À l’intérieur du Bold Moonshot de la NASA JPL pour trouver la vie en orbite autour de Saturne

PASADENA, Californie—De la lune saturnienne blanche comme neige d’Encelade aux boues brunes de votre station d’épuration locale, une nouvelle technologie du Jet Propulsion Laboratory de la NASA pourrait avoir une chance de tout faire.

Les scientifiques du JPL ont conçu un ensemble d’instruments appelé Ocean Worlds Life Surveyor (OWLS) pour rechercher à distance et de manière autonome des signes de vie dans les corps remplis d’eau du système solaire. Encelade est une destination de recherche privilégiée, car elle est connue pour avoir le potentiel chimique d’héberger des microbes, et donc la vie.

Mais le même système qui peut étudier des échantillons d’eau aux niveaux moléculaire et cellulaire à quelque 746 millions de kilomètres de la Terre peut faire la même chose ici – et n’est-il pas important d’avoir des appareils qui fonctionnent indépendamment 24h/24 et 7j/7 pour éliminer la pollution et les contaminants de nos eaux ? Ou, tout en étant attaché à une bouée au large, tout en faisant attention aux proliférations d’algues nuisibles ? Une version est recherchée sur la Station spatiale internationale pour aider à surveiller la propreté de l’eau potable du laboratoire orbital, a déclaré le scientifique à la tête de l’équipe OWLS.

“Je pense que ce sera l’une des réussites de la NASA où nous inventons quelque chose pour une application de type extraterrestre très spécifique et trouvons également de multiples applications ici sur Terre”, a déclaré Peter, co-chercheur principal et responsable scientifique d’OWLS. Willis a déclaré au Daily Beast.

Cassini de la NASA a capturé cette image de la surface d’Encelade le 16 octobre. 9, 2008.

NASA/JPL/Institut des sciences spatiales

Ce qui rend OWLS révolutionnaire, c’est la façon dont il combine l’automatisation avec des technologies de pointe comme les microscopes sans pièces mobiles et la capacité de tester des liquides en apesanteur. Enroulez-le et laissez-le fonctionner – et c’est exactement pourquoi il est si formidable pour la recherche sur la terre ferme.

« La science, pour le moment, est limitée par les étudiants diplômés. Il y en a tout simplement trop, et vous devez regarder toutes les données tout le temps”, a déclaré Lukas Mandrake, un ingénieur système d’instruments d’autonomie, au Daily Beast. “Tout est étonnamment manuel… et cela limite notre capacité. faire des découvertes. Donc, ce logiciel a des applications partout pour atténuer ce goulot d’étranglement particulier.

Les commentaires de Mandrake sont arrivés le même jour que des pluies récentes à travers Los Angeles ont chassé des bactéries nocives dans la baie de Santa Monica. “La determination [of danger] est faite par une personne qui regarde à travers un microscope certains objets qui se déplacent d’une certaine manière », a-t-il expliqué. “S’ils ne l’ont pas vu, ils disent que ce n’est pas dangereux. Ne serait-il pas préférable de systématiser ce processus ? »

Après cinq ans de développement, Willis et son équipe ont testé OWLS sur le terrain à Mono Lake en Californie plus tôt cet été. L’équipement, actuellement de la taille de plusieurs classeurs, a réussi à trouver des preuves chimiques et cellulaires de la vie dans l’eau salée. Les prochaines étapes, a déclaré Willis, consistent à miniaturiser les instruments et à les personnaliser pour des missions spécifiques.

Malgré sa promesse, le calendrier de la mission OWLS est un gros point d’interrogation. “[I] ne pensez pas que nous aurons des données dans moins de 15 ans – et c’est si tout se passe parfaitement », a déclaré Chris Lindensmith, responsable de la microscopie du programme, au Daily Beast.

Malheureusement, la lenteur des découvertes est la façon dont fonctionne l’exploration spatiale, en particulier lorsqu’il s’agit d’Encelade. En fait, la lune saturnienne n’a été découverte qu’en 1789 par William Herschel (qui a découvert plus tard Uranus). Près de 200 ans se sont écoulés avant que les deux vaisseaux spatiaux Voyager n’effectuent leur tour du système solaire extérieur. Entre les deux, peu de connaissances ont été acquises au-delà des détails de l’orbite, de la masse, de la densité et de la réflectivité de la lumière de la lune. Et par rapport au reste du système solaire, c’est petit ; La Terre est plus de 25 fois plus grande.

Mais ensuite, le potentiel d’Encelade pour abriter la vie a été découvert en 2005, lorsque la sonde Cassini a bourdonné près de la lune, l’une des 83 sur l’orbite de Saturne qui n’était pas intégrée dans ses anneaux de signature. Dans un moment ensoleillé dramatique, Cassini a vu des geysers sur sa surface éclater à plus de 300 miles de distance, crachant ce qui a été déterminé plus tard comme étant principalement de la vapeur d’eau salée et de la glace, ainsi que du sable. Certains matériaux éjectés retombent à la surface sous forme de neige, ce qui explique pourquoi Encelade est le corps le plus lumineux de notre système solaire, mais la plupart des embruns se déplacent assez loin pour être capturés par la gravité de Saturne pour aider à former un anneau extérieur.

Cassini de la NASA a capturé cette image d’Encelade le 2 novembre. 30, 2010. L’ombre du corps d’Encelade dans la partie inférieure des jets est clairement visible

NASA/JPL-Caltech/Institut des sciences spatiales

De l’hydrogène moléculaire et des composés contenant de l’azote et de l’oxygène ont également été découverts dans les panaches. Sur Terre, des composés similaires font partie des réactions chimiques qui produisent des acides aminés, qui sont les éléments constitutifs de la vie. Et sous les geysers à l’intérieur rocheux du pôle sud se trouve une source de chaleur qui n’a pas encore été entièrement expliquée.

Au moment où la mission de Cassini s’est terminée en 2017, elle avait envoyé suffisamment de données à la NASA pour révéler la coquille extérieure d’eau gelée d’Encelade, de 25 milles d’épaisseur à certains endroits, flottant au-dessus de la sous-surface de l’océan avec une profondeur allant jusqu’à 19 milles.

Eau. Chaleur. pierre Si vous recherchez une vie extraterrestre, vous pourriez faire pire que commencer par là.

« Alors, de quoi d’autre as-tu besoin ? Vous avez cette preuve d’un environnement habitable sous la croûte de glace”, a déclaré Willis.

Les scientifiques ne veulent pas envoyer un Roomba dans l’espace et dire : « J’espère que vous avez fait du bon travail.

Lukas Mandrake, JPL de la NASA

Une fois sur les lieux, les OWLS chercheront la vie malgré le fait que personne ne sait ce que la vie se forme dans le monde océanique. Il est donc important d’inclure la gamme la plus large possible d’instruments, capables de mesurer les dimensions des molécules simples aux micro-organismes.

C’est pourquoi le projet combine deux sous-systèmes : les techniques d’analyse chimique et les microscopes. Les systèmes d’analyse chimique recherchent les biosignatures dans les composés organiques, tandis que les microscopes recherchent les cellules et leurs mouvements révélateurs.

Pour trouver des preuves chimiques de la vie, OWLS utilise le système d’analyse par électrophorèse capillaire organique (OCEANS), qui fait essentiellement bouillir des échantillons liquides et les alimente en instruments qui recherchent des acides aminés, des acides gras et d’autres signes de vie microbienne. Par exemple, les micro-organismes trouvés sur Terre appelés méthanogènes peuvent utiliser l’hydrogène moléculaire et le dioxyde de carbone comme source d’énergie, en les combinant dans un métabolisme qui produit du méthane, l’un des nombreux composés chimiques également présents dans les panaches.

Le système OCEANS est si sensible que Willis l’a comparé à un requin qui ne peut sentir qu’une seule molécule de sang dans un milliard de molécules d’eau, puis identifier le groupe sanguin.

L’extracteur OWLS utilise la pression et la température pour effectuer une extraction sous-critique de l’eau, décomposant les cellules jusqu’à ce qu’elles forment des molécules organiques pour l’analyse chimique.

NASA/JPL-Cal Tech

Trois microscopes OWLS – un système nommé ELVIS [Extant Life Volumetric Imaging System]—utilise des algorithmes d’apprentissage automatique pour les mouvements vivants ainsi que pour détecter les objets éclairés par des molécules fluorescentes, qu’elles soient présentes naturellement dans les organismes vivants ou par des colorants ajoutés.

Bien sûr, ces tests généreront des quantités galactiques de données, qui doivent être transmises à la maison à des débits qui feraient ressembler les modems commutés les plus chintzi de l’ère primordiale d’Internet à de la fibre optique. En fait, c’est une tâche tellement fastidieuse qu’elle a été comparée à la recherche d’une lumière de réfrigérateur qui orbite autour de Saturne pendant que vous êtes sur Terre.

Heureusement, OWLS dispose d’une “autonomie d’instrument scientifique embarqué”, qui comprime considérablement les données en sélectionnant uniquement les biosignatures les plus importantes à transmettre. Il conserve également un manifeste de ce qui n’a pas été envoyé au cas où quelque chose d’inattendu inciterait à un examen plus approfondi. De cette façon, 10 gigaoctets collectés chaque minute peuvent être transformés en cinq mégaoctets importants reçus quotidiennement sur Terre.

“Les scientifiques ne veulent pas envoyer un Roomba dans l’espace et dire:” J’espère que vous avez fait du bon travail “”, a déclaré Mandrake. “Ils doivent résumer et hiérarchiser ce qu’il faut regarder en premier et ce qui s’y trouve, puis ils veulent communiquer avec le vaisseau spatial.”

Il a fallu plus de 40 ans après le premier examen approfondi d’Encelade par la NASA avant que l’agence spatiale ne trouve des indices qui pourraient conduire à la découverte d’une vie extraterrestre là-bas. Et, comme l’a dit Lindensmith, il faudra au moins 15 autres avant que nous recevions des données pour confirmer cette hypothèse ou l’abattre.

Mais à court terme, la technologie OWLS pourrait bientôt apparaître dans les diagnostics biomédicaux, la surveillance de la qualité de l’eau et les procédés alimentaires ou pharmaceutiques. “Nous envisageons cela comme un type d’instrument open source”, a déclaré Willis. « Nous ne travaillons pas pour une entreprise ; nous n’essayons pas de commercialiser ces choses ou d’en tirer de l’argent.

Il n’y a peut-être pas de tâche plus ambitieuse au JPL que la recherche d’une vie extraterrestre et la réponse à l’éternelle question de savoir si nous sommes seuls dans l’univers. Les OWLS devraient être un outil essentiel dans la noble poursuite.

Mais dans les affaires terrestres, nous avons besoin ici d’eau potable et de nourriture saine. OWLS peut également vous aider.

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