EXPOSE es una instalación multiusuario montada fuera de la Estación Espacial Internacional dedicada a la astrobiología . [1] [2] EXPOSE fue desarrollado por la Agencia Espacial Europea (ESA) para vuelos espaciales a largo plazo y fue diseñado para permitir la exposición de muestras químicas y biológicas al espacio exterior mientras se registran datos durante la exposición. [3]
Los resultados contribuirán a nuestra comprensión de los procesos fotobiológicos en climas de radiación simulada de planetas (por ejemplo, la Tierra primitiva, Marte temprano y actual, y el papel de la capa de ozono en la protección de la biosfera de la radiación UV-B dañina ), así como estudios de las probabilidades y limitaciones de que la vida se distribuya más allá de su planeta de origen. [4] Los datos EXPOSE apoyan estudios in situ a largo plazo de microbios en meteoritos artificiales, así como de comunidades microbianas de nichos ecológicos especiales. Algunos experimentos EXPOSE investigaron hasta qué punto organismos terrestres particularesson capaces de hacer frente a las condiciones ambientales extraterrestres. Otros probaron cómo reaccionan las moléculas orgánicas cuando se someten durante un período prolongado a la luz solar sin filtrar .
Objetivos
EXPOSE tiene varios objetivos, específicos para cada experimento, pero todos vinculados al dominio de la astrobiología . Su objetivo colectivo es comprender mejor la naturaleza y evolución de la materia orgánica presente en entornos extraterrestres y sus posibles implicaciones en astrobiología. Estos experimentos principalmente estudian moléculas de interés cometario para comprender los resultados de la misión Rosetta , la química de Titán ( misión Cassini-Huygens ) o la química orgánica del entorno marciano ( Laboratorio Científico de Marte y proyecto ExoMars ). [5]
Relevancia
Con los experimentos a bordo de las instalaciones EXPOSE, se investigaron varios aspectos de la astrobiología que no podían abordarse suficientemente mediante el uso de las instalaciones de laboratorio en tierra. El conjunto de experimentos químicos está diseñado para alcanzar una mejor comprensión del papel de la química interestelar, cometaria y planetaria en el origen de la vida . Los cometas y meteoritos se interpretan como fuentes exógenas de moléculas prebióticas en la Tierra primitiva. Todos los datos obtenidos de los experimentos astrobiológicos en ambas misiones EXPOSE contribuirán a la comprensión del origen y la evolución de la vida en la Tierra y a la posibilidad de su distribución en el espacio u origen en otros lugares. [1]
Los datos obtenidos de los estudios sobre compuestos orgánicos complejos de interés cometario respaldarán la interpretación de los datos in situ obtenidos de la misión Rosetta después de aterrizar en el cometa 67P / Churyumov-Gerasimenko en 2014, y las muestras analizadas por los rovers Curiosity y ExoMars en Marte. Finalmente los experimentos químicos van a contribuir a la comprensión de los procesos químicos en la luna de Saturno Titán y las posibles analogías con la química prebiótica en la Tierra primitiva. [1]
Los experimentos de biología utilizaron todo el espectro extraterrestre de la radiación solar UV y filtros de corte adecuados para estudiar tanto el papel de la capa de ozono en la protección de nuestra biosfera como la probabilidad de que los microorganismos terrestres resistentes ( extremófilos ) sobrevivan en el espacio exterior. Los últimos estudios proporcionarán datos experimentales a la hipótesis de la litopanspermia , [6] y proporcionarán datos básicos sobre cuestiones de protección planetaria . Para tener una mejor idea de la habitabilidad de Marte , un conjunto de muestras se expuso a condiciones marcianas simuladas (clima de radiación UV, presión, atmósfera), con y sin una cubierta protectora de suelo marciano simulado . [6] Las muestras de prueba biológica seleccionadas son representantes resistentes de varias ramas de la vida. [1]
Descripción general de la misión
Se completaron tres experimentos EXPOSE entre 2008 y 2015: EXPOSE-E , EXPOSE-R y EXPOSE-R2 .
El EXPOSE-E se lanzó el 7 de febrero de 2008 a bordo del transbordador espacial Atlantis y se montó en el módulo europeo de la ISS Columbus para la instalación de exposición tecnológica europea (EuTEF). EXPOSE-R se lanzó a la ISS el 26 de noviembre de 2008 desde Baikonur en Kazajstán a bordo de una cápsula Progress y se montó en el módulo ruso Zevzda de la ISS . Se lanzó EXPOSE-R2
EXPOSE-E proporcionó alojamiento en tres bandejas de exposición para una variedad de muestras de pruebas astrobiológicas que fueron expuestas a condiciones espaciales seleccionadas: ya sea al vacío espacial, radiación electromagnética solar a> 110 nm y radiación cósmica (bandejas 1 y 3) o a una superficie marciana simulada condiciones (bandeja 2). Los diferentes experimentos consistieron en exponer moléculas sólidas, mezclas de gases o muestras biológicas a la radiación solar ultravioleta (UV), rayos cósmicos , vacío y fluctuaciones de temperatura del espacio exterior a medida que la ISS pasaba repetidamente entre áreas de luz solar directa y la fría oscuridad de la sombra de la Tierra. . [3] [7]
Al final del período de exposición, EXPOSE-E fue devuelto al suelo en septiembre de 2009 como parte de la misión del transbordador espacial Discovery STS-128 . EXPOSE-R fue traído de regreso en 2011 por una nave espacial Soyuz . Desde el lugar de aterrizaje en Kazajstán, las bandejas se devolvieron a través de Moscú y se distribuyeron a los científicos para su posterior análisis en sus laboratorios.
EXPOSE-R2 se lanzó el 24 de julio de 2014, la exposición finalizó en abril de 2015 y se devolvió a la Tierra a principios de 2016, donde aún se está analizando.
EXPOSE-E
Los experimentos EXPOSE-E son: [1] [3]
- PROCESO , estudio de compuestos orgánicos fotoquímicos en órbita terrestre. Relevante para cometas, meteoritos, Marte y Titán . [8] [9] [10]
- ADAPT , estudia estrategias de adaptación molecular de microorganismos en análogos de materia meteorítica a diferentes condiciones climáticas UV espaciales y planetarias. [11]
- PROTEGER , estudio de la resistencia de las esporas a las condiciones espaciales y su capacidad para recuperarse de los daños causados por tal exposición. Para fines de protección planetaria.
- LiFE (Experimento de Líquenes y Hongos), estudio del efecto de las radiaciones sobre líquenes , hongos y simbiontes en condiciones espaciales.
- SEMILLAS , prueba de semillas de plantas como modelo terrestre para un vehículo de panspermia y como fuente de pantallas UV universales y estudio de su capacidad para resistir radiaciones.
- Dosis, Dobis & R3D , dosímetros pasivos para la medición de radiaciones ionizantes y el instrumento de medición de radiación activa R3D (Radiation Risk Radiometer-Dosimeter E).
Resultados de EXPOSE-E
- PROCESO
La búsqueda de moléculas orgánicas en la superficie de Marte es una de las principales prioridades de las misiones espaciales de exploración de Marte. Por lo tanto, un paso clave en la interpretación de los datos futuros recopilados por estas misiones es comprender la preservación de la materia orgánica en el medio ambiente marciano. Una exposición de 1,5 años a las condiciones de radiación ultravioleta de la superficie de Marte en el espacio resultó en la degradación completa de los compuestos orgánicos ( glicina , serina , ácido ftálico, ácido ftálico en presencia de una fase mineral y ácido melítico ). Sus vidas medias estaban entre 50 y 150 h para las condiciones de la superficie marciana. [10]
Para comprender el comportamiento químico de las moléculas orgánicas en el entorno espacial, se expusieron a las condiciones espaciales aminoácidos y un dipéptido en forma pura e incrustados en polvo de meteorito durante 18 meses; las muestras se devolvieron a la Tierra y se analizaron en el laboratorio para detectar reacciones causadas por la radiación solar ultravioleta y cósmica . Los resultados muestran que la resistencia a la irradiación es función de la naturaleza química de las moléculas expuestas y de las longitudes de onda de la luz ultravioleta. Los compuestos más alterados fueron el dipéptido, el ácido aspártico y el ácido aminobutírico . Los más resistentes fueron alanina , valina , glicina y ácido aminoisobutírico . Los resultados también demuestran el efecto protector del polvo de meteorito, que vuelve a enfatizar la importancia de la contribución exógena al inventario de compuestos orgánicos prebióticos en la Tierra primitiva. [12]
- ADAPTAR
Las endosporas bacterianas de la cepa MW01 de Bacillus subtilis altamente resistente a los rayos UV se expusieron a la órbita terrestre baja y se simularon las condiciones de la superficie marciana durante 559 días. Se demostró claramente que la radiación ultravioleta solar extraterrestre (λ ≥110 nm) así como el espectro ultravioleta marciano (λ ≥200 nm) fue el factor más perjudicial aplicado; en algunas muestras sólo se recuperaron unas pocas esporas supervivientes de las esporas de B. subtilis MW01 expuestas en monocapas. Sin embargo, si se protegía de la irradiación solar , aproximadamente el 8% de las esporas MW01 sobrevivieron y el 100% sobrevivió en condiciones marcianas simuladas, en comparación con los controles de laboratorio. [13]
Halococcus dombrowskii (ADAPT II) y unacomunidad fototrófica naturalmente adaptada a los rayos UV(ADAPT III) fueron otros dos objetivos del experimento. [13] Para ADAPT-II, no se ha publicado ningún recuento desde la estación espacial, pero los experimentos terrestres preliminares han establecido algunos niveles de tolerancia. [14] Se han publicado los resultados de ADAPT-III. Muchos tintes (clorofila y carotenoides) utilizados por los microbios son blanqueados por los rayos ultravioleta y algunas especies utilizadas en los grupos de control oscuro murieron. Chroococcidiopsis fue el que sobrevivió a todos los grupos. Chlorella , Gloeocapsa y Geminicoccus roseus pudieron superar un nivel de UV más bajo. [15]
- PROTEGER
Las bacterias formadoras de esporas son de particular interés en el contexto de la protección planetaria porque sus duras endosporas pueden resistir ciertos procedimientos de esterilización, así como los entornos hostiles del espacio exterior o las superficies planetarias. Para probar su resistencia en una misión hipotética a Marte, se expusieron esporas de Bacillus subtilis 168 y Bacillus pumilus SAFR-032 durante 1,5 años a parámetros seleccionados del espacio. Se demostró claramente que la radiación ultravioleta solar extraterrestre (λ ≥110 nm) así como el espectro ultravioleta marciano (λ ≥200 nm) fue el factor más perjudicial aplicado; en algunas muestras solo se recuperaron unos pocos supervivientes de las esporas expuestas en monocapas. Las esporas en multicapas sobrevivieron mejor en varios órdenes de magnitud. Todos los demás parámetros ambientales encontrados hicieron poco daño a las esporas, que mostraron una supervivencia del 50% o más. Los datos demuestran la alta probabilidad de supervivencia de las esporas en una misión a Marte, si están protegidas contra la irradiación solar. Estos resultados tendrán implicaciones para las consideraciones de protección planetaria. [dieciséis]
La eficiencia mutagénica del espacio también se estudió en esporas de Bacillus subtilis 168. Los datos muestran el poder mutagénico único del espacio y las condiciones de la superficie marciana como consecuencia de las lesiones del ADN inducidas por la radiación UV solar y el vacío espacial o la baja presión de Marte. [17] Las esporas expuestas al espacio demostraron una respuesta al estrés mucho más amplia y severa que las esporas expuestas a condiciones marcianas simuladas. [18]
Un análisis comparativo de proteínas ( proteómica ) de las esporas de Bacillus pumilus SAFR-032 indicó que las proteínas que confieren rasgos resistentes ( superóxido dismutasa ) estaban presentes en concentraciones más altas en las esporas expuestas al espacio en comparación con los controles. Además, las células y esporas de primera generación derivadas de muestras expuestas al espacio exhibieron una elevada resistencia al ultravioleta-C en comparación con sus contrapartes de control terrestre. Los datos generados son importantes para calcular la probabilidad y los mecanismos de supervivencia microbiana en condiciones espaciales y evaluar los contaminantes microbianos como riesgos de contaminación hacia adelante y detección de vida in situ . [19]
- La vida
Después de 1,5 años en el espacio, las muestras fueron recuperadas, rehidratadas y esparcidas en diferentes medios de cultivo. Los únicos dos organismos capaces de crecer fueron aislados de una muestra expuesta a condiciones simuladas de Marte debajo de un filtro de densidad neutra de 0.1% T Suprasil y de una muestra expuesta al vacío espacial sin exposición a la radiación solar, respectivamente. Los dos organismos supervivientes se identificaron como Stichococcus sp. ( alga verde ) y Acarospora sp . (género de hongos liquenizados). [20] Entre otras esporas de hongos analizadas estaban Cryomyces antarcticus y Cryomyces minteri , y aunque el 60% del ADN de las células estudiadas permaneció intacto después de las condiciones similares a las de Marte, menos del 10% de los hongos pudieron proliferar y formar colonias después de su volver a la Tierra. [21] Según los investigadores, los estudios proporcionan información experimental sobre la posibilidad de transferencia de vida eucariota de un planeta a otro por medio de rocas y de supervivencia en el entorno de Marte. [20]
Las comunidades microbianas criptoendolíticas y los líquenes epilíticos han sido considerados como candidatos idóneos para el escenario de la litopanspermia , que propone un intercambio interplanetario natural de organismos mediante rocas que han sido expulsadas por impacto de su planeta de origen. Se realizó un experimento de exposición de 1,5 años en el espacio con una variedad de organismos eucariotas colonizadores de rocas. Se sabe que los organismos seleccionados se enfrentan a los extremos ambientales de sus hábitats naturales. Se descubrió que algunas —pero no todas— de las comunidades microbianas más robustas de las regiones extremadamente hostiles de la Tierra también son parcialmente resistentes al entorno aún más hostil del espacio exterior, incluido el alto vacío, la fluctuación de temperatura, el espectro completo de energía solar electromagnética extraterrestre. radiación y radiación ionizante cósmica . Aunque el período experimental informado de 1,5 años en el espacio no es comparable con los lapsos de tiempo de miles o millones de años que se cree que son necesarios para la litopanspermia, los datos proporcionan la primera evidencia de la resistencia diferencial de las comunidades criptoendolíticas en el espacio. [22] [23]
- Semillas
La verosimilitud de que la vida fue importada a la Tierra desde otro lugar se probó sometiendo semillas de plantas a 1,5 años de exposición a rayos ultravioleta solar, radiación cósmica solar y galáctica, fluctuaciones de temperatura y vacío espacial fuera de la Estación Espacial Internacional. De las 2100 semillas de Arabidopsis thaliana y Nicotiana tabacum (tabaco) de tipo salvaje expuestas , el 23% produjo plantas viables después de ser devueltas a la Tierra. La germinación se retrasó en las semillas protegidas de la luz solar, pero se logró la supervivencia total, lo que indica que sería posible un viaje espacial más largo para las semillas incrustadas en una matriz opaca. El equipo concluye que una entidad desnuda, similar a una semilla, podría haber sobrevivido a la exposición a la radiación solar UV durante una transferencia hipotética de Marte a la Tierra, e incluso si las semillas no sobreviven, los componentes (por ejemplo, su ADN) podrían sobrevivir a la transferencia a distancias cósmicas. [24]
- Dosis, Dobis
Como consecuencia del alto blindaje de la ISS cercana, las muestras biológicas estuvieron expuestas predominantemente a iones pesados cósmicos galácticos, mientras que los electrones y una fracción significativa de protones de los cinturones de radiación y el viento solar no alcanzaron las muestras. [25]
- R3D (Radiómetro-Dosímetro de Riesgo de Radiación E)
R3D midió la radiación ionizante y no ionizante , así como la radiación cósmica que llega a las muestras biológicas ubicadas en el EXPOSE-E. Debido a errores en la transmisión de datos o la terminación temporal de la alimentación EXPOSE, no se pudieron adquirir todos los datos. La radiación no fue constante durante la misión. A intervalos regulares de aproximadamente 2 meses, se encontró poca o casi ninguna radiación. La dosis de radiación durante la misión fue de 1823,98 MJ m − 2 para PAR, 269,03 MJ m − 2 para UVA, 45,73 MJ m − 2 para UVB o 18,28 MJ m − 2 para UVC. La duración registrada de la luz solar durante la misión fue de aproximadamente 152 días (aproximadamente el 27% del tiempo de la misión). La superficie de EXPOSE probablemente estuvo alejada del Sol durante un tiempo considerablemente más largo. [26] La tasa de dosis absorbida promedio diaria más alta de 426 μGy por día provino de la región de la 'Anomalía del Atlántico Sur' (SAA) del cinturón de radiación interno; Los rayos cósmicos galácticos (GCR) administraron una tasa de dosis absorbida diaria de 91,1 μGy por día, y la fuente del cinturón de radiación exterior (ORB) entregó 8,6 μGy por día. [27]
EXPOSE-R
Expose-R ( 'R' representa su montaje en el R módulo ussian Zvezda) fue montado por la actividad extravehicular de cosmonauta ruso el 11 de marzo de 2009 y la exposición a las condiciones del espacio exterior continuó durante 682 días hasta el 21 de enero del 2011, cuando estaba traído de regreso a la Tierra por el último vuelo STS 133 del Discovery Shuttle el 9 de marzo de 2011. EXPOSE-R estaba equipado con tres bandejas que albergan ocho experimentos y 3 dosímetros de radiación. Cada bandeja estaba cargada con una variedad de organismos biológicos que incluían semillas de plantas y esporas de bacterias , hongos y helechos que estuvieron expuestos al duro entorno espacial durante aproximadamente un año y medio. El grupo de experimentos ROSE (Response of Organisms to Space Environment) está bajo la coordinación del Centro Aeroespacial Alemán (DLR) y ha estado compuesto por científicos de diferentes países europeos, de Estados Unidos y de Japón. [1] En sus 8 experimentos de contenido biológico y químico, más de 1200 muestras individuales fueron expuestas a radiaciones solares ultravioleta (UV), vacío, rayos cósmicos o variaciones extremas de temperatura. En sus diferentes experimentos, los científicos involucrados están estudiando la cuestión del origen de la vida en la Tierra y los resultados de sus experimentos están contribuyendo a diferentes aspectos de la evolución y distribución de la vida en el Universo. [28]
Los experimentos EXPOSE-R son: [1] [3]
- AMINO , estudio de los efectos de la radiación solar ultravioleta (UV) sobre los aminoácidos y otros compuestos orgánicos colocados en órbita terrestre. [29]
- ORGÁNICOS , estudio de la evolución de la materia orgánica colocada en el espacio exterior.
- ENDO (ROSE-1), estudia los efectos de la radiación sobre los microorganismos endolíticos (que crecen dentro de las grietas y espacios porosos de las rocas).
- OSMO (ROSE-2), estudio de la exposición de microorganismos osmofílicos al medio espacial.
- SPORES (ROSE-3), estudio de esporas colocadas dentro de meteoritos artificiales .
- FOTO (ROSE-4), estudio de los efectos de la radiación solar sobre el material genético de las esporas.
- SUBTIL (ROSE-5), estudio del efecto mutágeno del medio espacial sobre las esporas bacterianas ( Bacillus subtilis ).
- PUR (ROSE-8), estudio del efecto del entorno espacial sobre el fago T7 , su ADN y del uracilo policristalino.
- IMBP (Instituto de Problemas Biomédicos), esto incluyó esporas bacterianas, esporas de hongos, semillas de plantas y huevos de crustáceos inferiores y larvas criptobióticas .
Resultados EXPOSE-R
Las imágenes adquiridas durante la caminata espacial n. ° 27 en el último día de exposición indicaron que muchas de las 75 ventanas pequeñas se habían vuelto marrones. La película marrón era claramente un depósito que se había precipitado dentro de las ventanas durante el vuelo espacial. La apariencia de la película marrón resultó depender de dos requisitos previos: irradiación solar y vacío. [30] Dado que la película marrón debería haber afectado la cantidad y calidad de la luz solar que alcanzó las muestras de prueba, afectando el núcleo de los objetivos científicos, se inició una investigación para identificar las propiedades y la causa raíz del cambio de color. La película marrón contenía hidrocarburos, por lo que se hizo un inventario de los materiales contenidos dentro de Expose-R que posiblemente podrían haber entregado los volátiles contaminantes. [30]
No se estableció la verdadera identidad química, pero su origen puede haber sido sustancias agregadas a adhesivos, plásticos y placas de circuitos impresos. [30]
Dado que no todas las ventanas desarrollaron una película marrón contaminante, algunos experimentos se expusieron efectivamente:
- AMINADO
- Exposición de metano : estudia toda la cadena de fotodegradación del metano (CH 4 ), iniciada por el vacío y la irradiación solar ultravioleta en la atmósfera de Titán . El consumo de metano conduce a la formación de hidrocarburos saturados , sin influencia aparente del CO 2 . [31]
- Exposición de aminoácidos : los aminoácidos y un dipéptido en forma pura e incrustados en polvo de meteorito fueron expuestos al espacio exterior. Los resultados confirman que la resistencia a la irradiación es función de la naturaleza química de las moléculas expuestas y de las longitudes de onda de la luz ultravioleta. También confirman el efecto protector de una capa de polvo de meteorito. Los compuestos más alterados fueron los dipéptidos y el ácido aspártico, mientras que los más robustos fueron los compuestos con cadena hidrocarbonada . Los análisis documentan varios productos de reacciones que tienen lugar después de la exposición a los rayos UV en el espacio. [32]
- Estabilidad del ARN : la exposición a la radiación solar tiene un fuerte efecto de degradación en la distribución de tamaño del ARN. Además, la radiación solar degrada las nucleobases de ARN . [33]
- ORGÁNICOS : Catorce películas delgadas del experimento ORGÁNICO (once hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP) y tres fullerenos ) recibieron una dosis de irradiación del orden de 14000 MJ m −2 durante 2900 h de iluminación solar sin sombra durante la exposición espacial. [34] Los HAP compactos son más estables que los HAP no compactos, que a su vez son más estables que los HAP que contienen heteroátomos , siendo la última categoría la más propensa a la degradación en el entorno espacial. Los cambios espectrales insignificantes (por debajo del 10%) medidos indican una alta estabilidad en el rango de condiciones de exposición espacial investigadas en EXPOSE-R.
- ENDO : Estos resultados proporcionan una demostración de que los hábitats endolíticos pueden proporcionar un hábitat para los entornos de radiación ultravioleta más desfavorables en los planetas jóvenes y una refutación empírica de la idea de que los flujos de radiación ultravioleta intensos tempranos habrían evitado los fotótrofos sin la capacidad de formar esteras microbianas o producen pigmentos protectores contra los rayos ultravioleta al colonizar la superficie de las primeras masas de tierra [35]
- OSMO : Anteriormente, los científicos demostraron utilizando la instalación BIOPAN de la ESA en órbita terrestre que cuando se exponen al entorno espacial durante 2 semanas, la tasa de supervivencia de Synechococcus (Nägeli) y Halorubrum chaoviator su supervivencia era mayor que la de todos los demás organismos de prueba, excepto las esporas de Bacillus . EXPOSE-R brindó la oportunidad de refinar y expandir su exposición. Las muestras mantenidas en la oscuridad, pero expuestas al vacío espacial, tenían una tasa de supervivencia del 90 ± 5% en comparación con los controles terrestres. [36] Las muestras expuestas a la radiación ultravioleta total del espacio exterior durante más de un año se blanquearon y no se detectó supervivencia. [37]
- SPORES : El experimento SPORES (Esporas en meteoritos artificiales) expuso muestras químicas y biológicas para abordar la cuestión de si el material del meteorito ofrece suficiente protección contra el entorno hostil del espacio para que las esporas ( Bacillus subtilis 168) sobrevivan a un viaje a largo plazo en el espacio por imitando experimentalmente el escenario hipotético de la litopanspermia . Los resultados demuestran el alto potencial de inactivación de la radiación ultravioleta extraterrestre como uno de los factores más dañinos del espacio, especialmente los rayos ultravioleta a λ> 110 nm. La inactivación inducida por los rayos ultravioleta es causada principalmente por el fotodaño del ADN , como lo documenta la identificación del fotoproducto de esporas 5,6-dihidro-5 (α-timinil) timina . Los datos revelan los límites de la litopanspermia para las esporas ubicadas en las capas superiores de rocas expulsadas por impacto debido al acceso de radiación ultravioleta solar extraterrestre dañina, y confirman su protección cuando están protegidas por material de meteoritos. [38] Además, las esporas del hongo Trichoderma longibrachiatum quedaron expuestas, y aproximadamente el 30% de las esporas en el vacío sobrevivieron al viaje espacial, si se protegían contra la insolación. Sin embargo, en la mayoría de los casos no se observó una disminución significativa de las esporas expuestas además del espectro completo de irradiación solar UV. Como las esporas se expusieron en grupos, las capas externas de esporas pueden haber protegido la parte interna. Los resultados brindan información sobre la probabilidad de litopanspermia. Además de los parámetros del espacio exterior, el tiempo en el espacio parece ser uno de los parámetros limitantes. [39]
- PUR : Este experimento midió la dosis ultravioleta biológicamente efectiva en las condiciones de radiación del espacio exterior en el bacteriófago T7 y el uracilo . Las longitudes de onda UV seleccionadas no solo provocan fotolesiones, sino que también provocan la reversión de algunas fotolesiones, en una eficiencia dependiente de la longitud de onda. [40]
- IMBP : Después de más de 1 año de exposición al espacio exterior, se analizaron las esporas de microorganismos y hongos, así como dos especies de semillas de plantas ( Arabidopsis thaliana y Tomate ) para determinar la viabilidad y el conjunto de propiedades biológicas. El experimento proporcionó evidencia de que no solo las esporas bacterianas y fúngicas, sino también las semillas ( formas inactivas de plantas ) tienen la capacidad de sobrevivir a una exposición prolongada al espacio exterior. [41]
EXPONER-R2
Una tercera misión, llamada EXPOSE-R2 , fue lanzada el 24 de julio de 2014 a bordo del Russian Progress M-24M , [42] transportando 46 especies de bacterias, hongos y artrópodos, [43] en 758 muestras diferentes que fueron expuestas a diferentes condiciones. bajo diferentes filtros y durante varios períodos de tiempo. [44] Se adjuntó el 18 de agosto de 2014 al exterior de la ISS en el módulo ruso Zvezda , [45] y la exposición se terminó el 3 de febrero de 2016, y se almacenaron dentro de la ISS hasta su regreso a la Tierra el 18 de junio de 2016. [46] Dos experimentos principales (BIOMEX y BOSS) probaron una cepa del desierto de cianobacterias llamada Chroococcidiopsis y Deinococcus geothermalis , [47] [48] así como bacterias, levadura (incluido el cultivo de Kombucha [49] [50] ), arqueas, algas , hongos, líquenes y musgos, mientras que el experimento Biochip probará receptores de afinidad a biomoléculas . Los organismos y compuestos orgánicos estuvieron expuestos a condiciones espaciales parciales y totales durante 12 a 18 meses, y fueron devueltos a la Tierra a principios de 2016 para su análisis. [6] [51]
- El Experimento Biología y Marte ( BIOMEX ). [52] [53] Su objetivo es medir hasta qué punto las biomoléculas, como los pigmentos biológicos , los componentes celulares y las biopelículas son resistentes y capaces de mantener su estabilidad en condiciones espaciales y similares a las de Marte. Los resultados de BIOMEX serán relevantes para la definición demostrado espacio biofirma y para la construcción de una firma biológica base de datos.
- El objetivo científico secundario de BIOMEX es analizar hasta qué punto los extremófilos terrestres seleccionados pueden sobrevivir en el espacio y determinar qué interacciones entre muestras biológicas y minerales seleccionados (incluidos los análogos terrestres, de la Luna y de Marte) se pueden observar bajo el espacio y Marte. como condiciones. BIOMEX contiene numerosas cámaras que están llenas de biomoléculas y organismos que incluyen bacterias, arqueas, algas, hongos, líquenes y musgos. [42] Las muestras permanecerán hasta un año y medio fuera de la estación espacial, y los organismos serán monitoreados con sensores de temperatura y dosímetros, que monitorean la exposición a la radiación. Los científicos monitorearán continuamente la supervivencia de los organismos y la estabilidad de componentes celulares importantes como lípidos de membrana, pigmentos, proteínas y ADN. [42] Estas investigaciones podrían aumentar así las posibilidades de detectar rastros orgánicos de vida en Marte. [52] Una vez finalizado el experimento, las muestras de BIOMEX se devolverán a la Tierra para su estudio. BIOMEX está dirigido por Jean-Pierre de Vera, del Centro Aeroespacial Alemán (DLR), junto con un equipo de 27 institutos en 12 países.
- El segundo gran experimento se llama Biofilm Organisms Surfing Space ( BOSS ). [47] La hipótesis que se va a probar es que "los microorganismos que crecen como biopelículas, por lo tanto incrustados en sustancias poliméricas extracelulares autoproducidas, son más tolerantes al espacio y las condiciones marcianas en comparación con sus contrapartes planctónicas". [47] Dos de los organismos expuestos son Deinococcus geothermalis y Chroococcidiopsis .
- El experimento de Biochip estudiará la resistencia de varios modelos de biochip a las limitaciones de espacio, especialmente la radiación cósmica y los cambios extremos de temperatura. [54] Su principio de detección se basa en el reconocimiento de una molécula diana por receptores de afinidad ( anticuerpos y aptámeros ) fijados en una superficie sólida. Se espera que eventualmente se despliegue en misiones planetarias para ayudar en la búsqueda de biomoléculas de vida extraterrestre pasada o presente. [54]
- El BIODIVERSIDAD experimento fue proporcionado por Rusia. [55]
Resultados de EXPOSE-R2
- Los pigmentos carotenoides protectores de la luz (presentes en organismos fotosintéticos como plantas, algas, cianobacterias y en algunas bacterias y arqueas) se han clasificado como objetivos de alta prioridad para los modelos de biofirma en Marte debido a su estabilidad y fácil identificación mediante espectroscopía Raman . En este experimento, los carotenoides protectores de la luz en dos organismos ( cyanobacterium Nostoc sp. Y el alga verde cf. Sphaerocystis sp .) Todavía eran detectables a niveles relativamente altos después de haber estado expuestos durante 15 meses. [56]
- Las biopelículas secas de tres cepas desérticas de Chroococcidiopsis mostraron una mayor viabilidad general y menores cantidades de daño en el ADN en comparación con las películas multicapa de la contraparte planctónica, y fueron consistentes con los experimentos de simulación terrestre de Marte. Las cepas probadas fueron CCMEE 029 del desierto de Negev, donde viven debajo de la superficie de rocas (endolitos) y cepas CCMEE 057 y CCMEE 064 del desierto de Sinaí, donde son endolitos e hipolitos (dentro de rocas o en el suelo protegido debajo de rocas ). [57]
- Se espera que otros resultados se publiquen en Frontiers in Microbiology bajo el título del tema de investigación: "Habitabilidad más allá de la Tierra", y en una próxima colección especial de la revista Astrobiology . [58]
- En marzo de 2019, los científicos informaron que las formas de vida de la Tierra sobrevivieron 18 meses viviendo en el espacio exterior fuera de la Estación Espacial Internacional (ISS), como parte de los estudios de BIOMEX relacionados con la misión EXPOSE-R2, lo que sugiere que la vida podría sobrevivir, teóricamente, en el planeta Marte . [59] [60]
Ver también
- Astrobiología : ciencia relacionada con la vida en el universo
- Bion (satélite) : naves espaciales soviéticas y rusas destinadas a experimentos biológicos en el espacio
- BIOPAN : programa de investigación de la ESA que investiga los efectos del entorno espacial en el material biológico
- Programa de biosatélites : serie de 3 satélites de la NASA para evaluar los efectos de los vuelos espaciales en los organismos vivos
- Vida en Marte : evaluaciones científicas sobre la habitabilidad microbiana de Marte
- Lista de microorganismos probados en el espacio exterior - artículo de la lista de Wikipedia
- O / OREOS - Nanosatélite de la NASA con 2 experimentos de astrobiología a bordo
- OREOcube : experimento de la ESA que investiga los efectos de la radiación cósmica en compuestos orgánicos
- Panspermia : hipótesis sobre la propagación interestelar de la vida primordial
- Tanpopo (misión) : experimento de astrobiología de la ISS que investiga la posible transferencia interplanetaria de vida, compuestos orgánicos y posibles partículas terrestres en la órbita terrestre baja.
Referencias
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enlaces externos
- Astrobiologie auf EXPOSE