Un team internazionale di scienziati ha creato un minuscolo laboratorio di chimica per un rover che perforerà sotto la superficie marziana alla ricerca di segni di vita passata o presente. Il laboratorio delle dimensioni di un tostapane, chiamato Mars Organic Molecule Analyzer o MOMA, è uno strumento chiave sul Rover ExoMars, una missione congiunta tra l'Agenzia spaziale europea e l'agenzia spaziale russa Roscosmos, con un contributo significativo al MOMA della NASA. Sarà lanciato verso il Pianeta Rosso nel luglio 2020.

"Il trapano profondo due metri del Rover ExoMars fornirà al MOMA campioni unici che potrebbero contenere composti organici complessi preservati da un'era antica, quando la vita potrebbe essere iniziata su Marte, ", ha dichiarato lo scienziato del progetto MOMA Will Brinckerhoff del Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland.

Sebbene la superficie di Marte sia oggi inospitale per le forme di vita conosciute, ci sono prove che in un lontano passato, il clima marziano consentiva la presenza di acqua liquida, ingrediente essenziale per la vita, in superficie. Queste prove includono caratteristiche che ricordano letti di fiumi asciutti e depositi minerali che si formano solo in presenza di acqua liquida. La NASA ha inviato rover su Marte che hanno trovato ulteriori segni di ambienti abitabili del passato, come i rover Opportunity e Curiosity che stanno attualmente esplorando il terreno marziano.

Lo strumento MOMA sarà in grado di rilevare un'ampia varietà di molecole organiche. I composti organici sono comunemente associati alla vita, sebbene possano essere creati anche da processi non biologici. Le molecole organiche contengono carbonio e idrogeno, e può includere ossigeno, azoto, e altri elementi. Per trovare queste molecole su Marte, il team del MOMA ha dovuto prendere strumenti che normalmente occuperebbero un paio di banchi da lavoro in un laboratorio di chimica e ridurli fino alle dimensioni di un tostapane in modo che fossero pratici da installare su un rover.

Sebbene lo strumento sia complesso, MOMA è costruito attorno a un unico, spettrometro di massa molto piccolo che separa gli atomi e le molecole carichi in massa. Il processo di base per trovare i composti organici marziani può essere ridotto a due fasi:separare le molecole organiche dalle rocce e dai sedimenti marziani e dare loro una carica elettrica (ionizzata) in modo che possano essere rilevate e identificate dallo spettrometro di massa. MOMA ha due metodi per distinguere quanti più tipi diversi di molecole organiche possibili. Il primo metodo utilizza un forno per riscaldare un campione:questo processo di cottura vaporizza le molecole organiche e le invia a una colonna sottile che separa le miscele di composti nei loro singoli costituenti. I composti passano in sequenza nello spettrometro di massa, dove ricevono una carica elettrica e sono ordinati per massa usando campi elettrici. Ogni tipo di molecola ha un insieme di distinti rapporti massa-carica elettrica. Lo strumento dello spettrometro di massa utilizza questo modello chiamato spettro di massa per identificare le molecole.

Alcune molecole organiche più grandi sono fragili e si rompono durante la vaporizzazione ad alta temperatura nel forno, quindi MOMA ha un secondo metodo per trovarli:fulmina il campione con un laser. Poiché viene utilizzata solo una rapida esplosione di luce laser, vaporizza alcuni tipi di molecole organiche più grandi senza romperle completamente. Il laser dà anche a queste molecole una carica elettrica, quindi vengono inviati direttamente dal campione allo spettrometro di massa per essere smistati e identificati.

Alcune molecole organiche hanno una proprietà che potrebbe essere potenzialmente usata come un forte indizio che sono state create dalla vita:la loro manualità, o chiralità. Alcune molecole organiche usate dalla vita sono disponibili in due varietà che sono immagini speculari l'una dell'altra, come le tue mani. Sulla terra, la vita usa tutti gli amminoacidi levogiri e tutti gli zuccheri destrorsi per costruire molecole più grandi necessarie per la vita, come le proteine ​​degli amminoacidi e il DNA degli zuccheri. La vita basata su amminoacidi destrogiri (e zuccheri mancini) potrebbe funzionare, ma un mix di destrimani e mancini per entrambi non lo farà. Questo perché queste molecole devono unirsi con il corretto orientamento, come pezzi di puzzle, per costruire altre molecole necessarie al funzionamento della vita.

MOMA è in grado di rilevare la chiralità delle molecole organiche. Se trova che una molecola organica è principalmente del tipo sinistro o destro (chiamato "omochiralità") ciò può essere la prova che la vita ha prodotto le molecole, poiché i processi non biologici tendono a creare un uguale mix di varietà. Questo è noto come biofirma.

I rover su Marte affrontano un'altra sfida quando cercano prove di vita:la contaminazione. La terra è satura di vita, e gli scienziati devono stare molto attenti che il materiale organico che rilevano non sia stato semplicemente trasportato con lo strumento dalla Terra. Per garantire ciò, il team del MOMA ha avuto grande cura per assicurarsi che lo strumento fosse il più libero possibile dalle molecole terrestri che sono le firme della vita.

Il rover ExoMars sarà il primo ad esplorare in profondità sotto la superficie, con un trapano in grado di prelevare campioni da una profondità di due metri (oltre sei piedi). Questo è importante perché l'atmosfera sottile di Marte e il campo magnetico chiazzato offrono una protezione insufficiente dalle radiazioni spaziali, che può distruggere gradualmente le molecole organiche lasciate esposte sulla superficie. Però, Il sedimento marziano è uno scudo efficace, e il team si aspetta di trovare una maggiore abbondanza di molecole organiche in campioni provenienti da sotto la superficie.

La NASA Goddard sta sviluppando lo spettrometro di massa e le scatole elettroniche per MOMA, mentre LATMOS (Laboratorio per le Atmosfere, Ambienti, e osservazioni spaziali), Guyancourt, Francia e Laboratoire Interuniversitaire des Systèmes Atmosphériques (LISA o Laboratorio Interuniversitario di Sistemi Atmosferici) Parigi, Francia, realizzare il gascromatografo del MOMA, e l'Istituto Max Plank per la ricerca sul sistema solare, Gottinga, Germania e Laser Zentrum Hannover, Hannover, Germania, costruire il laser dello strumento, forni, e stazione di maschiatura (sigillatura del forno).

Il MOMA ha recentemente completato le revisioni pre-consegna dell'ESA e della NASA che hanno aperto la strada alla consegna dello strumento di volo alla missione. Di mercoledì, 16 maggio il team di spettrometri di massa del MOMA si è riunito a Goddard per vedere il loro strumento scientifico unico nel suo genere durante la prima tappa del suo viaggio su Marte:consegna a Thales Alenia Space, a Torino, Italia, dove sarà integrato nel cassetto del laboratorio analitico del rover durante le prossime attività a livello di missione quest'estate. A seguito delle successive attività di integrazione a livello di rover e veicoli spaziali di livello superiore nel 2019, il Rover ExoMars dovrebbe essere lanciato su Marte a luglio, 2020 dal cosmodromo di Baikonur in Kazakistan.