Le but du Bio-Instrument est de faire apparaître la vie sur d’autres planètes | Recherche et technologie | juillet 2022

HONOLULU, 11 juillet 2022 – Le Compact Color Biofinder, un dispositif d’imagerie développé par des chercheurs de l’Université d’Hawai’i à Manoa, a démontré sa capacité à détecter les signaux de biofluorescence à partir de traces de matière organique à une distance de quelques centimètres à cinq centimètres. M. Selon Sonia Rowley, biologiste de l’équipe de développement de Biofinder, les capacités de l’appareil lui permettent de détecter avec précision et de manière non invasive des contaminants tels que des microbes ou des dangers biologiques extraterrestres provenant de ou vers la Terre.

Rowley a déclaré que les capacités de Biofinder seraient essentielles au programme de défense planétaire de la NASA.

Depuis 2012, l’équipe travaille à la préparation de Biofinder pour identifier rapidement des matériaux biologiques dans le cadre de l’exploration planétaire et de la recherche de vie extraterrestre, vivante et éteinte. Le Biofinder est un instrument portable alimenté par une batterie 24 V et un ordinateur portable. Il utilise un laser pulsé nanoseconde Nd:YAG compact, à l’état solide et refroidi par conduction qui fournit deux longueurs d’onde simultanées, 355 nm et 532 nm, pour l’excitation de fluorescence.

La plupart des matériaux biologiques, tels que les acides aminés, les fossiles et les biorésidus, ont de forts signaux de fluorescence avec des durées de vie inférieures à 20 ns. Biofinder détecte la fluorescence des matières organiques et les détecte sur une grande surface à une cadence vidéo de 20 images par seconde. La vitesse de la vidéo est synchronisée avec le taux de répétition du laser de 20 impulsions par seconde.

Pour enregistrer des signaux de fluorescence de courte durée à partir de matériaux organiques et biologiques, le détecteur Biofinder est limité à son temps d’exposition le plus court de 1 µs. Le temps de détection court permet de bloquer le signal de phosphorescence minérale à long terme et le bruit de fond.


Détection par biomètre de restes biologiques dans un fossile de poisson : (a) image en lumière blanche d’un fossile de la formation de Green River ; (b) Image de fluorescence d’un fossile de poisson obtenue à l’aide de Biofinder. Avec l’aimable autorisation de Misra et al., 2022.


Le Biofinder a également démontré sa capacité à faire la distinction entre la phosphorescence minérale et la fluorescence organique à des distances de séparation à la lumière du jour et dans un court temps de mesure. Biofinder différencie les différents types de matériaux organiques en prenant des images en couleur.

“Il n’existe actuellement aucun autre instrument capable de détecter de petites quantités de biodébris pendant la journée”, a déclaré Anupam Misra, développeur principal d’instruments et chercheur à l’Institut de géophysique et de planétologie de l’Université d’Hawaï. Manoa School of Ocean and Earth Science and Technology.

Les chercheurs ont utilisé des fossiles de la formation de Green River, un lit de fossiles vieux de plusieurs dizaines de millions d’années, pour tester la capacité de l’instrument à détecter des biomarqueurs chez des espèces éteintes depuis longtemps. Biofinder a passé au crible 35 spécimens fossiles de poissons dans leur matrice rocheuse d’origine à une distance de 50 cm à la recherche de signes de restes biologiques.

Les images de fluorescence prises avec l’instrument Biofinder ont montré que les fossiles de poissons analysés dans la formation de Green River (période éocène, il y a 56,0 millions à 33,9 millions d’années) contiennent encore des quantités importantes de restes biologiques.

Les chercheurs ont utilisé des méthodes spectroscopiques et microscopiques pour confirmer les résultats des images de fluorescence Biofinder.

Des microscopes à fluorescence et des examens sous lumière UV ont été utilisés pour étudier les fossiles dans le passé, mais ces méthodes ont des difficultés à détecter in situ à la lumière du jour et ne peuvent pas éliminer les interférences des signaux de phosphorescence minérale, ont déclaré les chercheurs. “Biofinder fonctionne à plusieurs mètres de distance, prend des vidéos et peut scanner rapidement une grande surface”, a déclaré Misra.

Ces capacités pourraient aider le rover à identifier les objets d’intérêt dans la recherche de la vie au-delà de la Terre. Des techniques de caractérisation telles que Raman ou la spectroscopie de désintégration induite par laser peuvent ensuite être utilisées pour déterminer la composition moléculaire et élémentaire d’objets sélectionnés.

“Si le Biofinder était installé sur un rover sur Mars ou sur une autre planète, nous pourrions rapidement balayer de vastes zones à la recherche de preuves de vie passée, même si l’organisme est petit, difficile à voir avec nos yeux et mort depuis plusieurs millions d’années. “, a déclaré Misra.

Misra et ses collègues demandent l’opportunité d’envoyer Biofinder sur une mission de la NASA.

L’étude a été publiée dans Rapports scientifiques (www.doi.org/10.1038/s41598-022-14410-8).

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