Il team sviluppa nuovi strumenti per aiutare a cercare la vita nello spazio profondo

Sviluppare più strumenti per aiutare a cercare la vita nello spazio profondo

In senso antiorario dall’alto: il Mono Lake in California è stato il luogo di un test sul campo per l’Ocean Worlds Life Surveyor del JPL. Una suite di otto strumenti progettati per rilevare la vita in campioni liquidi da lune ghiacciate, OWLS può tracciare autonomamente il movimento realistico nell’acqua che scorre oltre i suoi microscopi. Credito: NASA/JPL-Caltech

Siamo soli nell’universo? Una risposta a questa domanda secolare è sembrata allettante a portata di mano dalla scoperta di lune incrostate di ghiaccio nel nostro sistema solare con oceani sotterranei potenzialmente abitabili. Ma cercare prove della vita in un mare gelido a centinaia di milioni di miglia di distanza pone sfide enormi. L’attrezzatura scientifica utilizzata deve essere squisitamente complessa ma in grado di resistere a radiazioni intense e temperature criogeniche. Inoltre, gli strumenti devono essere in grado di effettuare misurazioni diverse, indipendenti e complementari che insieme potrebbero produrre prove di vita scientificamente difendibili.

Per affrontare alcune delle difficoltà che le future missioni di rilevamento della vita potrebbero incontrare, un team del Jet Propulsion Laboratory della NASA nel sud della California ha sviluppato OWLS, una potente suite di strumenti scientifici diversa dalle altre. Abbreviazione di Oceans Worlds Life Surveyor, OWLS è progettato per ingerire e analizzare campioni liquidi. È dotato di otto strumenti, tutti automatizzati, che, in un laboratorio sulla Terra, richiederebbero il lavoro di diverse dozzine di persone.

Una visione per OWLS è usarla per analizzare l’acqua congelata da un pennacchio di vapore che erutta dalla luna di Saturno Encelado. “Come fai a prendere una spruzzata di ghiaccio a un miliardo di miglia dalla Terra e determinare, nell’unica possibilità che hai, mentre tutti sulla Terra stanno aspettando con il fiato sospeso, se ci sono prove di vita?” ha affermato Peter Willis, co-principale ricercatore e responsabile scientifico del progetto. “Volevamo creare il sistema di strumenti più potente che si potesse progettare per quella situazione per cercare segni di vita sia chimici che biologici”.

Sviluppare più strumenti per aiutare a cercare la vita nello spazio profondo

OWLS di JPL combina potenti strumenti di analisi chimica che cercano i mattoni della vita con microscopi che cercano le cellule. Questa versione di OWLS sarebbe miniaturizzata e personalizzata per l’uso in missioni future. Credito: NASA/JPL-Caltech

A giugno, dopo mezzo decennio di lavoro, il team del progetto ha testato le sue apparecchiature, attualmente delle dimensioni di pochi schedari, sulle acque salate del Lago Mono nella Sierra orientale della California. OWLS ha trovato prove chimiche e cellulari della vita, utilizzando il suo software integrato per identificare tali prove senza l’intervento umano.

“Abbiamo dimostrato la prima generazione della suite OWLS”, ha detto Willis. “Il prossimo passo è personalizzarlo e miniaturizzarlo per scenari di missione specifici.”






Il software di autonomia scientifica su OWLS di JPL traccia le particelle mentre l’acqua scorre oltre il microscopio, utilizzando algoritmi di apprendimento automatico per cercare prove di un movimento realistico. Qui, le tracce di particelle che l’autonomia ritiene appartengano a organismi “mobili” sono colorate di magenta. Credito: NASA/JPL-Caltech

Sfide, soluzioni

Una delle difficoltà principali 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, su una temperatura di laboratorio ragionevole e sulla pressione dell’aria per mantenere i campioni in posizione, ma queste condizioni non esistono su un veicolo spaziale che sfreccia attraverso il sistema solare o sulla superficie di una luna ghiacciata. Quindi il team ha progettato due strumenti in grado di estrarre un campione liquido ed elaborarlo nelle condizioni dello spazio.

Dal momento che non è chiaro quale forma potrebbe assumere la vita su un mondo oceanico, OWLS doveva anche includere la più ampia gamma possibile di strumenti, in grado di misurare una gamma di dimensioni da singole molecole a microrganismi. A tal fine, il progetto ha unito due sottosistemi: uno che impiega una varietà di tecniche di analisi chimica utilizzando più strumenti e uno con diversi microscopi per esaminare indizi visivi.

Il sistema di microscopio di OWLS sarebbe il primo nello spazio in grado di acquisire immagini di cellule. Sviluppato in collaborazione con gli scienziati della Portland State University in Oregon, combina un microscopio olografico digitale, in grado di identificare cellule e movimento in tutto il volume di un campione, con due imager fluorescenti, che utilizzano coloranti per osservare il contenuto chimico e le strutture cellulari. Insieme, forniscono viste sovrapposte con una risoluzione inferiore a un singolo micron, o circa 0,00004 pollici.

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Acqua ghiacciata e vapore sono visti spruzzare dalla luna ghiacciata di Saturno Encelado, che ospita un oceano sotterraneo nascosto, in questa immagine catturata dalla missione Cassini della NASA durante un sorvolo del 2010. OWLS è progettato per ingerire e analizzare campioni liquidi da tali pennacchi. Credito: NASA/JPL/Istituto di scienze spaziali

Soprannominato Extant Life Volumetric Imaging System (ELVIS), il sottosistema del microscopio non ha parti mobili, una rarità. E utilizza algoritmi di apprendimento automatico per individuare movimenti realistici e rilevare oggetti illuminati da molecole fluorescenti, siano essi presenti naturalmente negli organismi viventi o come coloranti aggiunti legati a parti di cellule.

“È come cercare un ago in un pagliaio senza dover raccogliere ed esaminare ogni singolo pezzo di fieno”, ha affermato il co-principale investigatore Chris Lindensmith, che guida il team di microscopi. “Stiamo praticamente afferrando grandi bracciate di fieno e dicendo: ‘Oh, ci sono aghi qui, qui e qui.'”

Per esaminare forme di prova molto più piccole, OWLS utilizza il suo sistema di analisi dell’elettroforesi capillare organica (OCEANS), che essenzialmente cuoce a pressione campioni liquidi e li alimenta a 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 che può persino rilevare forme sconosciute di carbonio. Willis, che ha guidato lo sviluppo di OCEANS, lo paragona a uno squalo che può annusare solo una molecola di sangue in un miliardo di molecole d’acqua e anche dire il gruppo sanguigno. Sarebbe solo il secondo sistema di strumenti ad eseguire analisi chimiche liquide nello spazio, dopo lo strumento MECA (Microscopy, Electrochemistry, and Conductivity Analyzer) sul Phoenix Mars Lander della NASA.

OCEANS utilizza una tecnica chiamata elettroforesi capillare, in pratica facendo scorrere una corrente elettrica attraverso un campione per separarlo nei suoi componenti. Il campione viene quindi indirizzato a tre tipi di rivelatori, incluso uno spettrometro di massa, lo strumento più potente per identificare i composti organici.

Mandandolo a casa

Questi sottosistemi producono enormi quantità di dati, solo circa lo 0,0001% dei quali potrebbe essere rispedito sulla Terra lontana a causa delle velocità di trasmissione dei dati più limitate rispetto a Internet dial-up degli anni ’80. Quindi OWLS è stato progettato con quella che viene chiamata “autonomia degli strumenti scientifici di bordo”. Utilizzando algoritmi, i computer analizzerebbero, riassumerebbero, darebbero priorità e selezionerebbero solo i dati più interessanti da inviare a casa, offrendo anche un “manifesto” di informazioni ancora a bordo.

“Stiamo iniziando a porre domande ora che richiedono strumenti più sofisticati”, ha affermato Lukas Mandrake, ingegnere del sistema di autonomia degli strumenti del progetto. “Alcuni di questi altri pianeti sono abitabili? Ci sono prove scientifiche difendibili per la vita piuttosto che un indizio che potrebbe essere lì? Ciò richiede strumenti che raccolgano molti dati, ed è quello che OWLS e la sua autonomia scientifica sono impostati per realizzare. ”


Il dispositivo potrebbe aiutare a rilevare segni di vita extraterrestre


Maggiori informazioni:
Per ulteriori informazioni sul progetto OWLS di JPL, visitare: www.jpl.nasa.gov/go/owls

Fornito da Jet Propulsion Laboratory

Citazione: Il team sviluppa nuovi strumenti per aiutare a cercare la vita nello spazio profondo (2022, 6 ottobre) recuperati il ​​6 ottobre 2022 da https://phys.org/news/2022-10-team-tools-life-deep-space.html

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