Un equipo del Laboratorio de Propulsión a Chorro ha creado nuevas tecnologías que podrían usarse en futuras misiones para analizar muestras líquidas de cuerpos acuáticos y buscar signos de vida extraterrestre.
Las lunas heladas de nuestro sistema solar provistas de océanos bajo su corteza helada potencialmente habitables, son un lugar perfecto para realizar investigaciones y así intentar dar respuesta a la enigmática pregunta sobre la existencia o no de vida extraterrestre. Pero buscar señales de vida en un mar gélido a cientos de millones de kilómetros de distancia plantea enormes desafíos. El equipo científico utilizado debe ser exquisitamente complejo, capaz de soportar una radiación intensa y operar en temperaturas criogénicas. Además, los instrumentos deben poder tomar varias medidas independientes y complementarias que, juntas, puedan producir una prueba de vida científicamente defendible.
Para abordar algunas de las dificultades que podrían encontrar futuras misiones de detección de vida, un equipo del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California ha desarrollado un poderoso conjunto de instrumentos científicos llamado OWLS, o Oceans Worlds LifeSurveyor). OWLS está diseñado para ingerir y analizar muestras líquidas. Tiene ocho instrumentos, todos automatizados, que, en un laboratorio en la Tierra, requerirían el trabajo de varias decenas de personas.
Una opción de uso para OWLS sería analizar el agua congelada de uno de los Columnas de vapor arrojadas desde Enceladus, la luna de Saturno. “¿Cómo tomas una mota de hielo a mil millones de millas de la Tierra y determinas, con una sola oportunidad, mientras todos en la Tierra esperan con gran expectación, si hay evidencia de vida?” dijo Peter Willis, co-investigador principal y líder científico del proyecto. “Queríamos crear el sistema de instrumentos más poderoso que pudieras diseñar para esa situación, para buscar signos de vida tanto químicos como biológicos”.
OWLS ha sido financiado por JPL Next, un programa de desarrollo de tecnología dirigido por la Oficina de Tecnología Espacial del Laboratorio. En junio, después de media década de trabajo, el equipo del proyecto probó su equipo, que actualmente tiene el tamaño de unos cuantos archivadores, en las aguas saladas del Lago Mono en la Sierra Oriental de California. OWLS encontró evidencia química y celular de vida, utilizando su software incorporado para identificar esa evidencia sin intervención humana.
“Hemos probado la primera generación de equipos OWLS”, dijo Willis. “El siguiente paso es formatearlo y miniaturizarlo para entornos de misión específicos”.
Crédito: NASA/JPL-Caltech.
Desafíos, Soluciones
Un desafío clave al que se enfrentó el equipo de OWLS fue cómo procesar muestras líquidas en el espacio. En la Tierra, los científicos tienen gravedad, una temperatura de laboratorio razonable y la presión de aire necesaria para mantener las muestras en su lugar, pero esas condiciones no existen en una nave espacial que viaja a través del sistema solar o se estrella. a la superficie de una luna congelada. Por lo tanto, el equipo diseñó dos instrumentos que pueden extraer una muestra líquida y procesarla en las condiciones de espacio prevalecientes.
Dado que no está claro qué forma podría tomar la vida en un cuerpo oceánico, OWLS también necesitaba incluir la gama más amplia posible de instrumentos, capaces de medir una variedad de tamaños, desde moléculas individuales hasta microorganismos. Con ese fin, el proyecto reunió dos subsistemas: uno que emplea una variedad de técnicas de análisis químico utilizando múltiples instrumentos y otro con múltiples microscopios para examinar pistas visuales.
Crédito: NASA/JPL/ Instituto de Ciencias Espaciales.
El sistema de microscopio OWLS será el primero en el espacio capaz de obtener imágenes de células. Ha sido desarrollado en conjunto con científicos de la Universidad Estatal de Portland (en Oregón), combina un microscopio holográfico digital, que puede identificar las células y el movimiento en todo el volumen de una muestra, con dos generadores de imágenes fluorescentes, que utilizan colorantes para observar el contenido químico. y estructuras celulares. Juntos, proporcionan vistas superpuestas con una resolución de menos de una micra, o alrededor de 0,00004 pulgadas.
ELVIS (Dubbed Extant Life Volumetric Imaging System) es el subsistema de microscopio que no tiene partes móviles, una rareza. Y utiliza algoritmos de aprendizaje automático para concentrarse en el movimiento realista y detectar objetos iluminados por moléculas fluorescentes, ya sea producidas naturalmente en organismos vivos o como tintes agregados adheridos a partes de las células.
“Es como buscar una aguja en un pajar sin tener que recoger y examinar cada hoja de heno”, dijo el co-investigador principal Chris Lindensmith, quien dirige el equipo del microscopio. “Básicamente estamos agarrando grandes brazadas de heno y diciendo: ‘Oh, hay agujas aquí, aquí y aquí'”.
Para examinar trazas de formas de vida mucho más pequeñas, OWLS utiliza su Sistema de Análisis de Electroforesis Capilar Orgánica (OCEANS), que esencialmente cocina a presión muestras líquidas y las traslada a instrumentos que buscan los componentes básicos de la vida: todas las variedades de aminoácidos, así como ácidos grasos y compuestos orgánicos. El sistema es tan sensible que incluso puede detectar formas desconocidas de carbono. Willis, quien dirigió el desarrollo de OCEANS, lo compara con un tiburón que puede oler solo una molécula de sangre en mil millones de moléculas de agua y distinguir el tipo de sangre. Sería solo el segundo sistema de instrumentos en realizar análisis químicos líquidos en el espacio, después del instrumento MECA a bordo del Phoenix Mars Lander de la NASA.
OCEANS utiliza una técnica llamada electroforesis capilar, básicamente pasando una corriente eléctrica a través de una muestra para separarla en sus componentes. Luego, la muestra se envía a tres tipos de detectores, incluido un espectrómetro de masas, la herramienta más poderosa para identificar compuestos orgánicos.
Enviándolo a casa
Estos subsistemas producen cantidades masivas de datos, de los cuales solo el 0,0001 % podría enviarse a la Tierra lejana debido a las tasas de transmisión de datos que son más limitadas que las de la Internet de acceso telefónico de la década de 1980. OWLS ha sido diseñado con lo que se llama “autonomía de los instrumentos científicos a bordo“. Usando algoritmos, las computadoras analizarían, resumirían, priorizarían y seleccionarían solo los datos más interesantes para enviar a casa, mientras proporcionaban un “manifiesto” de información aún a bordo.
“Estamos comenzando a hacer preguntas que ahora requieren instrumentos más sofisticados”, dijo Lukas Mandrake, ingeniero de sistemas de autonomía de instrumentos para el proyecto. “¿Alguno de estos otros planetas es habitable? ¿Existe evidencia científica defendible para la vida en lugar de una pista de que podría estar allí? Eso requiere instrumentos que necesitan una gran cantidad de datos, y eso es lo que OWLS y su autonomía científica están preparados para lograr”.
Edición: R. Castro.
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