Volant al voltant d'Ares Vallis a Mart

Explora l'immens poder de l'aigua mentre la Mars Express de l'ESA ens porta en un vol sobre canals corbs, illes serpentejants i "terrenys caòtics" a Mart, amarant-se dels llocs d'aterratge dels rovers pel camí.

Aquest bell vol al voltant de la regió Oxia Palus de Mart cobreix una àrea total d'aproximadament 890.000 km², més del doble de la grandària d'Alemanya. Al centre del recorregut es troba un dels majors canals de sortida de Mart, Ares Vallis. S'estén al llarg de més de 1.700 km i baixa en cascada des de les terres altes del sud del planeta per endinsar-se a les planes més baixes de Chryse Planitia.

Fa milers de milions d'anys, l'aigua va sorgir a través d'Ares Vallis, el veí Tiu Vallis i altres canals més petits, creant moltes de les característiques que s'observen avui dia en aquesta regió. 

Clic per engrandir. Imatge d'Ares Vallis limitant amb Chryse. Crèdit: NASA/JPL. Domini públic.

Gaudiu del vol

Continuant cap al sud, passem per sobre de dos grans cràters anomenats Masursky i Sagan. La vora parcialment erosionada del cràter Masursky suggereix que per ell va fluir aigua procedent del proper Tiu Vallis.

El cràter Masurky és ple de blocs desordenats, i se'n poden veure molts més a mesura que girem cap al nord, cap al Caos de Hydaspis. Aquest "terreny caòtic" és típic de les regions influenciades per canals de flux massiu. Es creu que el seu aspecte confús sorgeix quan l'aigua subterrània surt de sobte a la superfície. La consegüent pèrdua de suport des de baix fa que la superfície es desplomi i es trenqui en blocs de diverses mides i formes.

Més enllà d'aquest conjunt de blocs caòtic es troba el cràter Galilaei, amb una vora molt erosionada i un congost excavat entre el cràter i el canal veí. És probable que el cràter contingués al seu dia un llac que es va desbordar cap als voltants. Seguint endavant, veiem illes amb forma de corrent i riberes a terrasses; les "cues" de les illes, en forma de llàgrima, apunten a la direcció del corrent d'aigua en aquell moment.

Creuant novament Ares Vallis, el vol ens porta al terreny més suau d'Oxia Planum i al lloc d'aterratge previst per al rover ExoMars Rosalind Franklin de l'ESA. L'objectiu principal de la missió és cercar indicis de vida passada o present a Mart i, com a tal, aquesta regió antany inundada d'aigua és un lloc ideal.

En allunyar el zoom, el vol acaba amb una impressionant vista d'ocell d'Ares Vallis i el seu veïnat fascinant enriquit en aigua.

Com es va fer la pel·lícula

Aquesta pel·lícula es va crear utilitzant les dades de la Mars Chart (HMC30) de la Càmera Estèreo d'Alta Resolució de la Mars Express, un mosaic d'imatges realitzat a partir d'observacions d'una sola òrbita de la Càmera Estèreo d'Alta Resolució (HRSC). El mosaic, centrat en 12°N/330°E, es combina amb informació topogràfica del model digital del terreny per generar un paisatge tridimensional.

Per a cada segon de la pel·lícula, es renderitzen 50 fotogrames separats seguint una trajectòria predefinida de la càmera a l'escena. S'ha aplicat una exageració triple vertical. S'han afegit efectes atmosfèrics com núvols i boira per amagar els límits del model del terreny. La boira comença a acumular-se a una distància de 300 km. 

Per una millor visualització vegeu el vídeo a pantalla sencera.

Crèdit: Imatges: ESA/DLR/FU Berlin/NASA/MSSS, CC BY-SA 3.0 IGO. Processament de dades/animació: Björn Schreiner, Grup de Processament d'Imatges (FU Berlín). YOU TUBE.

La càmera HRSC de Mars Express està operada pel Centre Aeroespacial Alemany (DLR). El processament sistemàtic de les dades de la càmera va tenir lloc a l'Institut de Recerca Planetària del DLR a Berlín-Adlershof. El grup de treball de Ciències Planetàries i Teledetecció de la Universitat Lliure de Berlín va utilitzar les dades per crear la pel·lícula. 

Nota: Aquest vídeo no és representatiu de la manera com Mars Express sobrevola la superfície de Mart, està processat.

Ho he vist aquí.

Curiosity troba molècules orgàniques mai vistes abans a Mart

Clic a la imatge per engrandir. El Rover Curiosity de la NASA es va fer aquesta selfie el 25 d'octubre de 2020, després de perforar una mostra de roca d'un lloc anomenat "Mary Anning". Després d'anys d'anàlisi extensiva, la mostra ha revelat la major diversitat de molècules orgàniques mai trobades a Mart. Crèdit: NASA/JPL-Caltech/MSSS

Després d’anys de treball de laboratori, els resultats són: Una roca que el rover Curiosity Mars de la NASA va perforar i analitzar el 2020 inclou la col·lecció més diversa de molècules orgàniques mai trobades al planeta vermell. De les 21 molècules que contenen carboni identificades a la mostra, set d'elles es van detectar per primera vegada a Mart.

Els científics no tenen manera de saber si aquestes molècules orgàniques van ser creades per processos biològics o geològics, qualsevol camí és possible, però el seu descobriment va renovar la confirmació que l'antiga Mart tenia la química adequada per donar suport a la vida. A més, les molècules s'uneixen a una llista creixent de compostos que se sap que es conserven a les roques, fins i tot després de milers de milions d'anys d'exposició a Mart a la radiació, que pot descompondre aquestes molècules amb el temps.

 

Els resultats es detallen en un nou article publicat a Nature Communications. 

 

Clic a la imatge per engrandir. La MastCam del Curiosity va capturar aquest mosaic el 3 de febrer de 2019, d’una regió del Mont Sharp amb moltes roques argiloses que es van formar quan els llacs i els rierols estaven presents fa milers de milions d’anys. La mostra "Mary Anning 3" es va trobar en aquesta regió enriquida amb argila. Crèdit: NASA/JPL-Caltech/MSSS

La mostra de roca, batejada com a "Mary Anning 3" en honor a una col·leccionista i paleontòloga anglesa de fòssils, es va recollir en una part del Mont Sharp coberta per llacs i rierols fa milers de milions d'anys. Aquesta oasi va sorgir i es va assecar diverses vegades en el passat antic del planeta, enriquint finalment la zona amb minerals d'argila, especialment bons per preservar compostos orgànics, molècules que contenen carboni, que són els elements bàsics de la vida i que es troben arreu del sistema solar.

Entre les molècules recentment identificades hi ha un heterocicle nitrogenat, un anell d'àtoms de carboni que inclou nitrogen. Aquest tipus d'estructura molecular es considera un predecessor de l'ARN i l'ADN, dos àcids nucleics que són clau per a la informació genètica.

"Aquesta detecció és bastant profunda perquè aquestes estructures poden ser precursors químics de molècules de nitrogen més complexes", va dir l'autora principal de l'article, Amy Williams, de la Universitat de Florida a Gainesville. Les heterocicles nitrogenats mai s'han trobat abans a la superfície marciana ni s'han confirmat en meteorits marcians.

Clic a la imatge per engrandir. Vista d’un primer pla anotat de tres forats que el Curiosity va perforar a la roca marciana en un lloc anomenat “Mary Anning” l’octubre de 2020. La mostra on el rover va trobar un nombre divers de molècules orgàniques provenia de "Mary Anning 3". (Un lloc proper anomenat "Mary Anning 2" no es va utilitzar). Crèdit: NASA/JPL-Caltech/MSSS

Un altre descobriment emocionant va ser el benzotiofè, una molècula que porta carboni i sofre que s'ha trobat en molts meteorits. Aquests meteorits, juntament amb les molècules orgàniques dins d'ells, alguns científics creuen que aquests han sembrat la química prebiòtica a través del sistema solar primerenc.

Química marciana

El nou article complementa la troballa de l'any passat de les molècules orgàniques més grans mai descobertes a Mart: hidrocarburs de cadena llarga, incloent decà, undecà i dodecà.

"El Curiosity i el nostre equip es troben en el seu millor moment. Va prendre desenes de científics i enginyers per localitzar aquest lloc, perforar la mostra i fer aquests descobriments amb el nostre impressionant robot",  va dir el científic del projecte de la missió, Ashwin Vasavada, del JPL de la NASA al sud de Califòrnia. Aquesta col·lecció de molècules orgàniques augmenta una vegada més la possibilitat que Mart oferís una llar per a la vida en el passat antic.

Tots dos conjunts de troballes es van fer amb un sofisticat minilaboratori anomenat Anàlisi de mostres a Mart (SAM), situat al ventre del Curiosity. Un trepant a l'extrem del braç robòtic del rover polvoritza una mostra de roca acuradament seleccionada en pols i després la degota en SAM, on un forn d'alta temperatura escalfa el material, alliberant gasos que els instruments del laboratori analitzen per revelar la composició de la roca.

A més, el SAM pot realitzar "química humida", llançant mostres en una petita tassa de dissolvent. Les reaccions resultants poden trencar molècules més grans que serien difícils de detectar i identificar d'una altra manera. Mentre que l'instrument té diversos cops d'aquest tipus, només dos contenen hidròxid de tetrametilammoni (TMAH), una solució potent reservada per a les mostres de més valor. La mostra de Mary Anning 3 va ser la primera a ser exposada al TMAH.

Per verificar les reaccions de TMAH amb materials d’un altre món, els autors de l’article també van provar la tècnica a la Terra amb un tros del meteorit Murchison, un dels meteorits més estudiats de tots els temps. Amb més de 4 mil milions d'anys, Murchison conté molècules orgàniques que van ser sembrades a tot el sistema solar primerenc. Es va trobar que una mostra de Murchison exposada a TMAH trencava molècules molt més grans en algunes de les que es veien a Mary Anning 3, incloent-hi el benzotiofè. Aquest resultat verifica que les molècules marcianes trobades a Mary Anning 3 podrien haver estat generades a partir de la descomposició de compostos encara més complexos rellevants per a la vida.

Curiosity va utilitzar recentment la seva segona i última tassa TMAH mentre explorava crestes de caixa semblants a la web, que estaven formades per antigues aigües subterrànies. L'equip de la missió analitzarà aquests resultats per a un futur treball revisat per parells.

Obrint camí per a futures missions

Construït pel Goddard Space Flight Center de la NASA a Greenbelt, Maryland, SAM es basa en instruments de laboratori de grau comercial més grans. Aconseguir equips tan complexos en el rover requereix enginyers per reduir dràsticament i desenvolupar una manera perquè funcioni amb menys potència. Els científics van haver d'aprendre a escalfar el forn de SAM més lentament durant períodes més llargs per tal de dur a terme alguns d'aquests experiments.

"Va ser una gesta que només va esbrinar com dur a terme aquest tipus de química per primera vegada a Mart", va dir Charles Malespin, investigador principal de l'instrument a NASA Goddard i coautor de l'estudi. Però ara que hem tingut una mica de pràctica, estem preparats per dur a terme experiments similars en futures missions.

De fet, la NASA Goddard ha proporcionat diversos components, inclòs l'espectròmetre de masses, per a una versió de pròxima generació de SAM, anomenada Mars Organic Molecular Analyzer, per al rover Rosalind Franklin Mars de l'ESA. Un instrument similar, el Dragonfly Mass Spectrometer, explorarà la lluna de Saturn Tità en el rotor de la Dragonfly de la NASA. Tots dos instruments podran realitzar química humida amb el dissolvent TMAH.

Ho he vist aquí.

La vida a Mart: El Curiosity ha descobert prometedores molècules orgàniques

A Mart, les anàlisis del Curiosity van establir amb fermesa la presència de molècules orgàniques a les roques sedimentàries. Aquestes molècules orgàniques podrien ser biosignatures de formes de vida, però els seus orígens també podrien ser abiòtics. Els exobiòlegs pensen que la primera interpretació és lleugerament més probable amb els tiofens, cosa que és encoratjadora.

Clic per engrandir. Un autoretrat produït per processament d’imatges per ordinador del
rover Curisity a Mart a partir de les seves pròpies fotos. Crèdit: NASA, JPL-Caltech, MSSS

Fa dos anys, la NASA i una publicació a la revista Science informaven que el rover Curiosity, que viatja des de l'agost de 2012 per les capes sedimentàries dins d'un cràter marcià anomenat Gale, havia detectat molècules orgàniques en mostres de roca realitzades amb un trepant en lodolita calcària, una fina roca sedimentaria argilosa semblant al fang.

Desenvolupat per la NASA amb la participació dels laboratoris francesos Latmos i Lisa; SAM (Sample Analysis at Mars: Anàlisi de mostres de Mart) és un conjunt d’instruments de mesura capaços de determinar la composició química (molecular, elemental i isotòpica) del sòl marcià, que efectivament havia identificat compostos tiofènics, aromàtics i alifàtics. A la Terra, aquests compostos es poden associar a l'activitat de la forma de vida i, com sabem, que les roques analitzades es van dipositar fa aproximadament 3.500 milions d'anys al llac que ocupava el cràter de Gale. suposadament contenia aigua comparable als oceans de la Terra en un mateix moment: la notícia era apassionant.

Una presentació del descobriment a Mart de molècules orgàniques pel Curiosity. Podeu
accedir a la subtitulació en el vostre idioma preferit a la configuració del video. © NASA Goddard

Biòtica o abiòtica, aquesta es la qüestió

Malauradament, aquestes molècules orgàniques també podrien haver estat el resultat de processos químics abiòtics, de manera que es podrien haver sintetitzat sense l’ajuda de formes de vida. Dos exobiòlegs, Dirk Schulze Makuch, de la Universitat Estatal de Washington i Jacob Heinz, de la Technische Universität, a Berlín, acaben de publicar un article a la revista Astrobiology, que, sense decidir entre les dues interpretacions, tanmateix inclina lleugerament el pèndol cap a síntesis biològiques respecte a les tiofenes ressaltades amb SAM. 

Com el seu nom indica, per a un químic, els tiofens són compostos organosulfurats que es troben a la Terra en el carbó i el petroli cru, els estromatòlits i els microfòssils. Però a Mart, podrien haver estat portats per meteorits o com a resultat de la reducció termoquímica abiòtica dels sulfats, provocada per altes temperatures fa milers de milions d’anys per l’activitat volcànica marciana.

Tot i això, Dirk Schulze Makuch explica en un comunicat de la Universitat Estatal de Washington: "Hem identificat diverses vies biològiques per a tiofens que semblen més probables que les vies químiques, però encara necessitem proves" i l'investigador cita a un dels seus famosos i difunts col·legues: "Com deia Carl Sagan; les afirmacions extraordinàries requereixen proves extraordinàries".

Dirk Schulze Makuch i Jacob Heinz donen, per tant, a l’article d’Astrobiology un breu resum de les vies imaginables per a la generació i degradació dels tiofens, així com el seu potencial per representar biomarcadors marcians de l’activitat passada dels bacteris; proporcionen indicis per a futures investigacions a Mart i en laboratoris terrestres per respondre a la pregunta de si els tiofens marcians són d'origen biològic o no.

Per exemple, per als éssers vius, és menys costós en energia utilitzar isòtops lleugers de carboni, de manera que la resta de molècules orgàniques directament lligades a l'activitat de formes de vida conegudes a la Terra hi ha una enriquiment significatiu del carboni 12, en comparació amb el carboni 13 més pesat. Schulze Makuch i Heinz recomanen, doncs, utilitzar les dades recollides pel pròxim rover per examinar els isòtops de carboni i sofre. No h'sauria de trigar a saber-ne més si els rovers Rosalind Franklin de la ESA i Perseverance de la NASA arriben a bon port a Mart.

Ho he vist aquí.

Els deu avenços científics dels anys 2010

Malgrat que l'actual dècada no acaba fins el proper 31 de desembre del 2020, ja es comença a trobar arreu resums no només de l'any que s'acaba, si no de la dècada dels anys 2010. La dècada dels 2010 ha estat plena de descobriments fascinants que van empènyer una mica més els límits de la ciència. Oferim una selecció dels deu que considerem essencials.

Ja sigui en física, cosmologia o biologia, l'última dècada ha tingut la seva part dels principals avenços científics. Des de la detecció d’ones gravitacionals a l’emergència climàtica, entre aquestes deu, quin és segons vosaltres, el més important?

La primera imatge d’un forat negre

Aquest cercle ataronjat i lluminós és en realitat un disc d’acreció de gas ionitzat al voltant del forat negre que es troba al centre de la galàxia M87 a 55 milions d’anys llum de nosaltres. És la primera imatge feta mai d’un forat negre, cent anys després de la predicció de la seva existència en la teoria de la relativitat general d’Albert Einstein. Abans, totes les evidències de l’existència d’aquests monstres còsmics eren només indirectes. Aquest descobriment va ser possible gràcies al telescopi terrestre Event Horizon, que es dedica a l'entorn ambiental del forat negre Sagitari A*.

El forat negre al centre de la galàxia M87 es va observar gràcies a les mesuraments
del telescopi Event Horizon. © Telescopi Horizon Event

Tisores moleculars CRISPR

En biomedicina, hi ha un abans i un després CRISPR. Els genetistes saben des de fa temps crear organismes modificats genèticament (OMG), però les tècniques de modificació del genoma eren laborioses, cares i imprecises. Les investigadores Emmanuelle Charpentier i Jennifer Doudna, ajudades pels seus companys, van descriure, a la revista Science del 2012, aquesta formidable eina molecular capaç de simplement modificar el genoma.

El mecanisme s’anomena CRISPR-Cas9 i s’anomena tisora ​​molecular. És fàcil d’utilitzar, barat i permet als científics tallar l’ADN exactament allà on volen, crear o corregir, per exemple, una mutació genètica i tractar malalties rares.

La tècnica encara és lluny de ser infal·lible i dóna lloc a la por als aprenents bruixots, com aquest científic xinès que va provocar un escàndol en utilitzar-la en embrions humans durant una fecundació in vitro que va donar lloc a bessons. 

El complex CRISPR-Cas9 permet modificar el genoma de les cèl·lules, tant en animals
com en plantes. © Juan Gärtner, Fotolia

Noves espècies humanes

La dècada va començar amb el descobriment d’una nova i important espècie de la espècie humana Homo. Amagada a una cova de Denisova, a les muntanyes Altai, a Sibèria, fragments d'ossos dels dits van revelar després de l'anàlisi genètica que l'individu pertanyia a una espècie d' homínid fins ara desconeguda i que van batejar Home de Denisova.

L'espècie s'uneix així a les altres espècies de Homo conegudes que poblaven diferents continents del planeta. Homo neanderthalensis vivia a Europa, Homo erectus a Àsia, Homo soloensis a l'illa de Java , els nans de l'homo floresiensis a l'illa de Flores (anunciada el 2004), Homo naledi a Sud-àfrica (2015) etc... i l'última espècie, descoberta a l'illa de Luçon, a Filipines, i classificada aquest any: Homo luzonensis.

Les noves tècniques d’anàlisi genètica de l’ADN antic han obert les possibilitats als antropòlegs, que ara poden seqüenciar fòssils de desenes de milers d’anys. 

La cara d’un Denisovan es va reconstruir per primera vegada. Es tracta d’una jove d’uns

13 anys, morta de fa més de 70.000 anys, les restes de la qual es van trobar a la cova de

Denisova a Altai, Sibèria. © Maayan Harel

La primera detecció d’ones gravitacionals
Un altre esdeveniment còsmic també va marcar la dècada: la primera detecció, el 14 de setembre de 2015, d’ones gravitacionals. Dos forats negres es van fusionar en un remolí fa 1.300 milions d’anys, una col·lisió tan potent que va propagar ones a la resta del cosmos que es contrauen i amplien l’espai a la velocitat de la llum. Aquestes ones finalment van trobar la Terra el 14 de setembre de 2015 i van ser les instal·lacions LIGO i VIRGO les que van enregistrar-les. Una vegada més, Einstein tenia raó. 

Les ones gravitacionals es van detectar per primera vegada el 2015. © Ligo, NSF, Aurore Simonnet

Tractar el càncer amb la immunoteràpia

Durant dècades, els metges van tenir tres solucions poc interessants per atacar un tumor: cirurgia, verí (quimioteràpia) i irradiació (radioteràpia). Però als anys 2010, una nou dard va aparèixer al buirac dels científics: la immunoteràpia.

El principi és tractar els glòbuls blancs que formen el sistema immune de manera que eliminin les cèl·lules canceroses del cos que han quedat ignorades pel cos. La tècnica més avançada s’anomena CAR-T i modifica genèticament els limfòcits T abans de tornar-los en gran quantitat al cos, més ben armats.

S'ha autoritzat una onada de fàrmacs al mercat des de mitjans dels anys 2010, per a cada vegada més càncers (melanomes, limfomes, leucèmies, càncers de pulmó, etc...). La immunoteràpia no funciona en tots els pacients i pot tenir efectes secundaris greus. Però en alguns casos, les remissions són impressionants.

La immunoteràpia utilitza anticossos monoclonals per promoure la resposta immune
del pacient. © molekuul.be, Fotolia

La intel·ligència artificial es democratitza

La intel·ligència artificial (aprenentatge automàtic) va arribar a la maduresa als anys 2010. És el motor dels assistents de veu o de les recomanacions de Netflix, una eficiència habilitada pel processament de muntanyes de dades, amb el gegantesc poder informàtic dels equips moderns.

La tecnologia ha acompanyat avenços espectaculars aquesta dècada, des del primer robot que va superar el campió mundial del joc de Go del 2017 (Google AlphaGo) fins a programari de traducció o reconeixement facial en temps real a Facebook. Els mons de la medicina (per fer diagnòstics més precisos que els humans), les finances, l’automoció, fins i tot els recursos humans per ordenar currículums i valorar els candidats, adopten aquesta tècnica. 

La intel·ligència artificial ja forma part de la nostra vida diària. © carloscastilla, Fotolia

La crisi climàtica

La segona meitat de la dècada, del 2015 al 2019, va concentrar el rècord d'anys més calorosos. L’objectiu d’impedir l’augment de temperatures d’1,5º C a 2°C sembla que cada cop és més difícil de mantenir. El 2019, els desastres naturals també es van intensificar amb incendis gegantins arreu del món, ciclons més potents i inundacions cada cop més freqüents.

Els successius fracassos de les negociacions internacionals per reduir les emissions de gasos d’efecte hivernacle presumptament no són gens bons, malgrat la mobilització ciutadana.

El nostre impacte sobre el medi ambient ha estat un tema ineludible en els darrers anys i
ho ha de ser en els propers. © Emmanuel, Adobe Stock

Confirmació de l'existència del bosó de Higgs

Un nou bosó, les característiques del qual coincideixen amb les exposades en una teoria postulada independentment per diversos científics entre els quals Peter Higgs el 1964, es va observar per primera vegada el 4 de juliol de 2012 al cor del Gran Col·lisionador d’Hadrons. Gairebé un any després, el CERN confirmarà que era efectivament el famós bosó de Higgs, confirmant una teoria que té gairebé 50 anys. Sobrenomenada "la partícula de Déu", el bosó de Higgs fa possible donar massa als bosons Z i W, cosins del fotó, implicats en una de les quatre forces de la física, amb interaccions febles. 

El bosó de Higgs es va descobrir gràcies al LHC. © Cern

Mart i els ingredients de la vida

Encara no se sap si Mart va protegir la vida, però sí que sabem que el Planeta Vermell ha estat habitable. Poc després d’aterrar el 6 d’agost de 2012, el rover Curiosity va descobrir còdols, una nova evidència que els rius van fluir per allà fa milers de milions d’anys. L’evidència s’ha multiplicat: en realitat hi havia molta aigua a Mart, aigües termals, llacs, potser oceans. La Curiosity també va descobrir el 2014, el que la NASA anomena els "maons constructius de la vida", molècules orgàniques complexes.

Es posaran en marxa dos nous robots mòbils l’estiu del 2020, l’americà Mars 2020 i l’europeu Rosalind Franklin per tal de descobrir vells microbis. 

La NASA vol cercar proves de vida al planeta Mart. © Nasa, JPL-Caltech

L’arribada del Big Data

Amb el desenvolupament digital, el món que ens envolta produeix una quantitat astronòmica de dades. El recull i l'emmagatzematge per a una millor anàlisi, es diu Big Data. Una revolució que ha canviat la nostra vida quotidiana i la ciència. La proliferació de dades informàtiques i científiques ha canviat profundament la manera de fer les investigacions. Han esdevingut tan essencials com els experiments clàssics.

En biologia, han revolucionat l’estudi del microbioma, el material genètic de tots els microorganismes que viuen en un determinat entorn. Més enllà dels fòssils, els genomes i proteomes permeten rastrejar l’evolució de l’home així com les seves migracions. 

Les dades que produïm cada dia s’emmagatzemen en centres de dades. © Eisenhans, Fotolia

Ho he vist aquí.