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Por dentro do Bold Moonshot da NASA para encontrar vida orbitando Saturno

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Uma nova peça de tecnologia do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA pode ter a capacidade de lidar com tudo, desde o lodo escuro da estação de tratamento de esgoto do bairro até a neve branca Encélado, a lua de Saturno.

O Ocean Worlds Life Surveyor (OWLS) é uma coleção de ferramentas criadas por cientistas do JPL para procurar remotamente e de forma autônoma sinais de vida em mundos cheios de água em todo o sistema solar. Enceladus é o principal candidato para uma pesquisa porque tem a capacidade química de suportar bactérias e, por extensão, vida. Informações o portal daily beast.

No entanto, a mesma tecnologia que pode examinar amostras de água nos níveis molecular e celular a 746 milhões de milhas da Terra também pode fazê-lo aqui. Não seria útil ter máquinas operando independentemente e 24 horas por dia para limpar a poluição e as toxinas de nossas águas? Ou talvez ao ficar de olho nas perigosas florações de algas enquanto amarrado a uma bóia no mar? Segundo o cientista responsável pela equipe OWLS, já se deseja uma versão para a Estação Espacial Internacional para ajudar a verificar a qualidade da água potável no laboratório orbital.

“Acho que com o tempo, esta será uma daquelas histórias de sucesso da NASA em que inventamos algo para uma aplicação muito específica do tipo extraterrestre e encontramos muitas aplicações aqui na Terra também”, disse Peter Willis, co-investigador principal e líder científico da OWLS.

O que torna o OWLS revolucionário é a combinação de automação com tecnologias inovadoras, como microscópios sem partes móveis e a capacidade de testar líquidos em gravidade zero. Enrole-o e solte-o – e é exatamente isso que o torna tão lucrativo para a pesquisa em terra.

“Atualmente, a ciência é limitada por estudantes de pós-graduação. Há tantos, e você precisa que eles examinem todos os dados o tempo todo”, disse Lukas Mandrake, Engenheiro de Sistemas de Autonomia de Instrumentos, ao The Daily Beast. “É tudo incrivelmente manual… e isso limita nossa capacidade de fazer descobertas. Portanto, este software tem aplicativos em todos os lugares para remover esse gargalo específico.

Os comentários de Mandrake vieram no mesmo dia em que as chuvas recentes em Los Angeles trouxeram as bactérias nocivas para a Baía de Santa Monica. “Essa determinação [do perigo] é feita por um ser humano que olha através de um microscópio para certas coisas que se movem de uma certa maneira”, explicou ela. “Se eles não veem, dizem que não é perigoso. Não seria bom se pudéssemos sistematizar esse processo? “

Após cinco anos de desenvolvimento, Willis e sua equipe levaram o OWLS a testes de campo em Mono Lake, Califórnia, no início deste verão. O equipamento, atualmente do tamanho de alguns armários de arquivo, encontrou com sucesso evidências químicas e celulares de vida na água salgada. Os próximos passos, disse Willis, são dimensionar as ferramentas e personalizá-las para missões específicas.

Apesar de sua promessa, o cronograma da missão OWLS é um grande ponto de interrogação. “[Eu] não acho que teríamos dados de volta em menos de 15 anos – e isso se tudo correr perfeitamente”, disse Chris Lindensmith, líder do microscópio do programa.

Infelizmente, o ritmo lento das descobertas é exatamente como a exploração espacial funciona – especialmente quando se trata de Encélado. Na verdade, a lua de Saturno não foi descoberta até 1789 por William Herschel (que mais tarde descobriu Urano). Quase 200 anos se passaram antes que as duas espaçonaves Voyager voassem em seus passeios pelo sistema solar externo. Nesse meio tempo, pouco conhecimento foi adquirido além das especificidades da órbita da lua, massa, densidade e refletividade da luz. E em relação ao resto do sistema solar, é minúsculo; A Terra é mais de 25 vezes maior.

Mas então o potencial de Enceladus para abrigar vida foi descoberto em 2005, quando a sonda Cassini zumbiu na lua – uma das 83 na órbita de Saturno não incorporada em seus anéis de assinatura. Em um momento dramático iluminado pelo sol, a Cassini testemunhou gêiseres em sua superfície subindo mais de 300 milhas, jorrando o que mais tarde foi determinado como sendo principalmente vapor de água salgada e gelo, além de areia. Algum material ejetado caiu de volta à superfície como neve, explicando por que Encélado é o corpo mais reflexivo em nosso sistema solar, mas grande parte do spray viajou o suficiente para ser capturado pela gravidade de Saturno para ajudar a formar um anel externo.

Hidrogênio molecular e compostos contendo nitrogênio e oxigênio também foram descobertos nas plumas. Na Terra, compostos semelhantes fazem parte de reações químicas que produzem aminoácidos, que são os blocos de construção da vida. E encontrada sob os gêiseres no interior rochoso do pólo sul havia uma fonte de calor que ainda não foi totalmente explicada.

Quando a missão da Cassini terminou em 2017, ela enviou dados suficientes para a NASA anunciar que a concha externa de água congelada de Encélado, com 40 quilômetros de espessura em alguns lugares, flutua no topo de um oceano subterrâneo com profundidades de até 30 quilômetros.

“Então foi como, o que mais você precisa? Você tem essa evidência de um ambiente habitável sob uma crosta de gelo”, disse Willis.

Uma vez em cena, OWLS procurará vida, apesar de ninguém saber que forma a vida pode assumir em um mundo oceânico. Isso torna essencial incluir a maior variedade possível de instrumentos, capazes de medir tamanhos que variam de moléculas únicas a microrganismos.

Por isso, o projeto combinou dois subsistemas: técnicas de análise química e microscópios. O sistema de análise química procura bioassinaturas nos compostos orgânicos, enquanto os microscópios procuram células e seus movimentos reveladores.

Para encontrar evidências químicas de vida, a OWLS usa seu Sistema de Análise de Eletroforese Capilar Orgânica (OCEANS), que essencialmente cozinha amostras líquidas sob pressão e as alimenta em instrumentos que buscam aminoácidos, ácidos graxos e outros sinais de vida microbiana. Por exemplo, microorganismos encontrados na Terra chamados metanógenos podem usar hidrogênio molecular e dióxido de carbono como fonte de energia, combinando-os em um metabolismo que gera metano – um dos muitos compostos químicos também encontrados nas plumas.

O sistema OCEANS é tão sensível que Willis o comparou a um tubarão que pode cheirar apenas uma molécula de sangue em um bilhão de moléculas de água – e então identificar o tipo sanguíneo.

Os três microscópios da OWLS, um sistema chamado ELVIS [Extant Life Volumetric Imaging System], usam algoritmos de aprendizado de máquina para detectar movimentos realistas e detectar objetos iluminados por moléculas fluorescentes, independentemente de ocorrerem naturalmente em organismos vivos ou de corantes adicionados.

É claro que esses testes gerarão uma quantidade galáctica de dados, que devem ser enviados para casa em velocidades que fazem os modems dial-up mais avançados da era original da Internet parecerem fibras ópticas. Na verdade, é uma tarefa tão tediosa que foi comparada a procurar luz de uma geladeira em órbita de Saturno enquanto estava na Terra.

Felizmente, o OWLS tem “autonomia de instrumentos científicos integrados”, o que comprime bastante os dados selecionando apenas as bioassinaturas mais valiosas para enviar de volta. Ele também mantém um manifesto do que não foi enviado caso algo inesperado solicite uma revisão adicional. Desta forma, 10 gigabytes coletados a cada minuto podem ser condensados em cinco megabytes essenciais recebidos diariamente na Terra.

“Os cientistas não querem enviar um Roomba ao espaço e dizer: ‘Espero que você faça um ótimo trabalho’”, disse Mandrake. “Eles precisam de sumarização e priorização do que olhar primeiro e o que está lá, e depois querem dialogar com a espaçonave”.

Demorou mais de 40 anos depois que a NASA viu Encélado pela primeira vez de perto antes que a agência espacial encontrasse evidências que poderiam levar à descoberta de vida extraterrestre lá. E, como disse Lindensmith, levará pelo menos 15 anos até obtermos dados para confirmar ou refutar essa hipótese.

Mas em um futuro próximo, a tecnologia OWLS poderá em breve ser usada em diagnósticos biomédicos e monitoramento da qualidade da água, bem como no processamento de alimentos ou farmacêuticos. “Nós imaginamos que seja algum tipo de ferramenta de código aberto”, disse Willis. “Não trabalhamos para uma empresa; Não estamos tentando comercializar essas coisas ou lucrar com elas.

Talvez não haja esforço mais ambicioso no JPL do que a busca por vida extraterrestre e a resposta para a eterna questão de saber se estamos sozinhos no universo. Os OWLs devem ser uma ferramenta valiosa nesse nobre empreendimento.

Mas nos assuntos terrenos precisamos de água limpa aqui para beber e comida segura para comer. OWLS pode ajudar com isso também.

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