MOMA, la herramienta final para buscar biofirmas en el suelo de Marte

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MOMA, la herramienta final para buscar biofirmas en el suelo de Marte

 

   El rover de la misión ExoMars de la ESA y Roscosmos, que se enviará a Marte en 2020, incluirá un laboratorio químico que perforará la superficie buscando signos de vida pasada o presente.

«El taladro de dos metros del rover proporcionará al MOMA (Mars Organic Molecule Analyzer) muestras únicas que pueden contener compuestos orgánicos complejos conservados de una era antigua, cuando la vida podría haberse iniciado en Marte», dijo en un comunicado el científico del proyecto MOMA Will Brinckerhoff del Centro Goddard de Vuelos Espaciales de la NASA.

Aunque la superficie de Marte es inhóspita para las formas de vida conocidas hoy en día, hay evidencia de que en el pasado distante, el clima marciano permitió la presencia de agua líquida, un ingrediente esencial para la vida, en la superficie. Esta evidencia incluye características que se asemejan a lechos de ríos secos y depósitos minerales que solo se forman en presencia de agua líquida.

La NASA ha enviado rovers a Marte que han encontrado señales adicionales de ambientes habitables pasados, como los exploradores Opportunity y Curiosity que actualmente exploran el terreno marciano.

El instrumento MOMA será capaz de detectar una amplia variedad de moléculas orgánicas. Los compuestos orgánicos se asocian comúnmente con la vida, aunque también pueden ser creados por procesos no biológicos. Las moléculas orgánicas contienen carbono e hidrógeno, y pueden incluir oxígeno, nitrógeno y otros elementos. Para encontrar estas moléculas en Marte, el equipo de MOMA tuvo que comprimir instrumentos que normalmente ocuparían un par de bancos de trabajo en un laboratorio de química y reducirlos hasta aproximadamente el tamaño de un horno tostador para que fueran prácticos de instalar en un rover.

Si bien el instrumento es complejo, MOMA está construido alrededor de un solo espectrómetro de masas muy pequeño que separa los átomos y las moléculas en masa. El proceso básico para encontrar compuestos orgánicos marcianos se puede resumir en dos pasos: separar moléculas orgánicas de las rocas y sedimentos marcianos y darles una carga eléctrica (ionizada) para que puedan ser detectadas e identificadas por el espectrómetro de masas.

MOMA tiene dos métodos para distinguir tantos tipos diferentes de moléculas orgánicas como sea posible. El primer método utiliza un horno para calentar una muestra: este proceso de cocción vaporiza las moléculas orgánicas y las envía a una columna delgada que separa las mezclas de compuestos en sus componentes individuales. Los compuestos pasan secuencialmente al espectrómetro de masas, donde reciben una carga eléctrica y se clasifican por masa usando campos eléctricos. Cada tipo de molécula tiene un conjunto de proporciones distintas de masa a carga eléctrica. El instrumento del espectrómetro de masas utiliza este patrón llamado espectro de masas para identificar las moléculas.

Algunas moléculas orgánicas más grandes son frágiles y se romperían durante la vaporización a alta temperatura en el horno, por lo que MOMA tiene un segundo método para encontrarlas: elimina la muestra con un láser. Como solo se usa una ráfaga rápida de luz láser, vaporiza algunos tipos de moléculas orgánicas más grandes sin romperlas por completo. El láser también les da a estas moléculas una carga eléctrica, por lo que se envían directamente desde la muestra al espectrómetro de masas para ser clasificadas e identificadas.

Ciertas moléculas orgánicas tienen una propiedad que podría usarse potencialmente como un fuerte indicio de que fueron creadas por la vida: su destreza, o quiralidad. Algunas moléculas orgánicas utilizadas por la vida vienen en dos variedades que son imágenes especulares entre sí, como sus manos.

En la Tierra, la vida utiliza todos los aminoácidos zurdos y todos los azúcares diestros para construir las moléculas más grandes que se necesitan para la vida, como las proteínas de los aminoácidos y el ADN de los azúcares. La vida basada en aminoácidos diestros (y azúcares zurdos) podría funcionar, pero una combinación de diestros y zurdos no lo hará. Esto se debe a que estas moléculas deben unirse con la orientación correcta, como piezas de rompecabezas, para construir otras moléculas necesarias para que la vida funcione.

MOMA es capaz de detectar la quiralidad de las moléculas orgánicas. Si encuentra que una molécula orgánica es principalmente de la variedad de la mano izquierda o derecha (llamada «homoquiralidad»), puede ser evidencia de que la vida produjo las moléculas, ya que los procesos no biológicos tienden a producir una mezcla igual de variedades. Esto se conoce como una biofirma.

Los exploradores de Marte enfrentan otro desafío cuando buscan evidencia de vida: Contaminación. La Tierra está saturada de vida, y los científicos deben tener mucho cuidado de que el material orgánico que detectan no sea simplemente transportado con el instrumento desde la Tierra. Para garantizar esto, el equipo de MOMA ha tenido mucho cuidado de asegurarse de que el instrumento esté lo más libre posible de las moléculas terrestres que son firmas de la vida.

MOMA, la herramienta final para buscar biofirmas en el suelo de Marte

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