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Lebende Materie aus der Luft zu analysieren, war bisher unmöglich: Das zu messende Signal ist schwach und Fluggeräte bewegen sich instabil. Forschende der Unis Bern und Genf haben nun einen Weg gefunden. Damit könnte Leben auf fernen Planeten nachgewiesen werden.
Das Team entwickelte zunächst eine Vorrichtung aus einer Kamera mit speziellen Linsen und Empfängern, welche die zirkulare Polarisation von lebender Materie vom Rest des Lichts trennen und so verstärken kann.
Sie nannten es Spektropolarimeter. Um Resultate liefern zu können, musste es allerdings von einer Plattform in Bodennähe aus operieren, die minutenlang stationär blieb. Upgrades ermöglichten eine schnellere und stabilere Erkennung aus grösserer Entfernung.
Mit diesem aufgerüsteten Instrument, genannt FlyPol, demonstrierten die Forschenden, dass sie innerhalb von nur wenigen Sekunden langen Messungen aus einem schnell fliegenden Helikopter - 70 Kilometer pro Stunde - heraus zwischen Grasflächen, Wäldern und städtischen Gebieten unterscheiden können.
«Die Messungen zeigen deutlich, dass lebende Materie die charakteristischen Polarisationssignale aufweist, während zum Beispiel Strassen keine signifikanten zirkularen Polarisationssignale zeigen», schreiben die Forschenden unter der Leitung des Nationalen Forschungsschwerpunkts (NFS) PlanetS in einer Mitteilung vom Freitag.
Mit dem aktuellen Aufbau seien sie sogar in der Lage, aus einer Höhe von 2000 Metern Signale zu erkennen, die von Algen in Seen stammen.
«Der nächste Schritt, den wir anstreben, ist die Durchführung ähnlicher Nachweise von der Internationalen Raumstation (ISS) aus, die auf die Erde blickt. Das wird uns erlauben, die Nachweisbarkeit von Biosignaturen im planetarischen Massstab zu beurteilen. Dieser Schritt wird entscheidend sein, um die Suche nach Leben in und jenseits unseres Sonnensystems mit Hilfe der Polarisation zu ermöglichen», sagt Brice-Olivier Demory, Professor für Astrophysik an der Universität Bern.
Er leitet MERMOZ, ein internationales Forschungsteam unter der Ägide des Nationalen Forschungsschwerpunkts NFS PlanetS und des Center for Space and Habitabilty CSH der Universität Bern und der Universität Genf. Ausserdem ist er Co-Autor der Studie, die soeben in der Fachzeitschrift «Astronomy and Astrophysics» veröffentlicht wurde.
Die Messung der zirkularen Polarisationssignale ist nicht nur für zukünftige Weltraummissionen zur Erkennung von Leben wichtig. Erstautor Lucas Patty, MERMOZ-Postdoktorand an der Universität Bern und Mitglied des NFS PlanetS, ergänzt: «Da das Signal in direktem Zusammenhang mit der molekularen Zusammensetzung des Lebens und damit seiner Funktionsweise steht, kann es auch wertvolle ergänzende Informationen in der Erdfernerkundung bieten».
So könnten beispielsweise aus der Luft Abholzung oder Pflanzenkrankheiten festgestellt werden, und es könnte sogar möglich sein, die zirkulare Polarisation bei der Überwachung von toxischen Algenblüten, von Korallenriffen und den Auswirkungen der Versauerung darauf einzusetzen.
*Fachpublikationslink https://doi.org/10.1051/0004-6361/202140845