ارفع يديك أمام وجهك. بالنسبة لمعظم الناس ، ستكون نسخًا معكوسة لبعضها البعض: يمكنك حملها من راحة اليد إلى راحة اليد وسوف تتطابق ، لكن لا يمكنك تركيبها.
تُظهر الجزيئات أيضًا هذا الأسلوب اليدوي ، أو chirality. إنها تأتي منظمين في شكلين معكوسين وغير قابلين للتركيب. ومن غرائب الحياة الرائعة أن جميع الجزيئات الحيوية تقريبًا ستعمل فقط في أحد شكليها.
الأحماض الأمينية الطبيعية – اللبنات الأساسية للبروتينات – هي دائما تقريبا أعسر، أو sinistral. من ناحية أخرى ، فإن السكريات الطبيعية مثل تلك التي تتكون منها الحمض النووي الريبي (RNA) والحمض النووي (DNA) ، تكون دائمًا تقريبًا في اليد اليمنى ، أو ديكسترال. إذا استبدلت أيًا من هذه الجزيئات بالشكل الآخر ، فإن النظام بأكمله ينهار.
هذا الشذوذ يسمى homochirality. لسنا متأكدين من سبب حدوث ذلك ، ولكن يُعتقد أنه خاصية أساسية للحياة. والآن اكتشف العلماء التماثل الجزيئي لطائرة هليكوبتر تحلق بسرعة 70 كيلومترًا في الساعة (43.5 ميلاً في الساعة) على ارتفاع كيلومترين (1.2 ميل).
أنت تسأل لماذا يفعلون مثل هذا الشيء؟ لمعرفة ما إذا كان بإمكاننا اكتشاف التماثل الجزيئي على الكواكب الأخرى ، في البحث عن حياة خارج كوكب الأرض. حتى هنا على الأرض ، ستكون القدرة على قياس هذه الإشارة من الارتفاع مفيدة ، لأنها يمكن أن تكشف عن معلومات حول صحة النباتات.
“عندما ينعكس الضوء بواسطة مادة بيولوجية ، فإن جزءًا من الموجات الكهرومغناطيسية للضوء سوف ينتقل إما في اتجاه عقارب الساعة أو عكس اتجاه عقارب الساعة ،” أوضح الفيزيائي لوكاس باتي من جامعة برن في سويسرا.
“تسمى هذه الظاهرة الاستقطاب الدائري وهي ناتجة عن تماثل المادة البيولوجية. لا تنتج الطبيعة اللولبية المماثلة من الضوء بواسطة الطبيعة اللاأحيائية غير الحية.”
ومع ذلك ، كما قد تتوقع ، فإن هذه الإشارة ضعيفة للغاية. يشكل الاستقطاب الدائري للنباتات أقل من 1٪ من الضوء المنعكس.
يُطلق على أحد أنواع الأدوات التي يمكنها اكتشاف إشارة الضوء المستقطب مقياس الطيف ، والذي يستخدم مستشعرات خاصة لفصل الجزء المستقطب. لعدة سنوات ، عمل باتي وفريقه على مقياس طيفي حساس للغاية لاكتشاف الاستقطاب الدائري للنباتات. يطلق عليه TreePol ، ويمكنه اكتشاف الاستقطاب الدائري بشكل إيجابي من على بعد عدة كيلومترات.
الآن ، قاموا بتكييف TreePol للطيران ، مع أجهزة قياس الطيف المطورة والتحكم الإضافي في درجة الحرارة للبصريات. هذا التصميم الجديد يسمى FlyPol.
عندما حلق باتي وفريقه في الجو فوق Val-de-Travers و Le Locle في سويسرا باستخدام FlyPol ، أصبح التحسن الذي توفره هذه الترقيات واضحًا على الفور.
“التقدم الكبير هو أن هذه القياسات تم إجراؤها في منصة كانت تتحرك وتهتز وأننا ما زلنا نكتشف هذه البصمات الحيوية في غضون ثوانٍ ،” قال عالم الفلك جوناس كون من جامعة برن ، ومشروع MERMOZ (خطة المراقبة ، الأسطح الخارجية ذات الخصائص اللاريمترية الحديثة).
لم يكن الأمر يتعلق فقط بقدرة FlyPol على عزل إشارة الاستقطاب الدائري وتمييزها عن الأسطح اللاأحيائية ، مثل الطرق الإسفلتية. يمكن للفريق استخدامه للتمييز بين أنواع مختلفة من النباتات ، مثل العشب والغابات وحتى الطحالب في البحيرات – كل ذلك من طائرة هليكوبتر سريعة الحركة.
قال الباحثون إن هذا يمكن أن يفتح طريقة جديدة تمامًا لمراقبة صحة النظم البيئية النباتية المختلفة ، وربما حتى الشعاب المرجانية. لكنهم لم ينتهوا من صقله بعد. إنهم يريدون أخذها بسرعة تقارب 27.580 كم / ساعة وارتفاع 400 كيلومتر – مدار أرضي منخفض.
“الخطوة التالية التي نأمل أن نتخذها هي إجراء اكتشافات مماثلة من محطة الفضاء الدولية (ISS) ، بالنظر إلى الأرض ،” قال عالم الفيزياء الفلكية بريس أوليفر ديموري من جامعة برن وميرموز.
عند هذا الارتفاع ، لن تكون الدقة جيدة – ربما من 6 إلى 7 كيلومترات – لكنها ستكون قادرة على مساعدة الباحثين على تحسين مقياس الطيف الاستقطاب ، ومعرفة مدى نجاحه في المقاييس الأكثر تطرفًا.
“سيسمح لنا ذلك بتقييم إمكانية اكتشاف البصمات الحيوية على مستوى الكواكب. ستكون هذه الخطوة حاسمة لتمكين البحث عن الحياة داخل نظامنا الشمسي وخارجه باستخدام الاستقطاب ،” قال ديموري.
من المقرر نشر البحث في علم الفلك والفيزياء الفلكية.
“هواة الإنترنت المتواضعين بشكل يثير الغضب. مثيري الشغب فخور. عاشق الويب. رجل أعمال. محامي الموسيقى الحائز على جوائز.”
