Da quando sono stati scoperti nel sistema solare satelliti coperti di ghiaccio di pianeti giganti con oceani sotterranei potenzialmente abitabili, è sorta la domanda: c'è vita lì? Ma trovare prove della vita negli oceani freddi a centinaia di milioni di chilometri dalla Terra è irto di enormi difficoltà. Le apparecchiature scientifiche utilizzate devono essere estremamente sofisticate e in grado di resistere a radiazioni intense e basse temperature. Inoltre, gli strumenti devono essere in grado di effettuare misurazioni diverse, indipendenti e complementari che insieme potrebbero fornire prove di vita scientificamente valide.
Per affrontare le sfide che le future missioni di rilevamento della vita potrebbero dover affrontare, il team del Jet Propulsion Laboratory della NASA ha sviluppato OWLS, un potente set di strumenti scientifici diverso da qualsiasi altro.
Abbreviazione di Oceans Worlds Life Surveyor, OWLS serve a ricevere e analizzare campioni liquidi. Dispone di otto strumenti, tutti automatizzati, che richiederebbero il lavoro di diverse dozzine di persone in un laboratorio sulla Terra.
Una possibile applicazione di OWLS è usarla per analizzare l'acqua da un pennacchio che erutta dalla luna di Saturno Encelado. Volevamo creare il sistema di strumenti più potente che potrebbe essere sviluppato per questa situazione, per cercare segni di vita sia chimici che biologici, affermano gli scienziati.
A giugno, dopo cinque anni di lavoro, il team di progettazione ha testato la propria attrezzatura nelle acque salate del Lago Mono, nella Sierra orientale della California. OWLS ha rilevato segni di vita chimici e cellulari utilizzando un software integrato per identificare questi segni senza l'intervento umano.
Abbiamo dimostrato la prima generazione della suite OWLS", ha affermato Peter Willis, project leader. Il prossimo passo è personalizzarlo e miniaturizzarlo per scenari di missione specifici.
La principale difficoltà che il team di OWLS ha dovuto affrontare è stata come elaborare campioni liquidi nello spazio. Sulla Terra, gli scienziati possono fare affidamento sulla gravità, sulla ragionevole temperatura di laboratorio e sulla pressione dell'aria per mantenere i campioni in posizione, ma tali condizioni non esistono su un veicolo spaziale che vola attraverso il sistema solare o sulla superficie di un pianeta ghiacciato. Pertanto, gli scienziati hanno sviluppato due dispositivi in grado di estrarre un campione liquido ed elaborarlo nello spazio.
Dal momento che non è chiaro quale forma potrebbe assumere la vita nel mondo oceanico, OWLS aveva anche bisogno di includere la più ampia gamma di strumenti possibile, in grado di misurare la gamma di dimensioni dalle singole molecole ai microrganismi.
A tal fine, nel progetto sono stati combinati due sottosistemi: uno utilizza vari metodi di analisi chimica utilizzando più strumenti e l'altro con più microscopi per studiare segnali visivi.
Il sistema del microscopio OWLS sarà il primo nello spazio in grado di acquisire immagini di cellule. Combina un microscopio olografico digitale in grado di identificare le cellule e il movimento in un campione con due imager fluorescenti che utilizzano coloranti per osservare la chimica e le strutture cellulari. Insieme forniscono viste sovrapposte con una risoluzione inferiore a un micron.
Il sottosistema del microscopio, chiamato Extant Life Volumetric Imaging System (ELVIS), non ha parti mobili, il che è raro. E utilizza algoritmi di apprendimento automatico per tracciare movimenti realistici e rilevare oggetti illuminati da molecole fluorescenti che si trovano naturalmente negli organismi viventi o con coloranti aggiunti associati a parti cellulari.
Per esplorare forme di prova molto più piccole, OWLS utilizza il suo sistema di analisi dell'elettroforesi capillare organica (OCEANS), che essenzialmente prepara campioni liquidi pressurizzati e li alimenta in strumenti che cercano i mattoni chimici della vita: tutte le varietà di aminoacidi, nonché come acidi grassi e composti organici.
Il sistema è così sensibile da poter rilevare anche forme sconosciute di carbonio. Peter Willis, che ha guidato lo sviluppo di OCEANS, lo paragona a uno squalo, che può annusare solo una molecola di sangue su un miliardo di molecole d'acqua e determinare anche il gruppo sanguigno. Sarà solo il secondo sistema di strumentazione a condurre analisi chimiche di liquidi nello spazio dopo lo strumento MECA (Microscopy, Electrochemistry and Conductivity Analyzer) sul Phoenix Mars Lander della NASA.
OCEANS utilizza una tecnica chiamata elettroforesi capillare, essenzialmente facendo passare una corrente elettrica attraverso un campione per separarlo nei suoi componenti. Il campione viene quindi inviato a tre tipi di rivelatori, tra cui uno spettrometro di massa, lo strumento più potente per identificare i composti organici.
Questi sottosistemi producono enormi quantità di dati, di cui solo lo 0,0001% circa può essere rispedito sulla Terra a causa della velocità di trasmissione dati limitata.
Pertanto, OWLS è stato progettato pensando alla cosiddetta autonomia degli strumenti scientifici aviotrasportati. Utilizzando algoritmi, i computer analizzeranno, generalizzeranno, daranno priorità e selezioneranno solo i dati più interessanti da inviare a casa e offriranno un manifesto delle informazioni ancora a bordo.
Ora stiamo iniziando a porre domande che richiedono strumenti più sofisticati”, ha affermato Lukas Mandrake, ingegnere di sistema degli strumenti offline del progetto. Alcuni di questi altri pianeti sono abitabili? Ci sono solide prove scientifiche per la vita, piuttosto che un indizio che potrebbe essere lì? Ciò richiede strumenti che raccolgano molti dati, ed è per questo che OWLS e la sua autonomia scientifica sono progettati".
2022-10-09 13:57:14
Autore: Vitalii Babkin