacılar, geliştirdikleri yöntemi mevcut yöntemlerle karşılaştırmalı olarak test ettiler bile.
Osaka Üniversitesi'nden nanoteknolog Masateru Taniguchi, "Avustralya'daki Murchison meteoriti ve Şili'deki Atacama Çölü'nden alınan toprak örneklerini analiz ettik" diyor. "Yöntemimiz, geleneksel yöntemlerle karşılaştırılabilir düzeydeydi; her ikisi de amino asit bileşiminin ana özelliklerini yakalayabiliyordu."
Elbette bu, uzak mesafeden yaşam tespit eden bir cihaz değil, zira numuneleri analiz etmek gerekecek. Ancak nanoyapısal boşluk cihazı, daha az hazırlık gerektiren ve daha az molekül kullanan nispeten basit ve kompakt bir test mekanizması vaat ediyor.
Potansiyel olarak, insanlı görevler olmadan uzay sondalarına ve gezegen keşif araçlarına entegre edilebilir ve uzak ay ve gezegenlerde yaşam belirtileri hakkında haberler gönderebilir. Ancak bu şimdilik henüz uzak bir ihtimal.
Araştırmacıların önümüzdeki dönemde aşması gereken zorluklardan biri, daha önce karşılaşmadığı veya eğitim almadığı moleküller için sensörü hazırlamaktır. Makine öğrenimi bileşeni, çalışmanın başarısında kritik rol oynadı.
Bu teknoloji artık daha ileriye taşınmaya hazır durumda; hem Dünya'daki kimyasal analizler hem de uzay araştırmaları için. Ve eğer bir gün uzak bir gezegende yaşam tespit edersek, bu keşfi sağlayan yöntem bu olabilir.
Araştırmacılar, "Bu sonuçlar, kiral amino asit analizi için hedeflenmiş tek molekül elektriksel bir yaklaşım oluşturuyor ve astrobiyolojik araştırmalarla ilgili olanlar da dahil olmak üzere kimyasal olarak karmaşık örneklerin incelenmesi için gelecekteki uygulamalara temel sağlıyor" şeklinde belirtiyor.
