Wetenschappers van The California Institute of Technology en NASA stellen dat een technologie waarbij via lasers 3d-afbeeldingen worden gemaakt, gebruikt kan worden om buitenaardse microben te ontdekken. De technologie kan in theorie worden gebruikt op ruimtesondes.
De technologie heet digital holographic microscopy en werkt door een laser die op een object wordt gericht, waarbij het licht terug wordt gekaatst. Dat licht wordt dan gemeten en geanalyseerd, waarbij het onder andere gaat om de intensiteit van het licht en hoe groot de afstand is die de lichtstralen hebben afgelegd nadat ze vanaf het object zijn weerkaatst. Aan de hand hiervan kan een enkele 3d-afbeelding worden gemaakt van een verzameld monster.
Via software kan gereconstrueerd worden wat er te zien is op elk brandpuntsvlak. Door een serie hologrammen te maken met een bepaald interval tussen de opnames, zijn volgens onderzoeker Jay Nadeau zelfs de kleinste bewegingen te zien. Door eventuele microben te markeren met fluorescerend materiaal dat zich hecht aan een brede klasse van moleculen, die goede indicatoren voor leven zijn, kan er ook worden bepaald waar de microben uit bestaan.
Ten opzichte van traditionele microscopie, heeft digital holographic microscopy een aantal belangrijke voordelen. Traditionele microscopen maken gebruik van meerdere lenzen die scherp gesteld moeten worden. Het verkrijgen van de juiste focus is nogal een probleem; het idee is dat een ruimtesonde monsters verzamelt en ter plekke analyseert, maar als dat gebeurt met een traditionele microscoop, moet deze vanaf de aarde worden aangestuurd, met vertraging in de signalen. Bij de hologramtechnologie hoeft er niet gefocust te worden. Ook kan een groter oppervlak worden bestudeerd en zijn minder bewegende onderdelen nodig, waardoor er minder kans is dat de apparatuur kapotgaat.
De onderzoekers achten twee locaties in ons zonnestelsel de interessantste plekken om te zoeken naar buitenaarde microben. Naast de maan Europa, die om Jupiter draait, lijkt vooral de kleine maan Enceladus bij Saturnus een interessante locatie. De oppervlakte van Enceladus bestaat uit een laag ijs en daaronder bevindt zich hoogstwaarschijnlijk een oceaan. In het ijs zitten scheuren en geiserachtige fonteinen die materiaal uit het binnenste van de maan de ruimte in blazen; in april ontdekte ruimtesonde Cassini dat er waterstof in de geiserfonteinen zit. Dat wijst op hydrothermische activiteit in de oceaan. Doordat er water, een energiebron en organische moleculen aanwezig zijn, maakt dat Enceladus een van de meest aangewezen plekken om te zoeken naar levensvormen. Waarschijnlijk is er niet genoeg energie voor meercellige organismen, maar misschien zijn er wel eencellige organismen aanwezig, zoals bacteriën.
Het verzamelen van eventuele buitenaardse microben afkomstig van Enceladus, die dan via hologrammen kunnen worden gevonden, is niet eenvoudig. Een ruimtesonde zoals Cassini moet via een fly-by door de geiserfonteinen vliegen, materiaal verzamelen en dat analyseren. Het probleem is dat de pluimen een vergelijkbare dichtheid hebben als smog in steden op aarde. Dat betekent dat een ruimtesonde zo'n twaalf tot twintig keer door de pluimen van Enceladus moet vliegen om slechts een femtoliter aan vloeistof te verzamelen. Tijdens de fly-by is de snelheid van de sonde waarschijnlijk zo'n een tot vijf kilometer per seconde, waardoor er een risico is dat het verzamelde materiaal al verpulverd wordt voordat het kan worden onderzocht. Om dat te voorkomen moeten speciale verzameltechnieken worden ontwikkeld om zoveel mogelijk bruikbare monsters te kunnen bestuderen.
De hologramtechnologie is al getest op enkele locaties op aarde met extreme omstandigheden. Zo hebben de onderzoekers in het voorjaar van 2015 op Groenland in het poolijs geboord om te zoeken naar bacteriën. Ook hebben de wetenschappers Searl Lake onderzocht, een heel zout meer in de Mojavewoestijn waarin vijandige chemicaliën als arseen en boor aanwezig zijn. Op beide locaties bleek de hologramtechnologie te werken en waren er daadwerkelijk bacteriën zichtbaar.
Het onderzoek is onder de noemer Digital Holographic Microscopy, a Method for Detection of Microorganisms in Plume Samples from Enceladus and Other Icy Worlds gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Astrobiology.