Depuis que des satellites recouverts de glace de planètes géantes avec des océans souterrains potentiellement habitables ont été découverts dans le système solaire, la question s'est posée : y a-t-il de la vie là-bas ? Mais trouver des preuves de la vie dans des océans froids à des centaines de millions de kilomètres de la Terre se heurte à d'énormes difficultés. L'équipement scientifique utilisé doit être extrêmement sophistiqué et capable de résister à un rayonnement intense et à de basses températures. De plus, les instruments doivent être capables de prendre des mesures diverses, indépendantes et complémentaires qui, ensemble, pourraient fournir une preuve scientifiquement valable de la vie.
Pour relever les défis auxquels les futures missions de détection de la vie pourraient être confrontées, l'équipe du Jet Propulsion Laboratory de la NASA a développé OWLS, un ensemble puissant d'instruments scientifiques pas comme les autres.
Abréviation d'Oceans Worlds Life Surveyor, OWLS sert à recevoir et à analyser des échantillons liquides. Il dispose de huit instruments, tous automatisés, qui nécessiteraient le travail de plusieurs dizaines de personnes dans un laboratoire sur Terre.
Une application possible de OWLS est de l'utiliser pour analyser l'eau d'un panache sortant de la lune Encelade de Saturne. Nous voulions créer le système d'outils le plus puissant qui puisse être développé pour cette situation, pour rechercher à la fois des signes chimiques et biologiques de la vie, disent les scientifiques.
En juin, après cinq ans de travail, l'équipe de conception a testé son équipement dans les eaux salées du lac Mono dans la Sierra orientale de Californie. OWLS a détecté des signes chimiques et cellulaires de vie à l'aide d'un logiciel embarqué pour identifier ces signes sans intervention humaine.
Nous avons fait la démonstration de la première génération de la suite OWLS », a déclaré Peter Willis, chef de projet. L'étape suivante consiste à le personnaliser et à le miniaturiser pour des scénarios de mission spécifiques.
La principale difficulté à laquelle l'équipe OWLS a été confrontée était de savoir comment traiter des échantillons liquides dans l'espace. Sur Terre, les scientifiques peuvent compter sur la gravité, une température de laboratoire raisonnable et une pression atmosphérique pour maintenir les échantillons en place, mais de telles conditions n'existent pas sur un vaisseau spatial volant à travers le système solaire ou à la surface d'une planète gelée. Les scientifiques ont donc mis au point deux dispositifs capables d'extraire un échantillon liquide et de le traiter dans l'espace.
Étant donné que la forme que pourrait prendre la vie dans le monde océanique n'est pas claire, OWLS devait également inclure une gamme d'instruments aussi large que possible, capables de mesurer la gamme de tailles allant des molécules individuelles aux micro-organismes.
À cette fin, deux sous-systèmes ont été combinés dans le projet : l'un utilise diverses méthodes d'analyse chimique à l'aide de plusieurs instruments, et l'autre avec plusieurs microscopes pour étudier les indices visuels.
Le système de microscope OWLS sera le premier dans l'espace capable d'imager des cellules. Il combine un microscope holographique numérique qui peut identifier les cellules et les mouvements dans un échantillon avec deux imageurs fluorescents qui utilisent des colorants pour observer la chimie et les structures cellulaires. Ensemble, ils fournissent des vues superposées avec une résolution inférieure à un micron.
Le sous-système du microscope, appelé ELVIS (Extant Life Volumetric Imaging System), ne comporte aucune pièce mobile, ce qui est rare. Et il utilise des algorithmes d'apprentissage automatique pour suivre des mouvements réalistes et détecter des objets éclairés par des molécules fluorescentes naturellement présentes dans les organismes vivants ou avec des colorants ajoutés associés à des parties de cellules.
Pour explorer des formes de preuves beaucoup plus petites, OWLS utilise son système d'analyse par électrophorèse capillaire organique (OCEANS), qui prépare essentiellement des échantillons de liquide sous pression et les alimente en instruments qui recherchent les éléments chimiques constitutifs de la vie : toutes les variétés d'acides aminés, ainsi que comment les acides gras et les composés organiques.
Le système est si sensible qu'il peut détecter même des formes inconnues de carbone. Peter Willis, qui a dirigé le développement d'OCEANS, le compare à un requin, qui peut sentir une seule molécule de sang dans un milliard de molécules d'eau, et également déterminer le groupe sanguin. Ce ne sera que le deuxième système d'instrumentation à effectuer une analyse chimique des liquides dans l'espace après l'instrument Microscopy, Electrochemistry and Conductivity Analyzer (MECA) sur le Phoenix Mars Lander de la NASA.
OCEANS utilise une technique appelée électrophorèse capillaire, faisant essentiellement passer un courant électrique à travers un échantillon pour le séparer en ses composants. L'échantillon est ensuite envoyé vers trois types de détecteurs, dont un spectromètre de masse, l'outil le plus puissant pour identifier les composés organiques.
Ces sous-systèmes produisent d'énormes quantités de données, dont seulement 0,0001 % environ peuvent être renvoyées sur Terre en raison du débit de données limité.
Ainsi, OWLS a été conçu en gardant à l'esprit la soi-disant autonomie des instruments scientifiques aéroportés. À l'aide d'algorithmes, les ordinateurs analyseront, généraliseront, hiérarchiseront et sélectionneront uniquement les données les plus intéressantes à envoyer à la maison, et offriront un manifeste des informations encore à bord.
Maintenant, nous commençons à poser des questions qui nécessitent des outils plus sophistiqués », a déclaré Lukas Mandrake, ingénieur système des outils hors ligne du projet. Certaines de ces autres planètes sont-elles habitables ? Existe-t-il des preuves scientifiques solides de la vie, plutôt qu'un indice qu'elle pourrait être là ? Cela nécessite des outils qui collectent beaucoup de données, et c'est pour cela qu'OWLS et son autonomie scientifique sont conçus.
2022-10-09 13:57:14
Auteur: Vitalii Babkin