La stessa tecnologia potrebbe cercare microbi nelle rocce di Marte o sotto il ghiaccio su Europa
Da quando è atterrato nel cratere Jezero il 18 febbraions, 2021, ilPerseveranzail rover ha preparato i suoi strumenti scientifici per iniziare a cercare segni di vita passata sul Pianeta Rosso. Questi includono spettrometri che scansioneranno le rocce marziane alla ricerca di sostanze organiche e minerali che si formano in presenza di acqua e un sistema di memorizzazione nella cache che conserverà campioni di suolo e roccia marziani per il recupero da una missione futura.
Questi indicatori rivelatori potrebbero essere segni di vita passata, che molto probabilmente assumerebbero la forma di microbi fossilizzati. In un prossimo futuro, uno strumento simile potrebbe essere utilizzato per cercare la vita extraterrestre dei giorni nostri. È conosciuto come il Strumento di analisi wireline per l'osservazione del sottosuolo del Nord lastre di ghiaccio (WATSON), e potrebbe essere usato per trovare prove di vita all'interno ' mondi oceanici come Europa, Encelado e Titano.
Oltre la Terra, Marte è il corpo più abitabile del Sistema Solare, almeno quando si tratta della vita come la conosciamo. Mentre l'ambiente marziano è piuttosto duro oggi, più linee di prova hanno confermato che un tempo era un luogo più caldo e umido. Oltre a un'atmosfera più densa, Marte aveva anche acqua abbondante sulla sua superficie sotto forma di fiumi, laghi e un oceano che copriva gran parte dell'emisfero settentrionale.
Il cavo (che contieneil cavo di alimentazione e il feed di dati) essendo attaccato alla parte superiore di WATSON e al trapano. Credito: NASA/JPL-Caltech
Naturalmente, questo ha portato a chiedersi se Mard avrebbe potuto sostenere la vita in passato. Per indagare su questo,Perseveranzaporta uno strumento chiamato the Scansione di ambienti abitabili con Raman e luminescenza per prodotti organici e chimici (SHERLOC). Utilizzando fotocamere, spettrometri e un laser ultravioletto (UV), SHERLOC cercherà minerali e molecole organiche associate a processi biologici (noti anche come 'biofirme').
Luther Beegle, il ricercatore principale per lo strumento SHERLOC di Mars 2020, ha spiegato in una recente NASA comunicato stampa :
“La perseveranza cercherà una lista della spesa di minerali, sostanze organiche e altri composti chimici che potrebbero rivelare la vita microbica una volta prosperata su Marte. Ma la tecnologia alla base di SHERLOC che cercherà la vita passata nelle rocce marziane è altamente adattiva e può anche essere utilizzata per cercare microbi viventi e i mattoni chimici per la vita nel ghiaccio profondo delle lune di Saturno e Giove».
Oltre Marte, molti scienziati ritengono che lune come Europa, Encelado e Titano siano i luoghi più probabili per trovare prove di vita extraterrestre. Sotto i loro esterni ghiacciati, si pensa che queste lune abbiano vasti oceani di acqua liquida che contengono i composti chimici associati ai processi biologici. In combinazione con l'attività idrotermale al confine nucleo-mantello, è possibile che anche queste lune contengano vita.
Lo strumento WATSON dopo essere stato staccato dal trapano alla Summit Station per l'ispezione. Credito: NASA/JPL-Caltech
Sfortunatamente, trovare prove di quella vita rappresenta una grande sfida. A differenza di Marte, gli scienziati potrebbero non essere in grado di trovare prove che sia rinchiuso nel ghiaccio superficiale. Sondare più in profondità, negli ambienti acquatici nascosti sotto, richiederà strumenti di tipo diverso. È qui che entra in gioco lo strumento WATSON, sviluppato dal Jet Propulsion Laboratory (JPL) della NASA.
Questo strumento prototipo è essenzialmente un tubo che misura 1,2 metri (3,9 piedi) di lunghezza ed è progettato per ottenere campioni dalla profondità di una calotta glaciale. WATSON è stato recentemente accoppiato con Robotica delle api ' Perforazione profonda planetaria (PDD), che è anche progettato per ottenere campioni di perforazione per analisi geologiche (e astrobiologiche), e la combinazione è stata testata con successo nel freddo estremo delle calotte glaciali della Groenlandia.
Questo ambiente è stato selezionato per una campagna del 2019 per il modo in cui si avvicina alle condizioni presenti sulla superficie delle lune ghiacciate. La luna di Saturno Encelado, ad esempio, è nota per aver sperimentato eruzioni periodiche intorno alla sua regione polare meridionale, dove le bocche idrotermali in profondità sotto il ghiaccio fanno spruzzare acqua e molecole organiche attraverso le fessure della superficie.
In Groenlandia, lo strato ghiacciato nel mezzo della massa continentale e lontano dalle coste è un'adeguata 'analogia terrestre' per Encelado, mentre il ghiaccio maciullato ai margini dei ghiacciai vicino alla costa può fungere da analogo per le sezioni aspre e profonde di crosta ghiacciata Europa. Per il bene della campagna 2019, WATSON è stato schierato in un pozzo esistente vicino a Stazione Vertice , una stazione di osservazione remota ad alta quota in Groenlandia.
Mappa di fluorescenza WATSON che mostra macchie nebulose di biofirme (a sinistra) e il raggruppamento di sostanze chimiche organiche simili (a destra). Credito: NASA/JPL-Caltech
Una volta integrato con il PDD, il WATSON è stato calato a più di 100 metri (330 piedi) sotto la superficie. Una volta lì, ha usato il suo laser UV per illuminare le pareti del ghiaccio, facendo brillare alcune molecole. La debole luce prodotta è stata misurata utilizzando uno spettrometro per fornire al team di ricerca informazioni sulla struttura e sulla composizione di queste molecole (oltre alla loro distribuzione).
I risultati sono stati quindi trasformati in una mappa (mostrata sopra) per mostrare il raggruppamento di molecole basate su composizioni chimiche simili, coerenti con composti sia naturali che prodotti artificialmente. Questi includevano idrocarburi aromatici (provenienti dall'inquinamento atmosferico e/o dalla materia vegetale in decomposizione), polimeri organici trovati nei tessuti di supporto delle piante (lignine), acidi complessi presenti nel suolo e altre molecole organiche.
Inoltre, lo strumento ha registrato firme spettrali simili a quelle prodotte da gruppi di microbi. Da ciò, il team ha scoperto che i microbi nelle profondità del ghiaccio non sono distribuiti in strati (come previsto in precedenza) ma tendono ad aggregarsi in blob. come Malaska l'ha descritto :
“Abbiamo creato mappe mentre WATSON scansionava i lati del pozzo trivellato e gli hotspot raggruppati di blu, verdi e rossi, che rappresentano tutti diversi tipi di materiale organico. E la cosa interessante per me era che la distribuzione di questi punti caldi era praticamente la stessa ovunque guardassimo: non importa se la mappa è stata creata a 10 o 100 metri [33 o 330 piedi] di profondità, questi piccoli blob compatti erano lì. '
Rappresentazione artistica del PDD di Honeybee Robotic schierato sulla superficie di Europa. Credito: Honeybee Robotics
Sebbene ci siano ancora molti test da eseguire prima che la tecnologia possa essere utilizzata in un ambiente extraterrestre, il team è stato piuttosto incoraggiato dalla sensibilità di WATSON a un'ampia varietà di biofirme. Questo sarà molto utile quando arriverà il momento di organizzare missioni su mondi oceanici, dove la distribuzione e la densità delle potenziali firme biologiche sono attualmente sconosciute.
Disse Rohit Bhartia, l'investigatore principale per WATSON e vice investigatore principale per SHERLOC (at Sistemi di fotoni ):
“Se dovessimo raccogliere un campione casuale, rischiamo di perdere qualcosa di molto interessante, ma attraverso i nostri primi test sul campo, siamo in grado di comprendere meglio la distribuzione di sostanze organiche e microbi nel ghiaccio terrestre che potrebbe aiutarci durante la perforazione nel crosta di Encelado”.
Nel prossimo futuro, una versione più piccola di WATSON potrebbe essere inclusa a bordo di una futura missione robotica su una di queste lune, come la proposta Europa Lander concetto. Lo strumento sarebbe in grado di scansionare il ghiaccio superficiale di questi corpi per cercare segni di molecole organiche associate a processi biologici.
Questi potrebbero essere riportati sulla Terra come parte di una missione di restituzione del campione o analizzati in situ utilizzando un laser a ultravioletti profondi Spettroscopia Raman strumento. Quest'ultimo metodo sarebbe preferibile sotto alcuni aspetti poiché consentirebbe agli astronomi di studiare potenziali biofirme nel contesto del loro ambiente.
Rappresentazione artistica di una possibile missione Europa Lander, che esplorerebbe la superficie della luna ghiacciata nei prossimi decenni. Credito: NASA/JPL-Caltech
Come Mike Malaska, astrobiologo del JPL e scienziato capo della WATSON, spiegato :
“Sarebbe fantastico se prima studiassimo come apparissero questi campioni nel loro ambiente naturale prima di raccoglierli e mescolarli in un impasto liquido per i test. Ecco perché stiamo sviluppando questo strumento non invasivo per l'uso in ambienti ghiacciati: per guardare in profondità nel ghiaccio e identificare gruppi di composti organici - forse anche microbi - in modo che possano essere studiati prima di analizzarli ulteriormente e perdere la loro origine contesto o modificarne la struttura”.
Come suggeriscono i loro nomi, c'è una certa parentela tra gli strumenti SHERLOC e WATSON. Sebbene possano differire in termini di particolari, in definitiva sono molto simili in termini di scopo. Entrambi si affidano a un laser e a uno spettrometro a ultravioletti profondi per identificare le biofirme ed entrambi si affidano a fotocamere ad alta risoluzione per scattare foto ravvicinate di ciò che trovano.
E con un po' di fortuna, entrambi contribuiranno ad alcune delle più grandi scoperte scientifiche mai realizzate. In breve, potrebbero aiutarci a rispondere finalmente alla domanda 'c'è vita oltre la Terra?'
Ulteriori letture: NASA