Desde que os satélites cobertos de gelo de planetas gigantes com oceanos subterrâneos potencialmente habitáveis foram descobertos no sistema solar, surgiu a questão - existe vida lá? Mas encontrar evidências de vida em oceanos frios a centenas de milhões de quilômetros da Terra traz enormes dificuldades. Os equipamentos científicos utilizados devem ser extremamente sofisticados, capazes de suportar radiação intensa e baixas temperaturas. Além disso, os instrumentos devem ser capazes de realizar medições diversas, independentes e complementares que, em conjunto, possam fornecer provas de vida cientificamente válidas.
Para enfrentar os desafios que as futuras missões de detecção de vida podem enfrentar, a equipe do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA desenvolveu o OWLS, um poderoso conjunto de instrumentos científicos diferente de qualquer outro.
Abreviação de Oceans Worlds Life Surveyor, OWLS é para receber e analisar amostras líquidas. Possui oito instrumentos, todos automatizados, que exigiriam o trabalho de várias dezenas de pessoas em um laboratório na Terra.
Uma possível aplicação do OWLS é usá-lo para analisar a água de uma pluma em erupção da lua Enceladus de Saturno. Queríamos criar o sistema de ferramentas mais poderoso que pudesse ser desenvolvido para essa situação, para procurar sinais químicos e biológicos de vida, dizem os cientistas.
Em junho, após cinco anos de trabalho, a equipe de projeto testou seu equipamento nas águas salgadas do Lago Mono, na Serra Oriental da Califórnia. OWLS detectou sinais químicos e celulares de vida usando software incorporado para identificar esses sinais sem intervenção humana.
Demonstramos a primeira geração do pacote OWLS”, disse Peter Willis, líder do projeto. O próximo passo é personalizá-lo e miniaturizá-lo para cenários de missão específicos.
A principal dificuldade que a equipe OWLS enfrentou foi como processar amostras líquidas no espaço. Na Terra, os cientistas podem confiar na gravidade, temperatura de laboratório razoável e pressão do ar para manter as amostras no lugar, mas essas condições não existem em uma espaçonave voando pelo sistema solar ou na superfície de um planeta congelado. Por isso, os cientistas desenvolveram dois dispositivos capazes de extrair uma amostra líquida e processá-la no espaço.
Como não está claro que forma a vida no mundo oceânico pode assumir, o OWLS também precisava incluir a maior variedade possível de instrumentos, capazes de medir a faixa de tamanho de moléculas individuais a microorganismos.
Para este fim, dois subsistemas foram combinados no projeto: um usa vários métodos de análise química usando vários instrumentos e o outro com vários microscópios para estudar pistas visuais.
O sistema de microscópio OWLS será o primeiro no espaço capaz de células de imagem. Ele combina um microscópio holográfico digital que pode identificar células e movimento em uma amostra com dois geradores de imagens fluorescentes que usam corantes para observar a química e as estruturas celulares. Juntos, eles fornecem visualizações sobrepostas com resolução inferior a um mícron.
O subsistema de microscópio, chamado Extant Life Volumetric Imaging System (ELVIS), não possui partes móveis, o que é raro. E usa algoritmos de aprendizado de máquina para rastrear movimentos realistas e detectar objetos iluminados por moléculas fluorescentes encontradas naturalmente em organismos vivos ou com corantes adicionados associados a partes de células.
Para explorar formas de evidência muito menores, a OWLS usa seu Sistema de Análise de Eletroforese Capilar Orgânica (OCEANS), que basicamente prepara amostras líquidas pressurizadas e as alimenta em instrumentos que procuram os blocos de construção químicos da vida: todas as variedades de aminoácidos, bem como como ácidos graxos e compostos orgânicos.
O sistema é tão sensível que pode detectar até formas desconhecidas de carbono. Peter Willis, que liderou o desenvolvimento do OCEANS, o compara a um tubarão, que pode cheirar apenas uma molécula de sangue em um bilhão de moléculas de água e também determinar o tipo sanguíneo. Será apenas o segundo sistema de instrumentação a realizar análises químicas de líquidos no espaço após o instrumento Microscopy, Electrochemistry and Conductivity Analyzer (MECA) no Phoenix Mars Lander da NASA.
OCEANS usa uma técnica chamada eletroforese capilar, essencialmente passando uma corrente elétrica através de uma amostra para separá-la em seus componentes. A amostra é então enviada para três tipos de detectores, incluindo um espectrômetro de massa, a ferramenta mais poderosa para identificar compostos orgânicos.
Esses subsistemas produzem enormes quantidades de dados, apenas cerca de 0,0001% dos quais podem ser enviados de volta à Terra devido à taxa de dados limitada.
Assim, o OWLS foi projetado tendo em mente a chamada autonomia dos instrumentos científicos aerotransportados. Usando algoritmos, os computadores analisarão, generalizarão, priorizarão e selecionarão apenas os dados mais interessantes para enviar para casa e oferecerão um manifesto das informações ainda a bordo.
Agora estamos começando a fazer perguntas que exigem ferramentas mais sofisticadas”, disse Lukas Mandrake, engenheiro de sistemas de ferramentas offline do projeto. Alguns desses outros planetas são habitáveis? Existe evidência científica sólida para a vida, em vez de uma sugestão de que ela possa estar lá? Isso requer ferramentas que coletam muitos dados, e é para isso que o OWLS e sua autonomia científica são projetados.”
2022-10-09 13:57:14
Autor: Vitalii Babkin