¿Pueden las muestras traídas de Marte contaminar la Tierra?

Un equipo de astronautas en la Estación Espacial Internacional. Muestras marcianas para analizar. En el interior, una forma de vida totalmente inesperada. Una extraña célula blanquecina cuyo desarrollo se descontrolará … ¿Eso me recuerda algo? Esta es la trama de la película. Vida del director Daniel Espinosa estrenada en 2017.

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Si bien el entorno puede alimentar todas las fantasías, está muy lejos de la vida real. De hecho, es muy poco probable que se encuentre un organismo vivo en las muestras tomadas de Marte. Ya sería necesario que hoy haya vida en el planeta rojo, que tomemos la muestra adecuada, y que esta vida resista seis meses de viaje espacial y luego a temperaturas extremas, según la protección térmica de la cápsula. al volver a entrar en la atmósfera de la Tierra …

Sí, pero los científicos de la misión “Mars Sample Return” no descartan por completo la posibilidad de que haya una forma de vida en las muestras. Si existe, es absolutamente esencial que no contamine la Tierra. Para responder a este problema, Alexandre Simionovici, investigador del Instituto de Ciencias de la Tierra y profesor de la Universidad de Grenoble, ha estado desarrollando un portamuestras marciano sellado desde 2004. El sistema podrá proteger las rocas marcianas recolectadas. , lo que permite un análisis no invasivo utilizando rayos X y láseres.

El portamuestras marciano: un objeto pequeño con enormes estacas

Aquí está el portamuestras inventado por el investigador Alexandre Simionovici. Créditos: David Richalet / CNES.

En concreto, el portamuestras es una pequeña caja formada por tres cámaras encajadas una dentro de la otra, como si fueran muñecas rusas. Todo es del tamaño de un puño. En el centro, tres o cuatro granos del subsuelo marciano de unas pocas micras cada uno se superponen en un capilar. Un micromotor permite que el capilar gire sobre sí mismo unas milésimas de grado, permitiendo modelar los granos en 3D. A su alrededor, las paredes de las cámaras son de titanio puro para no contaminar la muestra. A los lados, pequeñas ventanas permiten que los rayos X y los láseres den en el objetivo.

“Tuvimos que responder a una doble restricción”, explica Alexandre Simionovici. “Primero, no dañe la muestra en contacto con agua u oxígeno terrestre, que es muy oxidante. Pero lo más importante: no contamine el medio ambiente de la Tierra con granos marcianos. Y, por supuesto, hacer que la recolección sea accesible para el análisis de vigas ¿Cómo se cumplen todos estos criterios?

muy baja presión

En la más pequeña de las cámaras que contienen el capilar, la presión es negativa y menor que la de la segunda cámara que lo recubre. Él mismo tiene una presión más baja que la anterior, lo que protege el conjunto. Dentro de cada uno de los compartimentos, los microsensores miden continuamente estos datos. Una presión inferior a la presión atmosférica protege el entorno terrestre si el portamuestras se rompe. “En el peor de los casos, entra un poco de la atmósfera terrestre, pero no al revés”, especifica el investigador.

Ventanas de berilio para rayos X

A los lados, seis pequeños ojos de buey (dos por cámara) de unos pocos milímetros cada uno permiten que los rayos apunten a los granos marcianos. Los rayos X permitirán, entre otras cosas, dar su composición atómica. Pero para eso necesitas una ventana adecuada. El vidrio, compuesto de silicio y oxígeno, bloquea gran parte de los rayos X. El investigador luego diseñó ventanas en berilio, “un elemento químico que absorbe mucho menos rayos X”.

Ventanas de zafiro para láseres verdes e infrarrojos

El problema también surgió para el láser verde Raman, que caracteriza la composición molecular de los minerales, y para el láser infrarrojo, que determina la presencia de agua o compuestos de carbono (CO, CO_dos, CH₄) en extractos de rocas. El vidrio tampoco era una opción para este tipo de medidas. “Los lucernarios de zafiro parecen ser la mejor solución para no dañar la finura del análisis con láser verde e infrarrojo”, explica el investigador. El capilar que alberga la muestra está hecho de cuarzo y sus paredes son muy delgadas, solo 10 micrones. Las tres cámaras están llenas de nitrógeno, un gas inerte cuya ventaja es que no es reactivo.

El rover Perseverance recolectó 32 muestras de suelo marciano utilizando su brazo robótico. Estas imágenes fueron tomadas por la cámara ubicada al final de este brazo. Créditos: NASA / JPL-Caltech / MSSS.

Una operación extremadamente delicada

El rover Perseverance debería cosechar unos 500 gramos de roca marciana en total. Puede que no parezca mucho, ¡pero en realidad es enorme! “Los análisis de haces se realizan en algunos granos, desde nanogramos hasta miligramos. Todavía no estamos preparados para analizar varios cientos de gramos… ”sugiere Alexandre Simionovici.

Además de la cantidad de material a estudiar, existen algunas restricciones técnicas. ¿Cómo transferir los granos marcianos de los tubos que los almacenaban a los portamuestras sin contaminar la atmósfera?

La transferencia podría realizarse en laboratorios tipo P4, especializados en albergar microorganismos altamente patógenos. Entonces sería necesario abrir cada tubo y colocar los granos uno a uno en capilares más delgados que el grafito de un lápiz. Aún es necesario saber qué granos analizar… “Uno puede imaginar la complejidad de la decisión ante un volumen tan extraordinario de polvo extraterrestre”, sopla el investigador.

Y después de eso, ¿qué será de las muestras marcianas?

A pesar de todas las precauciones, los portamuestras pueden colapsar en caso de caída. Sus paredes están fabricadas en titanio, por lo que es muy resistente. La debilidad, por tanto, puede provenir de las ventanas. Si se crea una grieta, el portamuestras debe colocarse inmediatamente en una caja sellada. Los tubos restantes sin analizar se “almacenarán para las generaciones futuras”.

Por ahora, el portador de muestras del investigador francés aún no ha sido seleccionado por la Agencia Espacial de Estados Unidos y la Agencia Espacial Europea, que están pilotando la misión de retorno de tubos. Pero el investigador está seguro de que su invención, con una patente europea desarrollada en colaboración con el CNES, podría jugar un papel crucial en el transporte y análisis de estas muestras. Los grandes laboratorios del mundo seguramente querrán obtener granos de uno de los tubos para analizarlos en grandes instrumentos como el sincrotrón. Estos granos pueden viajar alrededor de la Tierra varias veces. Podemos entender el entusiasmo de los científicos porque el tesoro no se publicó. Principalmente porque algunos de ellos están convencidos de que se podrían descubrir fósiles biológicos, como el investigador Alexandre Simionovici. Responde en unos años …