Mucho antes de que el rover Perseverance de la NASA aterrizara en el Planeta Rojo el 18 de febrero, uno de los objetivos de la misión de más alto nivel ya estaba establecido:buscar signos de vida antigua en la superficie marciana. De hecho, las técnicas utilizadas por uno de los instrumentos científicos a bordo del rover podrían tener aplicaciones en las lunas de Saturno, Encelado y Titán, así como en la luna de Júpiter, Europa.

"La perseverancia va a buscar una lista de compras de minerales, orgánicos, y otros compuestos químicos que pueden revelar vida microbiana que una vez prosperó en Marte, "dijo Luther Beegle, investigador principal del instrumento de exploración de entornos habitables de Mars 2020 con Raman y luminiscencia para productos orgánicos y químicos (SHERLOC). "Pero la tecnología detrás de SHERLOC que buscará vida pasada en rocas marcianas es altamente adaptativa y también puede usarse para buscar microbios vivos y los componentes químicos para la vida en el hielo profundo de las lunas de Saturno y Júpiter".

Encelado, Europa e incluso se cree que la nebulosa luna Titán esconde vastos océanos de agua líquida que contienen compuestos químicos asociados con procesos biológicos debajo de sus espesos exteriores helados, ambientes muy diferentes del Marte moderno. Si existe vida microbiana en esas aguas, los científicos también pueden encontrar evidencia de ello en el hielo. Pero, ¿cómo encontrar esa evidencia si está encerrada en lo profundo del hielo?

Entra WATSON. Abreviatura de Herramienta de análisis con cable para la observación del subsuelo de las capas de hielo del norte, el prototipo en forma de tubo de 3,9 pies de largo (1,2 metros de largo) se está desarrollando en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California. Se ha acoplado a la perforación profunda planetaria de Honeybee Robotics, y esta combinación se probó con éxito en el frío extremo del hielo de Groenlandia.

Una versión más pequeña de WATSON podría viajar algún día a bordo de una futura misión robótica para explorar el potencial de habitabilidad de una de estas enigmáticas lunas. El instrumento escanearía el hielo en busca de biofirmas:moléculas orgánicas creadas por procesos biológicos. Si detecta alguno, una versión futura de WATSON, con la capacidad adicional de recolectar hielo de la pared del pozo, A continuación, podría recopilar muestras para su posterior estudio.

Mediante el uso de espectroscopía Raman de láser ultravioleta profundo para analizar los materiales donde se encuentran, en lugar de recuperar inmediatamente muestras de hielo y luego estudiarlas en la superficie de la luna, el instrumento proporcionaría a los científicos información adicional sobre estas muestras al estudiar dónde se encuentran en el contexto de su entorno.

"Sería fantástico si primero estudiáramos cómo se ven estas muestras en su entorno natural antes de recogerlas y mezclarlas en una suspensión para realizar pruebas". "dijo Mike Malaska, astrobiólogo del JPL y científico principal de WATSON. "Es por eso que estamos desarrollando este instrumento no invasivo para su uso en entornos helados:para obtener una mirada profunda en el hielo e identificar grupos de compuestos orgánicos, tal vez incluso microbios, para que puedan estudiarse antes de analizarlos más a fondo y perder su contexto nativo o modificar su estructura ".

Aunque WATSON usa la misma técnica que SHERLOC de Perseverance, Hay diferencias. Para uno, SHERLOC analizará rocas y sedimentos marcianos para buscar signos de vida microbiana pasada que puedan ser recolectados y devueltos a la Tierra por misiones futuras para un estudio más profundo. Y SHERLOC no perfora agujeros. Una herramienta separada hace eso.

Pero ambos dependen de un espectrómetro y un láser ultravioleta profundo, y donde el instrumento de hielo WATSON tiene un generador de imágenes para observar la textura y las partículas en la pared de hielo, El SHERLOC de Perseverance está emparejado con una cámara de alta resolución para tomar fotografías en primer plano de las texturas de las rocas para respaldar sus observaciones. Esa cámara comparte el mismo nombre que el prototipo de exploración del hielo:WATSON. En este caso, aunque, el acrónimo significa sensor topográfico gran angular para operaciones y eNgineering. (Después de todo, cualquier instrumento con un nombre inspirado en el famoso detective de ficción Sherlock Holmes seguramente inspirará referencias a su socio).

Encelado en la Tierra

Así como SHERLOC se sometió a pruebas exhaustivas en la Tierra antes de ir a Marte, también debe hacerlo WATSON antes de que se envíe al sistema solar exterior. Para ver cómo podría funcionar el instrumento en la corteza helada de Encelado y las temperaturas extremadamente bajas de la luna, El equipo de WATSON eligió Groenlandia como un "análogo de la Tierra" para las pruebas de campo del prototipo durante una campaña de 2019.

Los análogos de la Tierra comparten características similares con otras ubicaciones de nuestro sistema solar. En el caso de Groenlandia, el entorno cerca del centro de la capa de hielo de la isla y lejos de la costa se aproxima a la superficie de Encelado, donde los materiales oceánicos brotan de los prolíficos respiraderos de la pequeña luna y llueven. El hielo destrozado en el borde de los glaciares de Groenlandia cerca de la costa, mientras tanto, puede servir como un análogo de la corteza helada profunda de Europa.

Durante la campaña para explorar un pozo existente cerca de Summit Station, una estación de observación remota a gran altura en Groenlandia, el instrumento fue puesto a prueba. Mientras descendía más de 330 pies (100 metros), WATSON utilizó su láser UV para iluminar las paredes del hielo, haciendo que algunas moléculas brillen. Luego, el espectrómetro midió su tenue brillo para brindarle al equipo una idea de su estructura y composición.

Si bien encontrar firmas biológicas en la capa de hielo de Groenlandia no fue una sorpresa:las pruebas se realizaron en la Tierra, después de todo, el mapeo de su distribución a lo largo de las paredes del pozo profundo planteó nuevas preguntas sobre cómo estas características llegaron a donde están. El equipo descubrió que los microbios en las profundidades del hielo tienden a agruparse en gotas, no en capas como esperaban originalmente.

"Creamos mapas mientras WATSON escaneaba los lados del pozo y los puntos calientes agrupados de azules, verdes y rojos, todos representando diferentes tipos de material orgánico, ", dijo Malaska." Y lo que fue interesante para mí fue que la distribución de estos puntos de acceso era prácticamente la misma en todos los lugares donde mirábamos:no importa si el mapa se creó a 10 o 100 metros [33 o 330 pies] de profundidad, estas pequeñas manchas compactas estaban allí ".

Al medir las firmas espectrales de estos puntos calientes, el equipo identificó colores consistentes con los hidrocarburos aromáticos (algunos que pueden provenir de la contaminación del aire), ligninas (compuestos que ayudan a construir las paredes celulares en las plantas), y otros materiales producidos biológicamente (como los ácidos orgánicos complejos que también se encuentran en los suelos). Además, el instrumento registró firmas similares al brillo producido por grupos de microbios.

Hay más pruebas por hacer; idealmente, en otros análogos de la Tierra que se aproximan a las condiciones de otras lunas heladas, pero el equipo se sintió alentado por lo sensible que era WATSON a una variedad tan amplia de biofirmas. Esta alta sensibilidad sería útil en misiones a mundos oceánicos, donde se desconoce la distribución y densidad de posibles biofirmas, dijo Rohit Bhartia, investigador principal de WATSON e investigador principal adjunto de SHERLOC, de Photon Systems en Covina, California. "Si tuviéramos que recolectar una muestra aleatoria, es probable que nos perdamos algo muy interesante, pero a través de nuestras primeras pruebas de campo, somos capaces de comprender mejor la distribución de sustancias orgánicas y microbios en el hielo terrestre que podrían ayudarnos a perforar la corteza de Encelado ".

Los resultados de la prueba de campo fueron publicados en la revista Astrobiología en otoño de 2020 y presentado en la reunión de otoño de la Unión Geofísica Estadounidense 2020 el 11 de diciembre.