Детектор жизни опознал дерево на расстоянии нескольких километров по поляризации света

Детектор жизни опознал дерево на расстоянии нескольких километров по поляризации светаУченые из Дании создали прибор, который умеет обнаруживать живые объекты с расстояния в несколько километров по особенностям отраженного ими света. И хотя на Земле такой поиск редко востребован, сам подход может очень помочь в поиске обитаемых планет.

Устройство, описанное в статье и диссертации Лукаса Патти, узнает живые объекты благодаря циркулярно поляризованному свету. Поляризацией света называют ориентацию электромагнитной волны в каком-либо направлении. Солнечный свет представляет собой смесь волн с разной поляризацией, а свет от лазера или свет, пропущенный через специальные материалы-поляризаторы, ориентирован в одну сторону. Третий возможный случай представляет собой волны, направление которых все время меняется так, что описывает окружность или эллипс. Именно он и заинтересовал ученых.

Живые существа в целом и растения в частности (а при поиске жизни с больших расстояний именно их проще всего заметить) отражают свет так, что он приобретает круговую поляризацию, становясь циркулярно поляризованным. Этот эффект возникает из-за уникального химического состава всех живых организмов, молекулы в которых представлены только определенной формой пространственных изомеров. Аминокислоты, из которых состоят наши земные белки, представлены L-изомерами (молекулы, условно названные «левыми»), а сахара — D-изомерами («правыми»); инопланетная жизнь может использовать иной набор, но, вероятно, тоже будет столь же избирательна.

Прибор представляет собой комбинацию фильтров, которые раскладывают циркулярно поляризованный свет на две составляющие, превращая его в смесь линейно поляризованных волн. Далее эти волны направляются на лучеделитель, который отражает свет с одной поляризацией и пропускает свет, чья поляризация направлена под прямым углом к первой. А далее два датчика измеряют яркость этих лучей и сопоставляют их между собой.

Детектор жизни опознал дерево на расстоянии нескольких километров по поляризации светаВ ходе испытаний исследователь столкнулся с неожиданной сложностью: прибор, вынесенный на улицу для проверки, показал отсутствие сигнала при наведении на футбольное поле. Первым делом ученый заподозрил поломку, но затем выяснилось, что покрытие было искусственным. Проверка в полевых условиях показала, что прибор уверенно определяет растительность в пределах нескольких километров, и это, как утверждают Патти с соавторами, является важным результатом. Ранее выявить состав объекта подобным образом получалось лишь в лабораторных условиях.

И хотя на Земле, как правило, нет смысла выявлять издали деревья подобным образом (это проще сделать по цвету), метод может пригодиться при изучении экзопланет. Цвет инопланетной жизни может быть практически любым, а вот циркулярная поляризация куда как более универсальная характеристика. Сейчас прямое наблюдение экзопланет возможно лишь в редких случаях гигантов, которые вряд ли пригодны для жизни, но телескопы нового поколения, от наземных гигантских инструментов с зеркалами в десятки метров до космического «Джеймса Уэбба», должны вывести астрономию на новый уровень. 

https://chrdk.ru/news/spectropolyarometr