El rover móvil Perseverance de la NASA tiene un complicado camino por delante: después de tener que pasar por la angustiosa fase de entrada atmosférica, descenso y aterrizaje de la misión, el 18 de febrero de 2021, tendrá que comenzar a buscar rastros de vida microscópica de miles de millones de años atrás. Por eso lleva PIXL, un dispositivo de rayos X de precisión dirigido por inteligencia artificial (IA).
Abreviatura de Instrumento Planetario para Litoquímica de Rayos X, PIXL es un instrumento del tamaño de una lonchera ubicado en el extremo del brazo robótico de 2 metros de largo de Perseverance. Las muestras más importantes del rover serán recogidas por un taladro de extracción de núcleos en el extremo del brazo, y luego serán guardadas en tubos de metal que Perseverance depositará en la superficie para su envío a la Tierra en una futura misión.
Casi todas las misiones que han aterrizado con éxito en Marte, desde los vehículos de aterrizaje Viking hasta el rover Curiosity, han incluido algún tipo de espectrómetro de fluorescencia de rayos X. Una de las principales diferencias de PIXL con sus predecesores es su capacidad para escanear la roca utilizando un potente haz de rayos X finamente enfocado para descubrir dónde -y en qué cantidad- se distribuyen los productos químicos por la superficie.
"El haz de rayos X de PIXL es tan estrecho que puede señalar rasgos tan pequeños como un grano de sal. Eso nos permite vincular con mucha precisión las sustancias químicas que detectamos con texturas específicas en una roca", dijo Abigail Allwood, investigadora principal de PIXL en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California.
Las texturas de las rocas serán una pista esencial a la hora de decidir qué muestras merecen ser enviadas a la Tierra. En nuestro planeta, las rocas deformadas llamadas estromatolitos fueron hechas de antiguas capas de bacterias, y son solo un ejemplo de la vida antigua fosilizada que los científicos estarán buscando.
Para ayudar a encontrar los mejores objetivos, PIXL se basa en algo más que unos rayos X de precisión. También necesita un hexápodo, un dispositivo con seis patas mecánicas que conectan a PIXL con el brazo robótico y que es guiado por inteligencia artificial para conseguir el objetivo más preciso. Después de que el brazo del robot se coloca cerca de una roca interesante, PIXL utiliza una cámara y un láser para calcular su distancia. Luego esas patas hacen pequeños movimientos - del orden de solo 100 micrones, o aproximadamente el doble del ancho de un cabello humano - para que el dispositivo pueda escanear el objetivo, mapeando las sustancias químicas encontradas dentro de un área del tamaño de un sello postal.
"El hexápodo averigua por sí mismo cómo apuntar y extender sus patas aún más cerca de un objetivo rocoso", dijo Allwood. "Es como un pequeño robot que se siente como en casa en el extremo del brazo del rover".
Luego PIXL mide los rayos X en ráfagas de 10 segundos desde un solo punto en una roca antes de que el instrumento se incline 100 micrones y tome otra medida. Para producir uno de esos mapas químicos del tamaño de un sello postal, puede que tenga que hacerlo miles de veces en el transcurso de hasta ocho o nueve horas.
Ese marco de tiempo es en parte lo que hace que los ajustes microscópicos de PIXL sean tan críticos: la temperatura en Marte cambia en más de 38 grados centígrados en el curso de un día, causando que el metal del brazo robótico del Perseverance se expanda y contraiga hasta media pulgada (13 milímetros). Para minimizar las contracciones térmicas a las que tiene que enfrentarse PIXL, el instrumento llevará a cabo su ciencia después de que el Sol se ponga.
"PIXL es un búho nocturno", dijo Allwood. "La temperatura es más estable por la noche, y eso también nos permite trabajar en un momento en que hay menos actividad en el rover".
Mucho antes de que la fluorescencia de rayos X llegara a Marte, fue usada por geólogos y metalúrgicos para identificar materiales. Con el tiempo se convirtió en una técnica estándar de los museos para descubrir los orígenes de pinturas o detectar falsificaciones.
"Si sabes que un artista típicamente usaba un cierto blanco de titanio con una firma química única de metales pesados, esta evidencia podría ayudar a autentificar una pintura", dijo Chris Heirwegh, un experto en fluorescencia de rayos X del equipo PIXL en JPL. "O puedes determinar si un tipo particular de pintura se originó en Italia en lugar de Francia, vinculándolo a un grupo artístico específico del período de tiempo."
Para los astrobiólogos, la fluorescencia de rayos X es una forma de leer historias dejadas por el pasado antiguo. Allwood la utilizó para determinar que las rocas de estromatolito encontradas en su país natal, Australia, son algunos de los fósiles microbianos más antiguos de la Tierra, que datan de 3.500 millones de años atrás. El mapeo de la química en las texturas de las rocas con PIXL ofrecerá a los científicos pistas para interpretar si una muestra podría ser un microbio fosilizado.
Un objetivo clave de la misión de Perseverance en Marte es la astrobiología, incluyendo la búsqueda de signos de vida microbiana antigua. El rover también caracterizará el clima y la geología del planeta, allanará el camino para la exploración humana del Planeta Rojo, y será la primera misión planetaria que recoja y almacene roca y regolito marcianos (roca y polvo rotos). Las misiones subsiguientes, que la NASA está estudiando actualmente en cooperación con la Agencia Espacial Europea, enviarían naves espaciales a Marte para recoger estas muestras almacenadas en la superficie y devolverlas a la Tierra para su análisis en profundidad.
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