miércoles, 9 de febrero de 2011

Una común herramienta científica haría más fácil buscar vida en Marte


La búsqueda de vida en Marte podría ser más fácil con una adaptación creativa de una herramienta común de análisis que se puede instalar directamente en el brazo robótico de un futuro vehículo de exploración marciana.


En un artículo publicado en la revista Planetary and Space Science, un equipo de investigadores propone la adición de un láser y un embudo de ion a un instrumento ampliamente utilizado en ciencia -- el espectrómetro de masas --, para analizar directamente las superficies de las rocas y otras muestras en la superficie de Marte. Los investigadores demostraron que el sistema combinado podría funcionar en el lugar, sin la manipulación de muestras que por lo general requiere la espectrometría de masas.

"Hay una gran cantidad de emocionantes descubrimientos sobre Marte que aún no se han hecho", dijo el autor principal del artículo, Paul Johnson. "Esta técnica podría hacer comprender la composición de las rocas y los suelos de Marte -posiblemente incluyendo pruebas de vida- de forma mucho más sencilla."

A Johnson, del Jet Propulsion Laboratory de la NASA, se le ocurrió la idea después de leer sobre la tecnología de un embudo de iones para espectrometría de masas desarrollado por Keqi Tang y Dick Smith, del Departamento de Energía del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico. William Brinckerhoff, del centro espacial Goddard de la NASA, contribuyó con su experiencia en miniaturización de instrumentos científicos para el proyecto, mientras que Robert Hodyss, también del JPL, aplicó la experiencia durante las pruebas.

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

La espectrometría de masas no es nueva para 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 1970. Y está previsto que se emplace en el Mars Science Laboratory que irá a bordo del próximo rover 'Curiosity', que se lanzará hacia Marte en novimebre. Pero cada vez que se ha utilizado en el espacio, las muestras tuvieron que ser ampliamente preparadas antes de que pudieran analizarse.

Con Viking, por ejemplo, el suelo tuvo que ser sacado con una pala, colocado en una cámara y calentado antes de que pudiera ser analizada. El nuevo Laboratorio Científico de Marte será capaz de hacer un análisis de la muestra más completo, pero todavía snecesitaría tiempo para preparar sus muestras de antemano. Cuanto más manejada tiene que ser una muestra, mayor posibilidad existe de que el equipo no funcione correctamente o el análisis sea un fracaso.

En la Tierra, los científicos hacen espectrometría de masas dentro de una cámara de vacío. Pero eso requiere tanto la búsqueda de una muestra lo suficientemente pequeña, o su corte para encajar en la cámara. Todo estos esfuerzos en Marte tiene que hacerse con un vehículo robótico que es controlado por operadores a millones de kilómetros de distancia.

"Cortar las rocas, recogerlas y moverlas alrededor, todo esto suma la complejidad", dijo Johnson. "La complejidad hace que sea más difícil llevar a cabo experimentos con un rover robótico. Además, la adición de nuevas herramientas para que el instrumento puede hacer estas tareas adicionales aumentan el tamaño, peso y consumo de energía. Todo esto hace que el envío de un espectrómetro de masas en el espacio sea aún más difícil."

Tratando de simplificar este trabajo, Johnson y Hodyss recurrieron a una técnica de ablación por láser. El método consiste en disparar un láser en la superficie de la muestra, 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 afectado a los investigadores durante años. Un gran porcentaje de la muestra se perdía habitualmente en esta etapa. Los investigadores 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 de iones eletrodinámico consiste en una serie de conductores, con electrodos de anillo eléctrico más pequeños que centran 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 ion funciona mejor cuando su entorno tiene una presión de aire de alrededor de 5 mmHg, lo que viene a ser la presión atmosférica en Marte.

Los resultados son prometedores, pero es necesario seguir trabajando para desarrollar espectrómetros de masas equipados con embudo 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 del plan quieren reducirlo lo suficiente para que quepan en el brazo robótico de un robot.

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