Laboratorio De Química En ExoMars Rover Buscará Evidencia De Vida En Marte

Los científicos reducen el tamaño del laboratorio de química para buscar evidencia de vida en Marte

El técnico mecánico y de ensamblaje de precisión Ryan Wilkinson inspecciona el MOMA durante las pruebas de vacío térmico en Goddard. Créditos: NASA

Un equipo internacional de científicos ha creado un pequeño laboratorio de química para un rover que perforará debajo de la superficie marciana en busca de signos de vida pasada o presente. El laboratorio del tamaño de un horno tostador, llamado Marte Organic Molecule Analyzer o MOMA, es un instrumento clave en el ExoMars Rover, una misión conjunta entre la Agencia Espacial Europea y la agencia espacial rusa Roscosmos, con una contribución significativa al MOMA de NASA . Se lanzará hacia el Planeta Rojo en julio de 2020.

“El taladro de dos metros de profundidad del ExoMars Rover proporcionará al MOMA muestras únicas que pueden contener compuestos orgánicos complejos preservados de una era antigua, cuando la vida podría haber comenzado en Marte”, dijo el científico del proyecto MOMA Will Brinckerhoff del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland.


El El rover de ExoMars buscará signos de vida en el Planeta Rojo, utilizando un instrumento llamado MOMA. Créditos: Centro de vuelos espaciales Goddard de la NASA / Dan Gallagher

Aunque la superficie de Marte es inhóspita para las formas de vida conocidas en la actualidad, hay evidencia de que en el pasado distante, el clima marciano permitió la presencia de agua líquida, un ingrediente esencial para la vida, en la superficie. Esta evidencia incluye características que se asemejan a lechos de ríos secos y depósitos minerales que solo se forman en presencia de agua líquida. La NASA ha enviado rovers a Marte que han encontrado signos adicionales de entornos habitables pasados, como los rovers Opportunity y Curiosity, ambos explorando actualmente el terreno marciano.

El instrumento MOMA será capaz de detectar una amplia variedad de moléculas orgánicas. Los compuestos orgánicos se asocian comúnmente con la vida, aunque también pueden ser creados por procesos no biológicos. Las moléculas orgánicas contienen carbono e hidrógeno y pueden incluir oxígeno, nitrógeno y otros elementos. Para encontrar estas moléculas en Marte, el equipo del MOMA tuvo que tomar instrumentos que normalmente ocuparían un par de bancos de trabajo en un laboratorio de química y reducirlos a aproximadamente el tamaño de un horno tostador para que fueran prácticos de instalar en un rover.

Si bien el instrumento es complejo, MOMA se basa en un espectrómetro de masas único y muy pequeño que separa átomos cargados y moléculas por masa. El proceso básico para encontrar compuestos orgánicos marcianos se puede reducir a dos pasos: separar las moléculas orgánicas de las rocas y sedimentos marcianos y darles una carga eléctrica (ionizada) para que puedan ser detectadas e identificadas por el espectrómetro de masas. MOMA tiene dos métodos para distinguir tantos tipos diferentes de moléculas orgánicas como sea posible. El primer método usa un horno para calentar una muestra; este proceso de horneado vaporiza las moléculas orgánicas y las envía a una columna delgada que separa las mezclas de compuestos en sus constituyentes individuales. Los compuestos pasan secuencialmente al espectrómetro de masas, donde se les da una carga eléctrica y se clasifican por masa utilizando campos eléctricos. Cada tipo de molécula tiene un conjunto de relaciones de masa a carga eléctrica distintas. El instrumento de espectrómetro de masas utiliza este patrón llamado espectro de masas para identificar las moléculas.

MOMA

Un primer plano del instrumento MOMA. Créditos: NASA

Algunas moléculas orgánicas más grandes son frágiles y se romperían durante la vaporización a alta temperatura en el horno, por lo que MOMA tiene un segundo método para encontrarlas: golpea la muestra con un láser. Dado que solo se usa una ráfaga rápida de luz láser, se vaporizan algunos tipos de moléculas orgánicas más grandes sin romperlas por completo. El láser también les da a estas moléculas una carga eléctrica, por lo que se envían directamente desde la muestra al espectrómetro de masas para ser clasificadas e identificadas.

Ciertas moléculas orgánicas tienen una propiedad que podría potencialmente usarse como un fuerte indicio de que fueron creadas por la vida: su destreza o quiralidad. Algunas moléculas orgánicas que usa la vida vienen en dos variedades que son imágenes especulares entre sí, como sus manos. En la Tierra, la vida usa todos los zurdos aminoácidos y todos los azúcares diestros para construir moléculas más grandes necesarias para la vida, como proteínas de aminoácidos y ADN de azúcares. La vida basada en aminoácidos para diestros (y azúcares para zurdos) podría funcionar, pero una mezcla de diestros y zurdos no funcionará. Esto se debe a que estas moléculas deben unirse con la orientación correcta, como las piezas de un rompecabezas, para construir otras moléculas necesarias para que la vida funcione.

MOMA es capaz de detectar la quiralidad de moléculas orgánicas. Si encuentra una molécula orgánica es principalmente de la variedad de la mano izquierda o de la mano derecha (llamada “homoquiralidad”) eso puede ser evidencia de que la vida produjo las moléculas, ya que los procesos no biológicos tienden a hacer una mezcla igual de variedades. Esto se conoce como firma biológica.

Los vehículos exploradores de Marte enfrentan otro desafío cuando buscan evidencia de vida: la contaminación. La Tierra está saturada de vida, y los científicos deben tener mucho cuidado de que el material orgánico que detectan no se haya transportado simplemente con el instrumento desde la Tierra. Para garantizar esto, el equipo del MOMA ha tenido mucho cuidado para asegurarse de que el instrumento esté lo más libre posible de moléculas terrestres que son firmas de vida.

El rover ExoMars será el primero en explorar las profundidades de la superficie, con un taladro capaz de tomar muestras a una profundidad de hasta dos metros (más de seis pies). Esto es importante porque la delgada atmósfera de Marte y el campo magnético irregular ofrecen una protección insuficiente contra la radiación espacial, que puede destruir gradualmente las moléculas orgánicas que quedan expuestas en la superficie. Sin embargo, el sedimento marciano es un escudo eficaz y el equipo espera encontrar una mayor abundancia de moléculas orgánicas en muestras de debajo de la superficie.

NASA Goddard está desarrollando el espectrómetro de masas y las cajas electrónicas para MOMA, mientras que LATMOS (Laboratorio de Atmósferas, Ambientes y Observaciones Espaciales), Guyancourt, Francia y Laboratoire Interuniversitaire des Systèmes Atmosphériques (LISA o Laboratorio Interuniversitario de Sistemas Atmosféricos) París, Francia, hacen El cromatógrafo de gases del MOMA y el Instituto Max Plank para la Investigación del Sistema Solar, Gottingen, Alemania y Laser Zentrum Hannover, Hannover, Alemania, construyen el láser, los hornos y la estación de roscado (sellado de hornos) del instrumento.

El MOMA completó recientemente las revisiones previas a la entrega de la ESA y la NASA que despejaron el camino para que el instrumento de vuelo se entregara a la misión. El miércoles 16 de mayo, el equipo de espectrómetro de masas del MOMA se reunió en Goddard para despedir su instrumento científico único en su tipo en la primera etapa de su viaje a Marte: entrega a Thales Alenia Space, en Turín, Italia, donde se integrará en el cajón del laboratorio analítico del rover durante las próximas actividades a nivel de misión este verano. Tras las subsecuentes actividades de integración a nivel de nave espacial y rover de nivel superior en 2019, está programado el lanzamiento del ExoMars Rover a Marte en julio de 2020 desde el cosmódromo de Baikonur en Kazajstán.

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