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JPL, 심우주 생명체 탐색에 도움이 되는 더 많은 도구 개발
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JPL, 심우주 생명체 탐색에 도움이 되는 더 많은 도구 개발

Jun 11, 2023

위에서부터 시계 반대 방향: 캘리포니아의 모노 호수는 JPL의 Ocean Worlds Life Surveyor의 현장 테스트 장소였습니다. 얼음 달에서 채취한 액체 샘플의 생명체를 탐지하도록 설계된 8개의 장비로 구성된 OWLS는 현미경을 지나 흐르는 물의 실물과 같은 움직임을 자율적으로 추적할 수 있습니다. 출처: NASA/JPL-Caltech

연구소 팀은 물이 있는 세계의 액체 샘플을 분석하고 외계 생명체의 징후를 찾는 미래 임무에 사용할 수 있는 새로운 기술을 발명했습니다.

우주에 우리만 있는 걸까요? 이 오래된 질문에 대한 대답은 우리 태양계에서 잠재적으로 거주 가능한 지하 바다가 있는 얼음으로 뒤덮인 달이 발견된 이후로 감질나게도 손에 닿을 수 있는 것처럼 보였습니다. 그러나 수억 마일 떨어진 추운 바다에서 생명체의 증거를 찾는 것은 엄청난 도전을 안겨줍니다. 사용되는 과학 장비는 극도로 복잡하면서도 강렬한 방사선과 극저온을 견딜 수 있어야 합니다. 또한, 장비는 과학적으로 방어 가능한 생명 증거를 생성할 수 있는 다양하고 독립적이며 보완적인 측정을 수행할 수 있어야 합니다.

미래의 생명 탐지 임무에서 발생할 수 있는 몇 가지 어려움을 해결하기 위해 남부 캘리포니아에 있는 NASA의 제트 추진 연구소 팀은 다른 어떤 것과도 비교할 수 없는 강력한 과학 장비 제품군인 OWLS를 개발했습니다. Oceans Worlds Life Surveyor의 약자인 OWLS는 액체 샘플을 섭취하고 분석하도록 설계되었습니다. 그것은 지구상의 실험실에서 수십 명의 사람들의 작업이 필요한 8개의 장비를 갖추고 있으며 모두 자동화되어 있습니다.

JPL의 OWLS는 생명의 구성 요소를 찾는 강력한 화학 분석 장비와 세포를 찾는 현미경을 결합합니다. 이 버전의 OWLS는 향후 임무에 사용할 수 있도록 소형화되고 맞춤화될 것입니다. 출처: NASA/JPL-Caltech

OWLS의 비전 중 하나는 이를 사용하여 토성의 위성 엔셀라두스에서 분출되는 증기 기둥에서 얼어붙은 물을 분석하는 것입니다. "지구에서 수십억 마일 떨어진 곳에 얼음을 뿌려서 지구상의 모든 사람들이 숨을 죽이고 기다리고 있는 동안 단 한 번의 기회로 생명의 증거가 있는지 어떻게 판단할 수 있습니까?" 프로젝트의 공동 수석 조사관이자 과학 책임자인 Peter Willis는 말했습니다. "우리는 생명의 화학적, 생물학적 징후를 모두 찾기 위해 해당 상황에 맞게 설계할 수 있는 가장 강력한 기기 시스템을 만들고 싶었습니다."

OWLS는 연구실의 Office of Space Technology에서 운영하는 기술 가속기 프로그램인 JPL Next의 자금을 지원 받았습니다. 5년 간의 작업 끝에 지난 6월, 프로젝트 팀은 캘리포니아 동부 시에라에 있는 모노 호수의 염수에서 현재 서류 캐비닛 몇 개 크기의 장비를 테스트했습니다. OWLS는 내장된 소프트웨어를 사용하여 인간의 개입 없이 생명의 화학적 증거와 세포 증거를 찾아냈습니다.

Willis는 “우리는 OWLS 제품군의 1세대를 시연했습니다. "다음 단계는 특정 임무 시나리오에 맞게 맞춤화하고 소형화하는 것입니다."

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JPL의 OWLS에 있는 과학 자율성 소프트웨어는 기계 학습 알고리즘을 사용하여 실물과 같은 움직임의 증거를 찾는 물이 현미경을 지나갈 때 입자를 추적합니다. 여기에서 자율성이 "운동성" 유기체에 속한다고 믿는 입자 트랙은 자홍색으로 표시됩니다.

과제, 솔루션

OWLS 팀이 직면한 주요 어려움은 우주에서 액체 샘플을 처리하는 방법이었습니다. 지구상에서 과학자들은 중력, 합리적인 실험실 온도 및 기압에 의존하여 샘플을 제자리에 유지할 수 있지만 태양계를 돌진하는 우주선이나 얼어붙은 달 표면에는 이러한 조건이 존재하지 않습니다. 그래서 연구팀은 액체 샘플을 추출하고 우주 조건에서 처리할 수 있는 두 가지 장비를 설계했습니다.

해양 세계에서 생명체가 어떤 형태를 취할지 확실하지 않기 때문에 OWLS는 단일 분자부터 미생물까지 크기 범위를 측정할 수 있는 가장 광범위한 장비를 포함해야 했습니다. 이를 위해 이 프로젝트는 두 개의 하위 시스템을 결합했습니다. 하나는 여러 장비를 사용하여 다양한 화학 분석 기술을 사용하는 시스템이고 다른 하나는 시각적 단서를 검사하기 위해 여러 현미경을 사용하는 시스템입니다.