Un equipo del Jet Propulsion Laboratory 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 en nuestro sistema solar provistas de océanos bajo su corteza congelada potencialmente habitables, son un lugar perfecto para realizar investigación y tratar así de contestar la enigmática pregunta acerca de la existencia o no de vida extraterrestre. Pero buscar indicios 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 funcionar en temperaturas criogénicas. Además, los instrumentos deben poder tomar diversas medidas, independientes y complementarias que, juntas, puedan producir una prueba de vida científicamente defendible.
Para abordar algunas de las dificultades que podrían encontrar las 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, (Oceans Worlds Life Surveyor). OWLS está diseñado para ingerir y analizar muestras líquidas. Cuenta con ocho instrumentos, todos automatizados, que, en un laboratorio en la Tierra, requerirían el trabajo de varias docenas de personas.
Una opción de uso para OWLS serviría para analizar el agua congelada de una de las plumas de vapor que brota de Encelado, la luna de Saturno. “¿Cómo tomas una pizca de hielo a mil millones de millas de la Tierra y determinas, con solo una oportunidad que tienes, 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 el JPL Next, un programa impulsador de desarrollo tecnologico dirigido por la Office of Space Technology del Laboratorio. En junio, después de media década de trabajo, el equipo del proyecto probó su equipo, que actualmente tiene el tamaño de unos pocos archivadores, en las aguas saladas del Lago Mono en la Sierra Oriental de California. OWLS encontró pruebas químicas y celulares de vida, utilizando su software incorporado para identificar esa evidencia sin intervención humana.
“Hemos comprobado la primera generación de equipos OWLS”, dijo Willis. “El siguiente paso es formatearlo y miniaturizarlo para entornos de misiones específicos”.
Crédito: NASA/JPL-Caltech.
Desafíos, Soluciones
Una dificultad clave a la que se tuvo que enfrentar el equipo de OWLS fue cómo procesar muestras líquidas en el espacio. En la Tierra, los científicos cuentan con la gravedad, una temperatura de laboratorio razonable y la presión del 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 que se precipita a la superficie de una luna congelada. Por ello, el equipo diseñó dos instrumentos que pueden extraer una muestra líquida y procesarla en las imperantes condiciones del espacio.
Dado que no está claro qué forma podría tener la vida en un cuerpo oceánico, OWLS necesitaba incluir además la gama más amplia posible de instrumentos, capaces de medir un rango de tamaño desde moléculas individuales hasta microorganismos. Con ese fin, el proyecto unió dos subsistemas: uno que emplea una variedad de técnicas de análisis químico utilizando múltiples instrumentos y otro con varios microscopios para examinar pistas visuales.
Crédito: NASA/JPL/ Space Science Institute.
El sistema de microscopio de OWLS será el primero en el espacio capaz de obtener imágenes de células. Se ha 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 tintes para observar el contenido químico y las estructuras celulares. Juntos, brindan 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 del microscopio que no cuenta con 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 producido de forma natural en organismos vivos o como tintes añadidos unidos a partes de las células.
“Es como buscar una aguja en un pajar sin tener que recoger y examinar cada brizna 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 formas de indicios de vida mucho más pequeñas, OWLS utiliza su Sistema de Análisis de Electroforesis Capilar Orgánica (OCEANS), que esencialmente cocina a presión las muestras líquidas y las traslada a instrumentos que buscan los componentes químicos básicos de la vida: todas las variedades de aminoácidos, así como 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 abordo del Phoenix Mars Lander de la NASA.
OCEANS utiliza una técnica llamada electroforesis capilar, básicamente, pasar 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 potente para identificar compuestos orgánicos.
Enviándolo a casa
Estos subsistemas producen cantidades masivas de datos, de los cuales solo un 0,0001 % podría enviarse a la lejana Tierra debido a las tasas de transmisión de datos que son más limitadas que las de Internet de acceso telefónico de la década de 1980. Así que OWLS ha sido diseñado con lo que se llama “autonomía de instrumentos científicos a bordo“. Usando algoritmos, los ordenadores analizarían, resumirían, priorizarían y seleccionarían solo los datos más interesantes para enviarlos a casa, al mismo tiempo que ofrecerían un “manifiesto” de información aún a bordo.
“Estamos empezando a hacer preguntas que ahora requieren instrumentos más sofisticados”, dijo Lukas Mandrake, ingeniero del sistema de autonomía de instrumentos del proyecto. “¿Algunos de estos otros planetas son habitables? ¿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.