Recenti studi sulle lune del nostro Sistema Solare hanno permesso di scoprire mondi ricoperti di ghiaccio e con oceani sotterranei potenzialmente abitabili. Per riuscire a cercare prove di vita in un mare gelido a centinaia di milioni di chilometri di distanza, l’attrezzatura scientifica utilizzata deve essere tanto complessa quanto adeguatamente protetta da radiazioni intense e temperature criogeniche. Ecco perché il Jet Propulsion Laboratory ha pensato al progetto OWLS.
Finanziato da JPL Next, sviluppato e testato sulle acque salate del lago Mono nella Sierra Orientale della California, lo strumento OWLS, abbreviazione di Oceans Worlds Life Surveyor, è progettato per ingerire e analizzare campioni liquidi. Dotato di otto strumenti interamente automatizzati, è il risultato di mezzo decennio di lavoro ed è un vero e proprio capolavoro di accelerazione tecnologica.
Utilizzando il suo software integrato per identificare prove chimiche e cellulari della vita, OWLS è in grado di analizzare grossi campioni e dare informazioni utili e realistiche sulle loro caratteristiche. Un obiettivo degli scienziati è quello di usare questo insieme di strumenti all’avanguardia per analizzare l’acqua congelata del pennacchio di vapore che erutta da Encelado, una delle lune più grandi di Saturno.
Come si elaborano campioni liquidi nello spazio?
Sulla Terra, per elaborare campioni liquidi gli scienziati possono fare affidamento su una serie di condizioni utili:
- La gravità.
- La temperatura di laboratorio ragionevole.
- La pressione dell’aria, per mantenere i campioni in posizione.
Purtroppo tutto ciò non si verifica su un veicolo spaziale che si muove attraverso il Sistema Solare, o sopra la superficie ghiacciata di una luna. Questa era una delle difficoltà principali che il team di OWLS ha dovuto affrontare, e per farlo ha progettato due strumenti in grado di estrarre un campione liquido ed elaborarlo nelle condizioni dell’ambiente spaziale.
Che forme assume la vita in un mondo oceanico?
Un altro problema da tenere in considerazione è che non è chiaro quale forma potrebbe assumere la vita su un mondo oceanico. Perciò OWLS doveva anche includere la più ampia gamma possibile di strumenti, in grado di misurare una varietà di dimensioni differenti, da singole molecole a microrganismi. A tal fine, il progetto ha unito due sottosistemi:
- Il primo impiega una varietà di tecniche di analisi chimica utilizzando più strumenti.
- Il secondo sfrutta diversi microscopi per esaminare indizi visivi.
Il sistema di microscopi di OWLS sarebbe il primo nello spazio in grado di acquisire immagini di cellule. Sviluppato in collaborazione con gli scienziati della Portland State University, combina un microscopio olografico digitale, in grado d’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.
Soprannominato Extant Life Volumetric Imaging System (ELVIS), il sottosistema del microscopio non ha parti mobili. Questa è già da sola una rarità. Inoltre, 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.
OWLS in cerca dei mattoni chimici della vita
Per essere in grado di esaminare forme di vita molto più piccole, OWLS può invece sfruttare il suo Organic Capillary Electrophoresis Analysis System (OCEANS). Questo strumento sottopone a forte pressione i campioni liquidi, inviandoli poi a strumenti che cercano i mattoni chimici della vita: aminoacidi, acidi grassi e composti organici. Il sistema è così sensibile che può persino rilevare forme sconosciute di carbonio.
OCEANS 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. Utilizza una tecnica chiamata elettroforesi capillare: facendo scorrere corrente elettrica attraverso un campione liquido, lo separa nei suoi diversi 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).
L’autonomia di OWLS
I diversi sottosistemi che costituiscono OWLS producono un’enorme quantità di dati. Solo lo 0,0001% di essi potrebbe essere rispedito sulla Terra, a causa delle velocità di trasmissione dei dati decisamente limitate. Quindi OWLS è stato progettato con quella che viene chiamata autonomia degli strumenti scientifici di bordo. Utilizzando degli algoritmi, i computer sono in grado di analizzare, riassumere, distinguere per priorità tutta la mole di dati, selezionando solo i più interessanti da inviare a casa.
Lukas Mandrake, ingegnere del sistema di autonomia degli strumenti di bordo di OWLS, ha affermato: “Stiamo iniziando a porre domande che richiedono strumenti più sofisticati. Alcuni di questi altri pianeti sono abitabili? Ci sono prove scientifiche difendibili per la vita piuttosto che un accenno che potrebbe essere lì? Ciò richiede strumenti che raccolgano molti dati, ed è ciò che OWLS e la sua autonomia scientifica si sono prefissati di realizzare”.
Per ulteriori informazioni sul progetto OWLS del JPL, cliccare qui.
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