从高海拔地区探测到生命的一个关键特性

将双手举在脸前。对于大多数人来说，它们将是彼此的镜像副本：你可以将它们放在手掌对手掌上，它们会匹配，但你不能叠加它们。

分子也表现出这种手性或手性。它们以两种镜像的、不可叠加的形式结构。这是一个令人着迷的生命怪癖，几乎所有的生物分子都只能以两种形式中的一种起作用。

天然氨基酸是蛋白质的组成部分，是几乎总是左撇子或 sinistral。另一方面，构成 RNA 和 DNA 的天然糖几乎总是右旋糖或右旋糖。如果你用其他形式替换这些分子中的任何一个，整个系统就会崩溃。

这种怪癖被称为同手性。我们不确定为什么会发生这种情况，但它被认为是生命的一个关键属性。早在 2021 年，科学家们就从一架以每小时 70 公里（43.5 英里/小时）的速度飞行的直升机上检测到分子同手性，高度为 2 公里（1.2 英里）。

你问他们为什么要做这样的事情？看看我们是否能探测到其他行星上的分子同手性，寻找外星生命。

即使在地球上，能够从高度测量这个信号也是有用的，因为它可以揭示有关植物健康的信息。

“当光被生物物质反射时，光的一部分电磁波将顺时针或逆时针螺旋传播，”物理学家卢卡斯·帕蒂（Lucas Patty）解释道2021年6月在瑞士伯尔尼大学。

“这种现象被称为圆极化，是由生物物质的同手性引起的。类似的光螺旋不是由非生物的非生命自然界产生的。

然而，正如你所料，这个信号非常微弱。植被的圆偏振占反射光的不到1%。

一种可以检测偏振光信号的仪器称为分光偏振仪，它使用特殊的传感器来分离偏振部分。

几年来，Patty和他的团队一直在研究一种高灵敏度的光谱偏振仪，用于检测植被的圆偏振。叫树波尔，它可以在几公里外积极探测到圆偏振。

然后，他们调整了 TreePol 的飞行，升级了光谱仪并增加了光学器件的温度控制。这种新设计称为 FlyPol。

当 Patty 和他的团队使用 FlyPol 在瑞士的 Val-de-Travers 和 Le Locle 上空飞行时，这些升级带来的改进立即显现出来。

“重大的进步是，这些测量是在移动、振动的平台上进行的，我们仍然在几秒钟内检测到这些生物特征，”天文学家乔纳斯·库恩（Jonas Kühn）说伯尔尼大学和 MERMOZ 项目（监测计划Etary suRfaces with Modern pOlarimetric characteriZation）。

FlyPol 不仅可以隔离圆偏振信号并将其与柏油路等非生物表面区分开来。该团队可以用它来区分各种类型的植被，例如草，森林甚至湖泊中的藻类 - 所有这些都来自快速移动的直升机。

研究人员说，这可能开辟一种全新的方法来监测各种植被生态系统的健康状况，甚至可能是珊瑚礁。但他们还没有完成完善它。他们希望将其速度提高到大约 27,580 公里/小时，高度达到 400 公里——近地轨道。

“我们希望采取的下一步是从国际空间站（ISS）进行类似的探测，俯视地球。天体物理学家Brice-Olivier Demory说伯尔尼大学和MERMOZ。

在那个高度，分辨率不会那么好 - 也许是6到7公里 - 但它将能够帮助研究人员改进他们的光谱偏振仪，并看到它在更极端的尺度上工作得如何。

“这将使我们能够评估行星尺度生物特征的可探测性。这一步对于利用偏振寻找太阳系内外的生命具有决定性意义。德莫里说.

该研究已发表在天文学与天体物理学.

本文最初发表于2021年6月。

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