Nuevas herramientas facilitarán la búsqueda de vida en Marte

La búsqueda de vida en Marte podría resultar más fácil con una creativa adaptación de una herramienta común de análisis que se puede instalar directamente en el brazo del vehículo robótico de exploración

En un artículo publicado en la revista Planetary And Space Science, un equipo de investigadores proponen añadir un láser y un embudo de iones a un instrumento que es ampliamente utilizado, el espectrómetro de masas, para analizar las superficies de las rocas y otras muestras directamente en la superficie de Marte. Los investigadores demostraron que este sistema combinado podría funcionar en el mismo sitio donde está la muestra, sin la manipulación que, por lo general, requiere la espectrometría.

«Hay una gran cantidad de emocionantes descubrimientos sobre Marte que faltan por hacer», dijo el autor principal del artículo, Paul Johnson. «Esta técnica podría hacernos comprender la composición de las rocas y los suelos de Marte —incluyendo si hay evidencias de vida— mucho más fácil».

A Johnson, del Jet Propulsion Laboratory de la NASA, en Pasadena, California, se le ocurrió la idea después de leer sobre un embudo de iones adaptado a la tecnología de la espectrometría de masas que desarrollaron Keqi Tang y Dick Smith, del Departamento de Energía del Laboratorio Nacional del Pacífico Noroeste. William Brinckerhoff del Centro de Vuelo Goddard, en Greenbelt, Maryland, contribuyó con su experiencia en la miniaturización de instrumentos científicos para el proyecto, mientras que Robert Hodyss, también del JPL, realizó el trabajo experimental.

Aquí en la Tierra, la espectrometría de masas es una técnica común de análisis que los científicos utilizan para identificar moléculas, sus elementos y sus isótopos en muestras que van desde rocas a proteínas. Su acción consiste en convertir las moléculas de una muestra en iones con carga eléctrica. A continuación, el espectrómetro de masas, mide con precisión la masa de los iones y los fragmentos para identificar el contenido de la muestra a nivel molecular.

La espectrometría de masas no es nueva en la exploración del espacio. Se utilizó para analizar el suelo marciano por primera vez como parte del programa Viking de la NASA en la década de los 70. Y está previsto que se también lo haga en el Rover de la Mars Science Laboratory, Curiosity, que despegará en dirección al Planeta Rojo en noviembre de este año. Pero toda vez que la técnica fue utilizada en el espacio, las muestras tuvieron que ser ampliamente preparadas antes de que pudieran ser analizados.

Con la Viking, por ejemplo, el suelo se tuvo que sacar con una pala, se lo debió colocado en una cámara y calentarlo para convertirlo en gas antes de poder analizarlo. El Laboratorio Científico de Marte podrá hacer un análisis de las muestras más completo de lo que podía la Viking, pero todavía requiere preparar sus muestras previamente. Cuanto más manipulada sea una muestra, existe mayor posibilidad de que el equipo no funcione correctamente o el análisis falle.

En la Tierra, los científicos hacen espectrometría de masas dentro de una cámara de vacío. Pero eso requiere o encontrar una muestra lo suficientemente pequeña, o reducir la muestra para encajar en la cámara. En Marte, todo este trabajo tiene que hacerse con un vehículo robótico que es controlado por operadores humanos a millones de kilómetros de distancia.

«Cortar las rocas, recogerlas y mover el vehículo: todo esto se suma a la complejidad ya existente», dijo Johnson. «Esto hace que sea más difícil llevar a cabo experimentos con un rover. Además, la suma de nuevas herramientas para que el instrumento puede hacer estas tareas adicionales aumentan su tamaño, peso y consumo de energía. Todo esto hace del envío de un espectrómetro de masas al espacio un reto difícil».

Tratando de simplificar este trabajo, Johnson y Hodyss del JPL, que gestiona el proyecto de exploración de Marte en la NASA, se enfocó en trabajar en la técnica llamada ablación con láser. El método consiste en disparar un láser en la superficie de la muestra, lo que crea una nube de moléculas e iones que pueden ser analizados por el espectrómetro de masas.

Pero ¿cómo se consigue que los iones de la muestra entren en el espectrómetro de masas? Incluso en nuestro planeta, ese problema ha perseguido a los investigadores durante años. Un gran porcentaje de la muestras se perdía en esta etapa hasta hace poco. Los investigadores del PNNL, Dick Smith y Tang Keqi desarrollaron una nueva tecnología de espectrómetros de masas en la década de 1990 para hacer frente a ese desafío.

Su Embudo Electrodinámico de Iones consiste en una serie de electrodos conductores cada vez más pequeños que tiran de manera eficiente, centrando más iones en el espectrómetro de masas que sin el embudo. Esto hace que los espectrómetros de masas sean tremendamente más sensibles. Afortunadamente, el embudo de iones funciona mejor cuando su entorno tiene una presión de aire de alrededor de 5 mmHg: la presión atmosférica en Marte.

«No diseñamos el Embudo de Iones de modo específico para la exploración espacial, pero estamos contentos de que sea una buena opción para Marte», dijo Tang.

El JPL requirió ayuda del PNNL para comprobar si era posible realizar en Marte la combinación de la ablación con láser y el embudo de iones. Un espectrómetro de masa de laboratorio se equipó con un láser y un embudo de iones y se colocó dentro de una cámara sellada que coincidía con las condiciones atmosféricas de Marte. Los investigadores dispararon pulsos de láser en diversas muestras, como cobre, acero inoxidable y yeso. Y tal cómo se sospechaba, una pequeña capa de la superficie de los átomos de cada muestra se transformó en iones, que fueron rápidamente introducidos en el espectrómetro de masas, que identificó las muestras.

«Este sistema podría convertirse en un instrumento del tipo ‘apunte y dispare’ para el análisis espacial», dijo Johnson

Los resultados son prometedores, pero es necesario seguir trabajando para desarrollar espectrómetros de masas equipados con embudos de iones preparados para el espacio. El siguiente paso es hacer el sistema tan pequeño y ligero como sea posible para que pueda ser utilizado en un vehículo de exploración espacial. Los autores planean reducirlo lo suficiente para que quepa en el brazo robótico de un robot.

Financiado por la NASA, el equipo realizó sus experimentos en el JPL, que es administrado por el Instituto de Tecnología de California. El embudo de iones que realizó la prueba fue desarrollado y construido en el Environmental Molecular Sciences Laboratory del Departamento de Energía del Laboratorio Nacional del Pacífico Noroeste.

Fuente: Pacific Northwest National Laboratory. Aportado por Eduardo J. Carletti


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