¿Hubo alguna vez vida en Marte? El láser SHERLOC de Perseverance busca pistas microscópicas

La NASA nombró al láser ultravioleta SHERLOC, que significa

La NASA nombró al láser ultravioleta SHERLOC, que significa “Escaneo de entornos habitables con Raman y luminiscencia para productos orgánicos y químicos”. (NASA / JPL-Caltech /)

El chasis del rover Perseverance de la NASA se eriza con más de una docena de cámaras (y, por primera vez, un micrófono), pero el objetivo comercial del explorador marciano es un bloque de sensores al que los ingenieros se refieren con cariño como “La Torreta”. Con un brazo robótico musculoso de dos metros, Perseverance puede extender y girar el centro de instrumentación de casi 100 libras para estacionar sus ojos perspicaces a solo unos centímetros de las rocas de interés. Allí, puede detectar características arenosas de solo decenas de micrómetros de diámetro, demasiado pequeñas para la percepción humana.

Los principales instrumentos científicos de la torreta, PIXL y SHERLOC

, actúan juntos como un yin y yang para el análisis de rocas, recopilando datos de formas distintas pero complementarias, según Luther Beegle, investigador principal de SHERLOC en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA (JPL). Juntos, los sensores buscarán lo que la NASA, después de décad as de lluvia de ideas, ha determinado que son las “biofirmas” o signos de vida más universales.

“Si hay biofirmas potenciales en el cráter Jezero, [where Perseverance landed], los encontraremos ”, dice Beegle. “Los traeremos de regreso a la Tierra”.

Al más alto nivel, PIXL y SHERLOC funcionan de manera similar. Se mueven de un lado a otro sobre la superficie de una piedra con rayos de luz energética tan delgados como un mechón de cabello humano y usan la luz que regresa para generar una especie de imagen de la roca. Donde PIXL aprovecha los rayos X para ver elementos atómicos simples, como el hierro o el níquel, SHERLOC usa un láser ultravioleta para trazar un mapa de los componentes más complejos de una roca, es decir, sus minerales y moléculas orgánicas.

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El láser de SHERLOC interactúa con los pedazos de una roca de dos formas. En un fenómeno llamado fluorescencia, durante la exposición ultravioleta, algunas moléculas absorben ciertas frecuencias de luz y emiten una luz de una frecuencia diferente. La diferencia entre los dos les dice a los investigadores qué tipo de molécula están mirando.

El instrumento también puede reconocer enlaces químicos específicos, como un átomo de carbono adherido a un átomo de oxígeno, utilizando lo que se conoce como espectroscopia Raman. Algunas moléculas vibran o se estiran más que otras. Cuando SHERLOC dirige su láser ultravioleta a una roca, unas pocas partículas de luz (solo una por mil millones) penetrarán en una molécula temblorosa, perderán algo de energía y volverán a SHERLOC. Dependiendo de la cantidad específica de energía perdida, los investigadores pueden distinguir varias moléculas.

Entre las dos técnicas, SHERLOC podrá descubrir moléculas orgánicas específicas, es decir, moléculas ricas en carbono. Los procesos geológicos y químicos pueden producir estos compuestos, pero también son esenciales para construir proteínas, ADN y células en general. “Básicamente, la vida son pequeñas bolsas de carbono”, dice Beegle.

Las capacidades Raman de SHERLOC (una novedad para cualquier instrumento en Marte), también pueden detectar minerales y enlaces químicos que ayudarán a iluminar la historia de fondo de rocas particularmente intrigantes. Un grupo de minerales con hidrógeno, por ejemplo, insinuaría que esas moléculas se formaron en presencia de agua (H2O), lo que haría que esa muestra sea más probable que contenga signos de vida pasada, a diferencia de una roca formada en un volcán abrasador, lo que haría contienen mucho menos hidrógeno.

El diseño y la construcción de la versión actual de SHERLOC comenzó en 2012, pero Beegle remonta los orígenes del instrumento a un descubrimiento de 1996 que sacudió el campo naciente de la astrobiología. Mientras se vertía sobre un meteorito marciano descubierto en la Antártida, los investigadores se encontraron con lo que parecían microbios fosilizados. Más tarde surgieron explicaciones alternativas no biológicas para las formas extrañas, pero la dificultad inicial de distinguir la vida de la no vida sirvió como una llamada de atención.

“Fue la primera vez que la comunidad dijo: ‘No sabemos si realmente sabemos cómo hacer esto’”, dice Beegle.

Internamente, el JPL solicitó propuestas de instrumentos capaces de afrontar lo que la organización denominó el “gran desafío” de encontrar vida en otro planeta. Uno de los diseños ganadores del concurso fue el de SHERLOC.

Los astrobiólogos del JPL concluyeron que la clave era concentrarse, no en formas específicas o reacciones químicas comunes entre las especies terrestres, sino en un rasgo general compartido por todos los organismos conocidos: la tendencia a reunirse.

Las fuerzas no biológicas que dan forma a los planetas, como los respiraderos de aguas profundas, los volcanes, los impactos de meteoritos, los rayos cósmicos, el viento y la erosión, descomponen las cosas y las esparcen. Pero la vida concentra recursos en múltiples niveles. Hay una mayor densidad de aminoácidos ricos en carbono dentro de su cuerpo que en el exterior, por ejemplo. Y muchos más humanos viven en la ciudad de Nueva York que en la Antártida. En todas partes de la Tierra, los investigadores encuentran organismos que se amontonan alrededor de los recursos, luchando contra los poderes que los dispersarían.

“La vida quiere agruparse donde pueda comer y sobrevivir”, dice Beegle, “y eso es lo que pensamos que sucedería en Marte”.

Nadie sabe cómo podrían haber sido los organismos antiguos en Marte o cómo podrían haberse comportado, si es que alguna vez existieron. Pero los investigadores del JPL sospechan que patrones de minerales, moléculas orgánicas y elementos difíciles de explicar serían muestras prometedoras para estudios posteriores.

Si Perseverance descubre indicios de vida, interpretarlos requerirá un esfuerzo de equipo entre instrumentos e investigadores.

La Mastcam-Z tendrá vistas panorámicas que ayudarán a los investigadores a orientarse, para que puedan saber si están mirando piedras en un arroyo seco, un respiradero volcánico desaparecido hace mucho tiempo o un delta de un río desecado.

Luego, la torreta traerá SHERLOC y PIXL para los mapas de primer plano de los elementos, minerales y moléculas orgánicas de una roca. Los instrumentos duales de la torreta pueden distinguir características tan pequeñas como de 30 a 40 micrómetros. Esa es una resolución suficiente para reconocer grupos de moléculas ensambladas biológicamente, pero no suficiente para ver fósiles de cuerpos microbianos reales, que pueden ser tan pequeños como un micrómetro.

Incluso si lo hiciera, los investigadores no querrían perder días del tiempo de Perseverance escaneando un solo micrómetro de roca por micrómetro en busca de fósiles potencialmente raros. “Esa es una aguja en un pajar en un planeta lleno de pajar”, dice Beegle.

Ese nivel de análisis llegará a principios de la década de 2030. Cuando Perseverance se encuentra con una roca que SHERLOC y otros instrumentos consideran particularmente prometedora, el rover puede guardar una muestra en un tubo para recuperarla en una misión futura. De vuelta en la Tierra, los investigadores entusiastas con microscopios poderosos podrán brindar respuestas más definitivas sobre si Marte alguna vez albergó vida.

Para Beegle, valdrá la pena esperar esos estudios, independientemente de lo que encuentren. “Es una pregunta maravillosa para hacer. Nos ayudará a descubrir nuestro lugar en el universo ”, dice. “¿Hay vida en todas partes o es la vida realmente rara?”

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