Advertisement

The Role of Infrared Spectroscopy in the Biological Exploration of Mars

  • D. G. Rea
Conference paper

Abstract

The Role of Infrared Spectroscopy in the Biological Exploration of Mars. The biological exploration of Mars is rapidly becoming a major program in space research. Among the variety of techniques utilized in the work, infrared spectroscopy occupies a prominent place. It has provided valuable information about the atmospheric parameters — composition and pressure — vital in designing a lander to explore for life on the surface. Infrared radiometry has been used to measure the surface temperatures for the entire disk at the various seasons. From a spacecraft orbiting Mars radiometry could be extended to achieve a spatial resolution sufficient to detect micro-environments where the presence of life would be most probable. Measurements in the near infrared from an orbiter would provide a map of the distribution of the water vapor over the planet as a function of the seasons, a parameter of possible significance in understanding observed phenomena and important in the detection of micro-environments. Brightness measurements in the near infrared and visible could be used to detect organisms similar to own in having chlorophyll as the photosynthetic agent, and no pigments absorbing in the near infrared. On a landed laboratory, infrared spectroscopy could play a major role in the characterization of any organic matter present in surface samples. It could also be used as a screening technique to select objects for study by other tools.

Keywords

Infrared Spectroscopy Equivalent Width Biological Exploration Secondary Amide Rotational Quantum Number 
These keywords were added by machine and not by the authors. This process is experimental and the keywords may be updated as the learning algorithm improves.

Résumé

Le rôle de la spectroscopic infrarouge dans l’exploration de mars. L’exploration biologique de Mars devient très rapidement un programme principal dans la recherche spatiale. Parmi les diverses techniques de travail utilisées, la spectrométrie infrarouge occupe une place des plus importantes. Elle a fourni des renseignements précieux sur les paramètres de l’atmosphère — composition et pression — vitaux pour l’étude d’un engin d’atterrissage destine à explorer les possibilités de vie à la surface. La spectrométrie infrarouge a été utilisée pour mesurer les températures en surface pour l’ensemble du disque aux diverses saisons. A partir d’un engin spatial orbitant autour de Mars, les radiomesures pourraient être étendues afin de réaliser une résolution spatiale suffisante pour détecter des micro-environnements où l’existence do la vie pourrait être probable. Des mesures dans l’infrarouge proche, à partir d’un engin sur orbite, fourniraient une carte de la distribution de la vapeur d’eau sur la planète en fonction des saisons, un paramètre ayant une importance nécessaire pourla compréhension des phénomènes observés, et important pour la détection des microenvironnements. Des mesures de brillance dans l’infrarouge proche et visible pourraient être utilisées pour détecter des organismes semblables aux nôtres par le fait qu’ils utili- seraient la chlorophyle comme agent de photosynthèse, et pas de pigments absorbants dans l’infrarouge proche. Sur un laboratoire atterri, la spectroscopic infrarouge pourrait jouer un rôle majeur dans la caractérisation de toute matière organique presentee dans les échantilions à la surface. Elle pourrait également être utilisée comme technique de criblage pour sélectionner des objets destinés à être étudiés par d’autres appareils.

Аннотации

Роль инфракрасной спектроскопии в биологическом исследовании Марса. Биологическое исследование Марса быстро становится одной из основных программ космических исследований. Среди применяемых при этом методов выдающееся место занимает инфракрасная спектроскопия. Она позволила получить ценную информацию об атмосферных параметрах — составе и давлении — жизненно важных при планировании посылки и посадки космического корабля для изучения возможности жизни на поверхности Марса. Инфракрасная радиометрия применялась для измерения поверхностных температур всего диска в различные сезоны. С космического корабля, движущегося по орбите вокруг Марса, радиометрия может достигнуть пространственного разрешения, достаточного для обнаружения микросред, в которых наличие жизни наиболее вероятно. Измерения в полосе, близкой к инфракрасной, с движущегося по орбите космического корабля, позволят составить карту распределения водяных паров на планете по сезонам, важную для понимания наблюдаемых явлений и обнаружения микросред. Измерения яркости в близкой к инфракрасной и видимой полосах могут использоваться для обнаружения организмов, содержащих, подобно земным, хлорофилл в качестве фотосинтетического агента и не обладающих пигментом, поглощаемым в полосе, близкой к инфракрасной. В доставленной на поверхность Марса лаборатории инфракрасная спектроскопия может играть важную роль при характеристике любого органического вещества, имеющегося в пробах, взятых на поверхности. Она также может служить для предварительного отбора объектов для изучения с помощью других методов.

Preview

Unable to display preview. Download preview PDF.

Unable to display preview. Download preview PDF.

References

  1. 1.
    Lowell, P.: Mars as the Abode of Life. New York: The Macmillan Company. 1908.Google Scholar
  2. 2.
    Miller, S.: A Production of Amino Acids under Possible Primitive Earth Conditions. Science 117, 528 (1953).ADSCrossRefGoogle Scholar
  3. 3.
    Oro, J.: Synthesis of Organic Compounds by Electric Discharges. Nature 197, 862 (1963).ADSCrossRefGoogle Scholar
  4. 4.
    Ponnamperuma, C., R. M. Lemmon, R. Mariner, and M. Calvin: Formation of Adenine by Electron Irradiation of Methane, Ammonia and Water. Proc. Nat. Acad. Sci. 49, 737 (1963).ADSCrossRefGoogle Scholar
  5. 5.
    Hawrylewicz, E., R. Gowdy, and R. Ehrlich: Microorganisms Under a Simulated Martian Environment. Nature 198, 497 (1962).ADSCrossRefGoogle Scholar
  6. 6.
    Young, R. S., P. Deal, J. Bell, and J. Allen: Effect of Diurnal Freeze-Thawing on Survival and Growth of Selected Bacteria. Nature 199, 1078 (1963).ADSCrossRefGoogle Scholar
  7. 7.
    Packer, E., S. Scher, and C. Sagan: Biological Contamination of Mars. II. Cold and Aridity as Constraints on the Survival of Terrestrial Microorganisms in Simulated Martian Environments. Icarus 2, 293 (1963).ADSCrossRefGoogle Scholar
  8. 8.
    Rank, D. H., B. S. Rao, P. Sitaram, A. F. Slomba, and T. A. Wiggins: Quadrupole and Induced Dipole Spectrum of Molecular Hydrogen. J. Opt. Soc. Amer. 52, 1004 (1962).ADSCrossRefGoogle Scholar
  9. 9.
    Kiess, C. C., C. H. Corliss, and H. K. Kiess: High-Dispersion Spectra of Jupiter. Ap. J. 132, 221 (1960).ADSCrossRefGoogle Scholar
  10. 10.
    Herzberg, G.: Spectroscopic Evidence of Molecular Hydrogen in the Atmospheres of Uranus and Neptune. Ap. J. 115, 337 (1952).ADSCrossRefGoogle Scholar
  11. 11.
    Courtoy, C. P.: Le spectre de C12O2 16 entre 3500 et 8000 cm-1 et les constantes moléculaires de cette molécule. Canad. J. Phys. 35, 608 (1957).ADSCrossRefGoogle Scholar
  12. 12.
    Plass, G. N.: Models for Spectral Band Absorption. J. Opt. Soc. Amer. 48, 690 (1958).ADSCrossRefGoogle Scholar
  13. 13.
    Bellamy, L. J.: The Infrared Spectra of Complex Molecules. New York: John Wiley and Sons, Inc. 1958.Google Scholar
  14. 14.
    Blout, E. R., and G. R. Bird: Infrared Microspectroscopy II. J. Opt. Soc. Amer. 41, 547 (1951).ADSCrossRefGoogle Scholar
  15. 15.
    Rea, D. G., and W. J. Welch: The Reflection and Emission of Electromagnetic Radiation by Planetary Surfaces and Clouds. Space Sci. Rev. 2, 558 (1963).ADSCrossRefGoogle Scholar
  16. 16.
    Rea, D. G., T. Belsky, and M. Calvin: Interpretation of the 3 to 4 Micron Infrared Spectrum of Mars. Science 141, 923 (1963).ADSCrossRefGoogle Scholar
  17. 17.
    Gottlieb, M.: Optical Properties of Lithium Fluoride in the Infrared. J. Opt. Soc. Amer. 50, 343 (1960).ADSCrossRefGoogle Scholar
  18. 18.
    Lyon, R.J. P.: Evaluation of Infrared Spectrophotometry for Compositional Analysis of Lunar and Planetary Soils: Rough and Powdered Surfaces. Final Report, Part II, of NASA Contract NASr 49(04) (1964).Google Scholar
  19. 19.
    Kaplan, L. D., G. Münch, and H. Spinrad: An Analysis of the Spectrum of Mars. Ap. J. 139, 1 (1964).ADSCrossRefGoogle Scholar
  20. 20.
    Spinrad, H., G. Münch, and L. D. Kaplan: Detection of Water Vapor on Mars. Ap. J. 137, 1319 (1963).ADSCrossRefGoogle Scholar
  21. 21.
    Sinton, W. M., and J. Strong: Radiometric Observations of Mars. Ap. J. 131, 459 (1960).ADSCrossRefGoogle Scholar
  22. 22.
    Rea, D. G.: The Darkening Wave on Mars. Nature 201, 1014 (1964).ADSCrossRefGoogle Scholar
  23. 23.
    Kuiper, G. P.: The Atmospheres of the Earth and Planets. Edited by G. P. Kuiper. University of Chicago Press. 1952.Google Scholar
  24. 24.
    Draper, A. L., J. A. Adamcik, and E. K. Gibson: Comparison of the Spectra of Mars and a Goethite-Hematite Mixture in the 1–2 μ Region. Icarus 3, 63 (1964).ADSCrossRefGoogle Scholar
  25. 25.
    Sinton, W. M.: Further Evidence of Vegetation on Mars. Science 130, 1234 (1959).ADSCrossRefGoogle Scholar
  26. 26.
    Colthup, N. B.: Identification of Aldehyde in Mars Vegetation Regions. Science 134, 529 (1961).ADSCrossRefGoogle Scholar
  27. 27.
    Rea, D. G., B. T. O’leary, and W. M. Sinton: Mars, the Origin of the 3. 58 and 3.69 Micron Minima in the Infrared Spectra. Science 147, 1286 (1965).ADSCrossRefGoogle Scholar
  28. 28.
    Van Tassrl, R. A., and J. W. Salisbury: The Composition of the Martian Surface. Icarus 3, 264 (1964).ADSCrossRefGoogle Scholar
  29. 29.
    Hovis, W. A.: Infrared Emission Spectra of Organic Solids from 5.0 to 6.6 Microns. Science 143, 587 (1964).ADSCrossRefGoogle Scholar
  30. 30.
    Rea, D. G.: Spectroscopy as a Tool for Detecting Extraterrestrial Life. Space Biology. Corvallis, Oregon: Oregon State University Press. 1963.Google Scholar
  31. 31.
    Gates, D.M., H.J. Keegan, J. C. Schleter, and V.R. Weidner: Spectra Properties of Plants. Appl. Optics 4, 11 (1965).ADSCrossRefGoogle Scholar
  32. 32.
    Kamen, M. D.: Primary Processes in Photosynthesis. New York: Academic Press. 1963.Google Scholar
  33. 33.
    Gifford, F.: The Surface-Temperature Climate of Mars. Ap. J. 123, 154 (1956).ADSCrossRefGoogle Scholar
  34. 34.
    Sinton, W. M.: Recent Radiometric Studies of the Planets and the Moon. Chapter ll in Planets and Satellites, Vol. III of the Solar System, edited by G. P. Kuiper, and B. M. Miodlehurst. University of Chicago Press. 1961.Google Scholar
  35. 35.
    Fischer, W. A., R. M. Moxham, F. Polcyn, and G. H. Landis: Infrared Surveys of Hawaiian Volcanoes Science 146, 733 (1964).Google Scholar

Copyright information

© Springer-Verlag Wien 1967

Authors and Affiliations

  • D. G. Rea
    • 1
  1. 1.Space Sciences LaboratoryUniversity of CaliforniaBerkeleyUSA

Personalised recommendations