Novo instrumento para buscar vida extraterrestre

Por: Fenomenum Comentários: 0

Os organismos na Terra produzem uma grande variedade de materiais “biofluorescentes” duráveis. Se os de outros planetas também o fizerem, o Compact Color Biofinder deve ser capaz de detectá-los.


Neste artigo


Introdução

Marte já foi um mundo vivo? Bilhões de anos atrás, antes de se tornar um deserto liofilizado, o Planeta Vermelho era muito mais parecido com a Terra, com água líquida e temperaturas clemente em sua superfície. Talvez também abrigasse vida. Mas a maioria dos sinais de quaisquer marcianos antigos seriam agora pouco mais do que vestígios de compostos orgânicos e formas fósseis tênues escondidas nas rochas enferrujadas do planeta.

Os cientistas hoje usam robôs para pesquisar aquela paisagem árida, guiando remotamente sua busca por vida através de uma combinação de imagens de satélite e instantâneos no solo dos próprios rovers e aterrissadores. Essas imagens, no entanto, deixam muito a desejar – para todas as visões, exceto as mais próximas, rochas desprovidas de bioassinatura versus aquelas repletas de microrganismos fossilizados podem ser quase indistinguíveis. Agora, em um estudo publicado recentemente na Scientific Reports, uma equipe liderada por pesquisadores da Universidade do Havaí mostrou um possível atalho para encontrar os alvos mais promissores para o acompanhamento astrobiológico, seja no Planeta Vermelho ou em algum outro mundo em outros lugares do  Sistema Solar.

A técnica se baseia em um fato curioso da biologia – biologia terrestre, pelo menos: nos muitos reinos da vida, todos os tipos de organismos produzem pigmentos, proteínas, lipídios e outras moléculas que emitem um brilho revelador – fluorescência – quando são excitados por certos comprimentos de onda de luz. Usando pulsos de laser cuidadosamente ajustados em rochas de vários milhões de anos contendo fósseis do Colorado, Wyoming e da Formação Green River de Utah, os pesquisadores demonstraram que essa “biofluorescência” pode ser uma maneira eficaz de sinalizar de forma rápida e eficiente material biológico candidato para um exame mais detalhado. Seu instrumento protótipo, apelidado de Compact Color Biofinder, é sensível o suficiente para detectar a presença de materiais biofluorescentes a até cinco metros de distância, mesmo à luz do dia, e pode projetar os pulsos de laser em uma ampla área alvo.

Imagens de luz branca (a) e Biofinder (b) do fóssil de peixe da formação de Green River. Crédito: Misra, et al

 

 

Essa sensibilidade diurna única, dizem os membros da equipe, torna o Biofinder uma opção especialmente atraente para procurar remanescentes de vida antiga. A capacidade vem da câmera do instrumento, que captura breves exposições de alvos. “Quando você tem uma câmera que abre por um curto período de tempo, na verdade você não detecta a luz do dia”, explica Anupam Misra, pesquisador da Universidade do Havaí e principal autor do artigo.

Outra força notável do instrumento é sua – por assim dizer – atitude agnóstica em relação à detecção de vida. Enquanto outros laboratórios em busca de vida extraterrestre podem ter como alvo os componentes mais detalhados da vida como ela aparece na Terra – como certas sequências de DNA comuns entre organismos unicelulares que prosperam em ambientes extremos em nosso planeta – o Compact Color Biofinder leva uma visão muito mais geral abordagem. Tudo o que procura são compostos que fluoresçam quando estimulados por pulsos de laser. Na Terra, todos os organismos vivos possuem aminoácidos aromáticos, geralmente como subproduto de processos metabólicos. Todos os aminoácidos aromáticos apresentam fluorescência. Dada a onipresença dos aminoácidos fluorescentes com a vida, os pesquisadores assumiram que, mesmo que a vida em outros planetas não use os aminoácidos exatos encontrados na Terra, eles ainda podem detectá-lo desde que fluoresce. “Se há vida em Marte e não é ‘vida como a conhecemos’, então o Biofinder pode ser a única maneira de vê-lo“, diz o co-autor do estudo Christopher McKay, astrobiólogo e cientista planetário do Centro de Pesquisa Ames da NASA.

Christopher McKay, astrobiólogo e cientista planetário do Centro de Pesquisa Ames da NASA. Créditos: NASA

 

Um desafio é que aminoácidos e compostos biológicos não são os únicos materiais na Terra que emitem luz quando estimulados por lasers. Os minerais abióticos também emitem sua própria luz, chamada fosforescência. Pode ser confundido com biofluorescência, mas a equipe construiu o Biofinder desde o início para distinguir entre esses dois fenômenos muito diferentes. Em geral, os sinais de fosforescência são muito mais duradouros do que suas contrapartes fluorescentes, permitindo que o Biofinder os diferencie.

Embora McKay sugira que o Biofinder poderia ser a melhor aposta para descobrir vestígios antigos de formas de vida desconhecidas em Marte, isso não quer dizer que o instrumento forneceria a palavra final para entender exatamente o que ele capturou na câmera. “Você pode olhar para uma torta, mas prová-la lhe dá muito mais informações sobre ela”, diz ele.

Quaisquer amostras iluminadas pelo Biofinder precisariam ser “digeridas” em instrumentos analíticos em laboratórios para que os cientistas entendessem melhor o que encontraram, diz McKay. Mas onde ele considera a natureza geral do Biofinder uma vantagem, Patrick Gasda, pesquisador do Laboratório Nacional de Los Alamos, vê a falta de detalhes como a principal desvantagem da abordagem. Gasda trabalhou na SuperCam, um instrumento a bordo do rover Mars Perseverance. A SuperCam vasculha a rocha e o solo em Marte usando espectroscopia a laser, banhando alvos em feixes de luz laser altamente focados para coletar informações mais específicas sobre a composição química subjacente. “Você pode ver se há carbono e nitrogênio”, diz ele. Mas mesmo a espectroscopia não é o mesmo que uma análise digestiva real. “Você provavelmente ainda gostaria de pegar uma amostra” para uma análise mais direta.

Patrick Gasda, pesquisador do Laboratório Nacional de Los Alamos, Texas, Estados Unidos.

 

 

Embora não tenha participado do estudo mais recente, Gasda trabalhou no Biofinder em 2012 enquanto fazia seu doutorado. como estudante na Universidade do Havaí. Neste momento, Gasda está trabalhando em uma versão do Biofinder chamada OrganiCam. Como o Biofinder, o OrganiCam usa imagens de fluorescência induzidas por laser para detectar sinais de vida. Mas adiciona uma técnica de análise química chamada espectroscopia Raman, que usa um laser para determinar a composição molecular do alvo. Também como o Biofinder, o OrganiCam ainda não está pronto para voos espaciais. Além de precisar ser miniaturizado para caber em um módulo de pouso, diz Gasda, ambos os instrumentos também exigem caixas e microcircuitos mais robustos para permitir que eles suportem lançamentos de foguetes, queda de planetas e os efeitos deletérios da radiação cósmica.

Considerando que o Biofinder pode oferecer aplicações inovadoras para a exploração espacial algum dia , pode ser de uso mais imediato aqui na Terra para buscar vida em ambientes extremos – e talvez extremamente delicados. Como exemplo, McKay cita cavernas cheias de cristais gigantes de gesso enterrados nas profundezas de uma cordilheira no México. Formas de vida exóticas podem existir confortavelmente dentro dos cristais, diz ele – mas a única maneira de verificar agora seria martelá-los e olhar para dentro. “Sacrilégio!” diz McKay. “Tem que haver uma maneira melhor.” Com algo como o Biofinder, os pesquisadores poderiam submeter esses cristais a sondas menos invasivas.

Seja na Terra, em Marte ou em algum outro mundo, diz McKay, “a ideia central do meu ponto de vista é ser capaz de entender a biologia de um alvo sem lascar, perfurar ou amostrar”.

 

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