Astrobiología al descubierto #2: Maryse Napoleoni

Maryse Napoleoni persigue biofirmas en eyecta de lunas heladas

Entrevista de Aubrey Zerkle

Traducción de Meri Herrero

Esta semana hemos tenido el placer de entrevistar a Maryse Napoleoni, estudiante doctoral de tercer año en el grupo de Ciencias Planetarias y Teledetección de la Freie Universität en Berlin. En su reciente artículo, “Huella Espectrométrica de Compuestos Orgánicos en Granos de Hielo Ricos en NaCl de Europa y Encélado”, Maryse hace uso de instrumentos especiales en la Tierra para simular qué aparatos análogos en misiones espaciales podrían detectar el material que constituye las plumas de las lunas heladas. En esta sesión de preguntas y respuestas, Maryse describe algunos desafíos en astrobiología experimental y cómo sus resultados podrían ayudar algún día a descubrir vida bajo las capas de hielo en dichas lunas. (Esta entrevista ha sido editada por motivos de extensión y claridad)

¿Cómo te interesaste en las lunas heladas por primera vez?

Soy originaria de Grenoble, en los Alpes franceses, donde estudié Geociencias. Escogí este campo porque he tenido una gran pasión por las montañas desde que era niña. Esta región es ideal para aprender geología de una forma divertida, así que me pasaba casi todo mi tiempo libre ahí.

El campo de Astrobiología me empezó a interesar en una clase de geomicrobiología. Me fascinaba aprender sobre las interacciones que los microbios tienen a nivel geológico, y sobre cómo la evolución del planeta Tierra ha estado tan interconectada con la evolución de la vida durante millones de años, desde minerales que se forman como producto directo de procesos biológicos hasta cambios globales en la atmósfera terrestre y su clima.

Pensar en la Tierra como un planeta entre billones de otros me llevó a estudiar ciencias planetarias en un programa de máster en París. Las lunas heladas son un tema muy fascinante para estudiar, básicamente debido a su diversidad y a su potencial para hospedar vida. Además, muchas misiones espaciales (como JUICE y Europa Clipper) van a explorar lunas heladas en el futuro próximo, haciendo de ellas un tema super excitante. Y estoy segura que descubriremos muchas más en el futuro mientras observemos exoplanetas: las lunas heladas que conocemos en el Sistema Solar son sólo la punta del iceberg!

¿Qué preguntas intentabas responder con este proyecto en particular?

En las lunas heladas, los granos de hielo pueden ser expulsados de la superficie por el bombardeo de micrometeoritos o del océano subterráneo por plumas, como se ve en Encélado. Con este artículo, queríamos caracterizar la detectabilidad de material orgánico incrustado en dichos granos de hielo. Este material orgánico podría originarse del océano subterráneo y contener rastros de formas de vida, potencialmente en forma de biomoléculas orgánicas.

Espectrómetros de masas como el Surface Dust Analyzer (SUDA) a bordo de la misión Europa Clipper de la NASA pueden dar la composición química de estos granos de hielo y podrían detectar material orgánico en su interior. Sin embargo, sabemos que hay muchas sales y otros compuestos inorgánicos en las lunas heladas, y esto podría complicar la detección de orgánicos con estos instrumentos: las sales podrían "ocultar" o modificar la señal de los orgánicos en los espectros de masas resultantes. En este proyecto, nos centramos en estas modificaciones para caracterizar cómo los orgánicos interactúan con las sales.

¿Podrías describir el enfoque que utilizaste para identificar las mezclas de compuestos orgánicos y sales?

Realizamos experimentos de laboratorio donde simulamos los espectros de masas de espectrómetros como SUDA, para crear datos análogos para estos instrumentos. La técnica que utilizamos en el laboratorio se llama Laser Induced Liquid Beam Ion Desorption (LILBID), y nos permite simular muchos tipos diferentes de composiciones de granos de hielo. Para ello, elegimos una variedad de especies orgánicas de diferentes familias químicas (que contienen oxígeno, nitrógeno, aromáticos, ácidos carboxílicos, etc.) y las mezclamos con una sal, cloruro de sodio (NaCl). Luego registramos espectros de masas análogos de estas mezclas con un espectrómetro de tiempo de vuelo, para obtener espectros muy similares a los que SUDA obtendría de un grano de hielo con esa composición.

Artist's rendering of NASA's Europa Clipper spacecraft. From NASA/JPL-Caltech.

¿Cuál fue el aspecto más desafiante del proyecto?

Se necesitaron muchas mediciones. Fue una campaña de medición bastante larga en el laboratorio. Además, interpretar los datos también fue a veces un desafío, porque uno tiene que pensar en las interacciones realistas de las moléculas orgánicas con la matriz de sal en los experimentos.

¿Cuál dirías que fue el resultado más importante o más sorprendente de tus datos?

El resultado principal de este artículo es una gran cantidad de espectros de masas análogos que se pueden utilizar más adelante para interpretar los datos de misiones espaciales. Ahora tenemos una creciente base de datos de datos para la detección de orgánicos en granos de hielo de lunas heladas. ¡Quizás permita un descubrimiento de material orgánico en lunas heladas en el futuro! Este trabajo será particularmente útil para Europa Clipper en un par de años, cuando tengamos datos similares para interpretar de esa misión.

¿Cómo ayudarán tus datos en la búsqueda de vida en lunas heladas?

¡El descubrimiento de más material orgánico en lunas heladas está a solo un paso de distancia! Y al caracterizar este material orgánico, podríamos descubrir que su origen es biogénico.

Nuestros resultados también son valiosos para la preparación de misiones espaciales. Por ejemplo, podemos evaluar qué parámetros instrumentales son más útiles, como usar el modo de cationes o aniones del espectrómetro de masas en las sondas de misión. Además, algunas composiciones de hielo serán particularmente eficientes para la detección de material orgánico, y esta información podría usarse para apuntar a áreas específicas en una luna helada durante una misión espacial.

¿Cuáles son los próximos pasos en este proyecto, en términos de detectar estos orgánicos?

Estamos continuando este proyecto con más experimentos con diferentes tipos de sales y inorgánicos típicos de la superficie de Europa. Tales experimentos se centran en interpretar datos del instrumento SUDA a bordo de Europa Clipper.

Otro seguimiento de esta investigación es evaluar los efectos de la radiación ionizante en el material orgánico en la superficie de Europa. Sabemos que Europa, debido a su proximidad a Júpiter, recibe una gran cantidad de radiación intensa en su superficie, y esto afectará el material orgánico provocando muchas reacciones, potencialmente cambiando su composición. Estos efectos podrían modificar las biofirmas orgánicas, por lo que sería más difícil detectarlas en material que ha estado expuesto durante mucho tiempo a la radiación. Nuestro objetivo es caracterizar estas modificaciones con más experimentos de laboratorio.

¿Hay algo más que te gustaría mencionar que no haya preguntado?

En un proyecto diferente también estamos caracterizando las huellas propias de la vida microbiana mediante una configuración experimental. También es interesante considerar las biofirmas que conocemos aquí en la Tierra. Si hubiera microorganismos en los océanos de lunas heladas, ¿cómo podríamos detectarlos? Si fueran expulsados de un océano subterráneo por una pluma, podrían ser muestreados por una nave espacial haciendo sobrevuelos a través de la pluma... y los espectrómetros de masas a bordo podrían potencialmente identificarlos.

Para simular granos de hielo que contienen biofirmas y microbios reales de un océano subterráneo, medimos espectros análogos de moléculas biofirmas como aminoácidos, péptidos y ácidos grasos, y luego también medimos material bacteriano. En ese artículo caracterizamos las características espectrales de masas de células de dos especies bacterianas diferentes. Proporcionamos espectros análogos para granos de hielo que contienen bacterias originarias de un océano subterráneo de una luna helada, y mostramos que instrumentos como SUDA podrían detectar células bacterianas incluso a concentraciones muy bajas.