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Concepts for detection of extraterrestrial life
qQBl54-1
Q5
NASA SP-56
CONCEPTOS PARA
DETECCIÓN DE
VIDA EXTRATERRESTRE
Agencia espacial norteamericana
CONCEPTOS PARA LA DETECCIÓN DE
VIDA EXTRATERRESTRE
Fotografía de Marte obtenida el 24 de agosto, 1956 (18 días antes de la oposición
11 de septiembre de 1956) por RB Leighton, del Instituto de Tecnología de Cahfornia.
La distancia entre la Tierra y Marte en el momento en que se tomó la fotografía era
alrededor de 35 millones millas. El Monte. Wilson 60-pulgadas reflector se usa con su Aper-
tura corte a 21 pulgadas por un diafragma oflF eje. El tiempo de exposición, en Kodachrome
Tipo A película, fue de 20 segundos. El positivo, que se utiliza en la fabricación de la impresión, se compone
por George Emmerson en el Laboratorio de Propulsión a Chorro.
Esta fotografía en color sugiere que las áreas más oscuras de Marte no son necesariamente
"Verde" en color a medida que se describen a menudo, pero puede ser un tono más oscuro de la
prevaleciente de color amarillo anaranjado en las claras. Se observa que la fotografía como aparece
aquí ha sido sometido a una duplicación en el curso de la cual un cierto color menor
se produjeron cambios. El blanco brillante casquete polar sur es claramente evidente. Más bien
sorprendentemente, este límite es probable que sólo lo que parece - una capa delgada de congelados
agua, tal vez en forma de escarcha. A medida que el casquete polar retrocede, las zonas oscuras
(Especialmente aquellos en el mismo hemisferio) se vuelven más oscuras. El área oscura cerca de la
inferior derecha de la extremidad de Marte es Syrtis Major, una de las más prominentes y bien
conocida características del planeta. Esta característica, entre otras de su clase, ha sido
interés creciente para exobiólogos en los últimos años. El extremadamente ligero de color
área a la derecha y justo debajo de la capa de hielo es la Hélade, uno de los más destacados
Marte zonas desérticas.
NASA SP-56
CONCEPTOS PARA
DETECCIÓN DE
VIDA EXTRATERRESTRE
Editado por
El Dr. Freeman H. Ouimby
Oficina de
Ciencias del Espacio
y Aplicaciones
Información Científica y Técnica División 1964
Agencia espacial norteamericana
Washington, JC
Agradecimientos
El editor desea expresar su aprecio por la técnica especial y edición
la asistencia territorial a: Dr. Klaus Biemann, Massachusetts Institute of Tech-
tecnología, el Dr. Ira Blei, Melpar, Incorporated, el Dr. Carl Bruch, Nacional
Aeronáutica y del Espacio; Hobby George, Laboratorio de Propulsión a Chorro-
historia, el Dr. Norman H. Horowitz, Instituto Tecnológico de California;
El Dr. Thomas Jukes, de la Universidad de California, el Dr. Elliott Levinthal, Stanford
University Medical Center, el Dr. Nelson Sol, Melpar, Incorporated, el Dr. Carl
Sagan, Observatorio Astrofísico Smithsoniano y el Observatorio del Harvard College
historia, el Dr. Gerald Soffen, Jet Propulsion Laboratory, el Dr. Wolf Vishniac,
Universidad de Rochester, y el Dr. Robert Kay, Philco Research Laboratories.
Todo el texto ha sido revisado por los Dres. Horowitz y Sagan.
F.H.Q.
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La venta por el Superintendente de Documentos, EE.UU. Gobierno Impresión Office,
Washington, DC, 20402 - PRECIO 50 CENTAVOS
Prefacio
El objetivo principal de la búsqueda de tlie de vida en otro celeste ^ bodj es
para determinar el estado de la evolución química si la vida aún no ha surgido, o el
estado de la evolución biológica si la vida está presente. Un estudio de la vida como puede con-
contribuir a un concepto universal del origen y la naturaleza de los sistemas vivos.
En el examen Además, química y microscópica de los fósiles de un pre-
la biota existente podría proporcionar información igualmente valiosa.
Este tema ha provocado la especulación excesiva por parte de algunos científicos, mientras que
los demás parecen no darse cuenta de las implicaciones de serio que enfrenta. La búsqueda de la
para la vida en el espacio se basa en un grado razonable de verosimilitud geológica. Una amplia
La teoría aceptada sostiene que los planetas conocidos condensa en condiciones
compatible con la retención de agua, amoníaco y metano como gases en el
atmósferas primitivas. Los experimentos de laboratorio han demostrado que
las fuentes primordiales de energía se han sintetizado numerosos biológicamente
moléculas significativas de estos gases. Se desarrolló la vida en la Tierra cuando éstos
los gases y las energías estaban también disponibles para los otros planetas. Además,
es de hecho y sorprendente que (a excepción de helio) hay una más cerca
semejanza entre la composición elemental de los sistemas vivos y la
universo que hay entre la de los sistemas de vida y el material rocoso
en la corteza terrestre y en los que estos sistemas se encuentran en la residencia íntima.
En efecto, la materia viva en la Tierra muestra una "unidad de la bioquímica", que puede
así como un principio de validez cósmica, así como terrestre.
Estos argumentos no prueban la hipótesis, pero sugieren que no podemos
evitar el experimento. Es el propósito de esta publicación para describir brevemente
este experimento para la comunidad académica y el público. Algunos de
los métodos que han sido considerados hasta ahora para la detección de extra-
la vida terrestre y las sustancias relacionadas con la vida en los tramos cercanos de espacio son
presentada.
Homer E. Newell,
Administrador Asociado para la
De Ciencia Espacial y Aplicaciones
Contenido
CAPÍTULO PÁGINA
Introducción 1
I. La evidencia relevante para la vida en Marte 7
II. Superficie de Marte de alta resolución cerca-Scan TV 11
III. Los microscopios vidicón 13
IV. El cromatógrafo de gas 17
V. El espectrómetro de masa de 21
VI. El espectrofotómetro ultravioleta 23
VII. La banda de J-27 Detector de Vida
VIII. Rotación óptica 31
IX. La sonda de radioisótopos de Bioquímica: Gulliver .... 35
X. La trampa del lobo 39
XL La Vida Multivator sistema de detección de 45
XII. Los Marineros de Marte y los Voyagers 49
Bibliografía 51
Lecturas recomendadas 53
vu
Introducción
El misterio de su propio origen ha intrigado al hombre desde la antigüedad earHest.
A lo largo de los siglos se ha confundido y teorizó sobre la cuestión de cómo
empezó a decir, dónde y cuándo.
Pero el hombre se HKE un detective de llegar a la escena de algunos millones o miles de millones de
años después del suceso y tratando de reconstruir el evento. Los directores tienen
desea al salir, la mayoría de las pistas han desaparecido, incluso la propia escena
ha cambiado.
De la fascinación de la igualdad de hoy es la cuestión de la vida en otros mundos - extra-
la vida terrestre. ¿Los cambios estacionales en el oscurecimiento de la marciana-sur-
significa que se enfrentan planta florece la vida, se marchita y muere allí.'' ¿Hay vida
las cosas debajo de las nubes que cubren Venus, a pesar de el gran calor del planeta
se somete a.? ¿Acaso la vida en la Luna van eones atrás cuando el metro
atmósfera de partido, y no la vida, o sus residuos, aún existen allí.? Es Júpiter
de hecho el hielo incrustado debajo de su cubierta de hidrógeno, y si lo es, lo hace
excluye alguna forma de vida inimaginables por el hombre.?
Ahora, por primera vez, el hombre está empezando a agarrar la llave que puede resolver
la cuestión de si o no la vida de alguna forma existe en el otro celeste
cuerpos de nuestro sistema solar. La clave es, por supuesto, la tecnología del espacio
exploración. La búsqueda de vida en el espacio que se está preparando por la Comisión Nacional
Aeronáutica y del Espacio es parte de esa tecnología.
La cuestión de la vida extraterrestre y la cuestión del origen de la vida son
entrelazados. El descubrimiento del primer bien puede desbloquear el enigma de la
segundo.
La forma más antigua de hoy fósil conocido es el de una planta similar microscópica
en forma de algas comunes que se encuentran en estanques y lagos. Los científicos saben que
organismos similares que floreció en los antiguos mares de más de 2 millones de años. (Véase
fig. 1.) Sin embargo, puesto que las algas son una forma relativamente compleja de la vida, es obvio
Yo detección de vida extraterrestre
que la vida de una forma más simple se originó earher mucho. El material orgánico
similar a la encontrada en los organismos modernos puede ser detectada en estos antiguos
depósitos, así como en gran parte las rocas más antiguas del Precámbrico.
XI 500
X3600
r
% ^
XI 800
X3600
^
xnso
INTRODUCCIÓN
xn4o
X2000
Figura 1. - Representante de microfósiles, en tres dimensiones conservan en sílex de la
Gunflint hierro-formación de la orilla norte del Lago Superior. Esta formación es de medio
Edad precámbrica y ha sido fechado por K * ° ° *-Ar en aproximadamente 2 X 10 'años. Todo
las cifras son de secciones delgadas del sílex fotografiada en luz transmitida. Publicado
aquí por primera vez (del Dr. ES Barghoorn).
^ Detección de vida extraterrestre
Mediante el estudio de la desintegración radiactiva de minerales, los científicos han determinado
que la superficie de la tierra se endureció en algo HKE su forma actual
aproximadamente 4,5 a 5 billones de años. La vida misma probablemente surgió durante la primera
millones de años de historia de la Tierra.
Aunque los planetas ahora tienen diferentes atmósferas, se cree que en
sus primeras etapas de las atmósferas de los planetas puede haber sido esencialmente
el mismo.
La teoría más extendida sobre el origen de los estados del sistema solar que los
los planetas se formaron a partir de nubes inmensas de material que contienen los elementos
en su "cósmica" de distribución. Entre los elementos más abundantes en nuestra
galaxia son hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y carbono. Estos estaban presentes en
la atmósfera primitiva de la Tierra primitiva en la forma de agua, amoníaco,
metano e hidrógeno. Más tarde, esta atmósfera reductora primitiva era
alterada a nuestra atmósfera oxidante presente por el escape de hidrógeno y
por la formación de oxígeno a través de la fotodisociación de vapor de agua
en la atmósfera superior y por medio de fotosíntesis de las plantas. De la Tierra
atmósfera presente consiste en nitrógeno y oxígeno, además de relativamente
pequeñas cantidades de otros gases; mayor parte del oxígeno es de origen biológico.
Algunos de los gases atmosféricos, a pesar de sus bajas cantidades, son cruciales
para la vida. El ozono absorbente ultravioleta en la atmósfera superior y el carbono
dióxido son ejemplos de tales gases.
En otros cuerpos celestes cosas distintas a las atmósferas.
La Luna, con la atracción gravitacional débil fue incapaz de retener cualquier
atmósfera en absoluto. Júpiter y Saturno, de tamaño grande y con mucho más
la gravitación de gran alcance y más frías atmósferas, retener hidrógeno,
compuestos y helio.
Los científicos creen que la síntesis de compuestos orgánicos que precede al
origen de la vida en la Tierra se produjo antes de su atmósfera se transformó de
hidrógeno e hidruros al oxígeno y nitrógeno, apoyando su teoría por
experimentos de laboratorio. En estos experimentos, una mezcla de gases similar a
la atmósfera primitiva se prepara y la energía se aplica; energía, es decir, en
la forma de una chispa eléctrica o luz ultravioleta. Estas y otras formas de
de energía estaban disponibles en la Tierra primitiva.
Mediante esta acción, moléculas orgánicas simples se forman. Esto no quiere decir
que las moléculas están vivos, a pesar de que son constituyentes de los seres vivos
en la Tierra.
Entre estas moléculas son los bloques básicos de las proteínas (aminoácidos)
y los componentes básicos del ADN. Este último es el material genético que
contiene información para el desarrollo del organismo individual y que
se transmite de generación en generación.
INTRODUCCIÓN i
Los científicos, de hecho, puede duplicar muchos de los pasos individuales a través del cual
creen que la vida surgió por primera vez. Pero no pueden (o no se puede aún) reconstruir la
proceso real por el cual se originó la vida, un proceso que pudo haber ocupado
Naturaleza de cientos de millones de años.
En algunos materiales de punto de energía y productos químicos combinados en virtud del derecho
condiciones y la vida comenzó. Moléculas de ácido nucleico se formaron probablemente como
así como otras moléculas complejas que permitieron los ácidos nucleicos para replicarse.
Debido a errores en la replicación, o mutaciones, la evolución ocurrió, y con el tiempo muchos
diferentes formas de vida surgió. Desde este paso en la Tierra, es posible que
también sucedió en otros planetas.
El programa de la NASA de la exploración espacial para las próximas décadas tiene
gran promesa de la solución de uno, y de arrojar luz sobre el otro, de estos
grandes misterios gemelos - la vida extraterrestre y el origen de la vida. Americano
la tecnología espacial está desarrollando la capacidad de explorar la Luna
y los planetas de nuestro sistema solar para buscar allí la materia orgánica y
los organismos vivos.
Las sondas espaciales han pasado volando, y se estrelló en la Luna. Mariner II, lanzada
desde Cabo Kennedy el 27 de agosto de 1962, voló junto a Venus el 14 de diciembre,
1962, tomando lecturas y transmisión de datos que son importantes en el
la búsqueda de vida extraterrestre. Mediciones de Mariner mostró temperaturas
en la superficie de Venus en el orden de 800 ° F, demasiado caliente para la vida como se conoce en
Tierra.
Otros vuelos junto a Venus ya Marte se han previsto. Más tarde, los instrumentos
será enviado a Marte en busca de vida extraterrestre o biológicamente significativas
moléculas. Los medios de cultivo, microscopios y dispositivos de detección de sustancias químicas se
buscar microorganismos y sustancias relacionadas con la vida. Con el tiempo, la tele-
cámaras de visión se verá para el follaje - y, quién sabe, las huellas''.
CAPITULO I
La evidencia relevante para la vida en Marte
Por el Dr. Carl Sagan
La dificultad de detectar directamente vida en Marte puede ser fácilmente entendido
si usted se imagina en Marte, mirando a través de un gran telescopio en la Tierra.
La detección de vida en la Tierra - la vida particularmente inteligente - a partir de una posición ventajosa
punto, sería extremadamente difícil. En vista de esto, no es sorprendente que el
cuestión de la vida en Marte sigue sin resolverse. En general, existen tres
enfoques que pueden adoptarse a este problema.
El Origen de la Vida
En la última década, los avances se han realizado en nuestro conocimiento
de los procesos que conducen a la probable origen de la vida en la Tierra. Una sucesión
de experimentos de laboratorio han demostrado que esencialmente todo el edificio orgánico
bloques de contemporáneos organismos terrestres pueden ser sintetizados mediante el suministro
energía a una mezcla de los gases ricos en hidrógeno de la primitiva terrestre
atmósfera. Ahora parece probable que la síntesis en laboratorio de una auto-
replicar el sistema molecular es sólo un breve periodo de tiempo lejos de su realización. La
síntesis de sistemas similares en los océanos terrestres primitivas debe tener
ocurrido - colecciones de moléculas que fueron construidos de manera que, por el
leyes de la física y la química, que obligó a la producción de copias idénticas
de sí mismos fuera de los bloques de construcción en el medio circundante. Tal
sistema cumple con muchos de los criterios para la selección natural darwiniana, y la
largo camino de la evolución de la molécula al organismo avanzado, puede ser en-
puso de pie. Puesto que nada, salvo muy generales, las condiciones atmosféricas primitivas
y fuentes de energía se requiere para tales síntesis, es posible que semejante
hechos ocurrieron en la historia temprana de Marte y que la vida puede haber entrado en
siendo en ese planeta varios miles de millones de años atrás. Su evolución posterior,
8
Detección de vida extraterrestre
en respuesta a la evolución del entorno marciano, se han producido
organismos muy diferentes de las que hoy habitan la Tierra.
Los experimentos de simulación
Se han realizado experimentos en los que los microorganismos terrestres tienen
ha introducido en simulación de ambientes marcianos, con ambientes com-
plantea de nitrógeno y dióxido de carbono, sin oxígeno, muy poca agua, un diario
variación de temperatura desde 20 ° a -60 ° C, y altos flujos ultravioletas.
w
50 40 'Jo 60 7V 60 ~ o [, u
SO 50 40 50 60 70 «U? 0 6C ^ 0 -10 JO! 0 40 60 0 F.0
70 60 50 40 W
Figura 2. - Unión Astronómica Internacional mapa de Marte. En el convenio astronómico,
sur se encuentra hacia la parte superior. La extensión de los casquetes polares en verano se puede ver en el
superior e inferior de la imagen. La zona de Syrtis Major, en la latitud 10 °, 290 ° de longitud,
es un sitio de oscuridad fuerte estacional y los cambios de polarización, y es un supuesto sitio de
hidrocarburos y aldehídos. La zona oscura, Solis Lacus, a - 30 ° de latitud, longitud 90 °,
es un sitio de fuertes cambios seculares que se producen de forma errática y cubrir áreas de hasta 1000 kilómetros
en extensión. Estos dos sitios se encuentran entre las de mayor interés para las primeras exploraciones de Marte.
PRUEBAS PERTINENTES A LA VIDA EN MARTE y
Se encontró que en todas las muestras de suelo terrestre utilizado había unos pocos
variedades de microorganismos que sobrevivieron con facilidad en "Marte". Cuando el
abundancia local de agua se incrementó, terrestres microorganismos fueron capaces de
para crecer. Indígenas organismos marcianos pueden ser aún más eficiente para hacer frente
con los rigores aparentes de su entorno. Estos hallazgos subrayan la
necesidad de esterilizar los vehículos Mars entrada para que no se realice accidental
la contaminación biológica del planeta y que oscurecen la posterior búsqueda de
la vida extraterrestre.
Búsquedas directas para la vida en Marte
La primera evidencia de vida en Marte - a saber, los informes de verde intenso colora-
ción y los llamados "canales" - ahora se sabe que en gran medida ilusoria. Hay
son tres áreas principales de investigación contemporánea: visual, polarimétrico,
y espectrográfico.
Como la tapa de hielo polar marciano se aleja cada primavera, una ola de oscurecimiento
se propaga a través de las áreas de Marte oscuros, afilando sus contornos y
aumentando su contraste con los desiertos circundantes (fig. 2). Estos cambios
ocurrir durante los períodos de humedad relativamente alto y relativamente alta durante el día
temperaturas. Un collar relacionada oscura no, debido a la humectación simple del
suelo, sigue el borde del casquete polar en su regresión. Ocasional no estacional
cambios en la forma de las regiones oscuras marcianas se han observado y
a veces cubren grandes extensiones de superficie.
Las observaciones de la polarización de la luz solar reflejada por la oscuridad de Marte
zonas indican que las partículas pequeñas que cubren las zonas oscuras cambiar su
la distribución del tamaño de la primavera, mientras que las partículas que cubren las áreas brillantes
no muestran cambios análogos.
Por último, observaciones espectroscópicas infrarrojas de las zonas oscuras muestran Marte
tres características espectrales que, hasta la fecha, parecen ser interpretables sólo en términos
de materia orgánica, las moléculas particulares dando lugar a las absorciones son
hidrocarburos y aldehídos.
En conjunto, estas observaciones sugieren, pero no demuestran de manera concluyente,
que las zonas oscuras de Marte están cubiertos de pequeños organismos integrados por
tipos comunes de la materia orgánica, que cambian su tamaño y la oscuridad en
respuesta a la humedad y el calor de la primavera marciana. No tenemos ninguna evidencia
ni a favor ni en contra de la existencia de formas de vida más avanzadas. No es mucho
más información que puede ser obtenido de la tierra, globos. Tierra
satélites. Marte, sobrevuelos, y orbitadores de Marte, pero las pruebas fundamentales para la vida en Marte
sólo se pueden hacer de los vehículos equipados con paquetes de aterrizaje experimentales
tales como los discutidos en las páginas siguientes.
CAPÍTULO II
Superficie de Marte de alta resolución cerca de la televisión-Scan
El hombre lo primero que hace generalmente en un ambiente nuevo y extraño que se
mire a su alrededor. Esto es exactamente lo que los científicos quieren hacer con el tiempo a través
una de las cápsulas de desembarco clase Voyager de Marte mediante el uso de fotografías
transmitido desde las cámaras de televisión. Este "ojos en Marte" experimento
ofrecen mérito genuino científico por las siguientes razones.
1. Queremos saber la topografía que rodea la cápsula.
Puede haber dos sorpresas geológicas y biológicas en el panorama re-
reveló en una encuesta televisiva.
2. Nos gustaría controlar las operaciones del instrumento.
3. Los científicos y los legos pueden participar en este experimento. Todo
podía ver lo que el paisaje del planeta rojo es como.
Cámaras de televisión, tales como los utilizados en Surveyor Ranger (o nave espacial utilizada
en misiones a la Luna) pueden ser adaptados para su uso en la exploración de Marte. La
Cámaras Surveyor usar lentes de zoom con un rango de longitud focal de 25 mm
(Gran angular) a 100 mm (ángulo estrecho). En el modo de ángulo estrecho estos
cámaras puede producir una resolución de 0,25 miliradián línea de TV por. Esto significa
que a una distancia de 4 metros la resolución es de aproximadamente 1 mm por televisión
la línea. Estas cámaras están equipados con filtros para la separación de color y polarización-
estudios de evaluación. La Figura 3 muestra una de las cámaras Surveyor. El vidicón
tubo de imagen está montado verticalmente y mira hacia arriba en un espejo que puede ser
girar en elevación y azimut para proporcionar una visualización en prácticamente todas las direcciones.
Las cámaras de televisión Guardabosques, ahora bien descritos en los informes de otros, son también de la
de ancho y estrecho ángulo de tipo. A pesar de poseer un enfoque fijo, que pueden
fotografía en el intervalo de aproximadamente 1.120 millas hasta aproximadamente millas ji. Lente
aberturas varían y se ajustan de manera que se pueden tomar fotografías correspondientes a
condiciones normales de iluminación en la Tierra desde el mediodía hasta el anochecer. El tubo vidicón
para cada cámara trabaja en un principio fotoconductora similar a los tubos en
cámaras de televisión comercial. Las zonas claras y oscuras de la imagen en el
11
12
Detección de vida extraterrestre
placa de la cara son analizados por un haz de electrones que diferencian a este la luz
y las zonas oscuras de su resistencia eléctrica. Las líneas de exploración se convierten
en señales eléctricas, altamente amplificada, convertida a una frecuencia modulada
señal, enviada a un transmisor de 60 vatios, y recibida en la Tierra. El montaje directo
y el uso de este sistema en una cápsula en la superficie de Marte no es ahora posible.
Sin embargo, las fotografías de Ranger VII de la Luna subrayan el potencial
del sistema tan pronto como la tecnología permite su aplicación a los planetas.
Un uso más sofisticado de cámaras de televisión se ilustra por el micro-
ámbito de la televisión de combinación descrita en el capítulo siguiente.
Espejo
Espejo de rotación
motor de accionamiento
Rueda de filtros
asamblea
rrortllt
el conjunto de accionamiento
Enfoque del potenciómetro
Iris potenciómetro
Vidicon tubo
Focal variable
la longitud del objetivo
asamblea
Obturación de montaje
Vidicon
radiador
Ecus
Figura 3. - Televisión
encuesta de la cámara.
Eléctrico
conectores
CAPÍTULO III
Los microscopios vidicón
La detección de vida mediante la búsqueda de lo que parece elemental, sin embargo, este
técnica aparentemente simple es muy complejo e implica numerosas
problemas técnicos. La utilidad de un método visual reside en la extensa
de fondo de la clásica observación de la Tierra biológica del macrocosmos
al microcosmos. Además, el enfoque morfológico no depende
en suposiciones sobre la naturaleza de la bioquímica extraterrestre.
Hay determinados atributos estructurales, con diversos grados de elaboración y aplicación
ción, no son expresiones de la forma específica en particular, sino de la vida misma.
Una televisión (vidicón) microscopio para la exploración planetaria ha sugerido que
sugeridos por el Dr. Joshua Lederberg de la Universidad de Stanford. La investigación
de esta idea se lleva a cabo en su laboratorio de investigación de instrumentos y en
El laboratorio del Dr. Gerald Soffen en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la Cali-
fornia Institute of Technology. Estos grupos están evaluando los problemas de
utilizando el microscopio como un instrumento de detección de vida.
Atmósfera terrestre y el suelo contienen una multitud de viabilidad o moribundos
organismos microscópicos. Bacterias, algas, hongos, protozoos, y diatomeas son
se encuentran comúnmente. Fragmentos de los organismos y las formas fósiles son también con frecuencia
entre los componentes. Piezas especiales de organismos, tales como semillas, granos de polen
y las esporas, comprenden una fracción importante debido a su capacidad de sur-
sobrevivan al rigurosas condiciones ambientales.
Reconocimiento e identificación de microorganismos al microscopio es a menudo
difícil e incierto, sin embargo, en muchos casos, la morfología característica es
altamente indicativo y concluyente a veces. Forma específica, tamaño, simetría,
propiedades ópticas, características de la superficie, la pigmentación y la intrincada arquitectura interna-
tura se encuentran entre los detalles típicos que han hecho el microscopio útil.
Además de su uso convencional, el microscopio puede ser extendido para llevar a cabo
microespectrofotometría, microhistochemistry y microfluorometry, que
13
14
Detección de vida extraterrestre
que proporcionar información química sobre el objeto o material en el
campo de visión.
El modelo más simple de un microscopio para el uso del espacio se denomina abreviado "
microscopio. "Este es un foco fijo, la retención, de contraste de fase instrumento
Aerosol
a cabo en el
Objetivo
lente
Figura 4. - El microscopio abreviado. Un aerosol de partículas que transportan se inyecta en
el instrumento y se impacta sobre la placa de retención a través de una boquilla implantado en el
condensador lente. La lente del objetivo y la lámpara son fijos en relación con el plano de enfoque.
La muestra se recoge a través de un aspirador de aerosoles de gas que funciona. El instrumento tiene ninguna
partes mecánicas en movimiento.
Los microscopios vidicón
15
que ofrece una solución única para el "depósito" de una muestra de óptica ex
aminación (fig. 4). Una muestra de aerosol se inyecta en el plano de enfoque del
microscopio a través de un orificio en la lente condensadora. La imagen es transmitida
por vidicón. El sistema de lentes observa un campo de 100 ju-ju con 0,5 resolución.
La imagen vidicón, cuando telemetría a la Tierra, se requeriría una gran cantidad de
transmisión de datos, ya que podría tomar horas para enviar una sola imagen. Cuando más
potencia y antenas más grandes están disponibles, y con el manejo de datos especiales tecnología
técnicas, este tiempo puede ser reducido significativamente.
Una idea más compleja fase de desarrollo emplea espectral y espacial
barrido como un criterio para la selección de los objetos de interés. Específico de ultra-
absorción violeta de partículas se lleva a cabo mediante la exploración de microspectrophotom-
tría. Esto ha sido desarrollado para incluir la capacidad de fluorométrico
detectar la fluorescencia primario de compuestos nativos y debido fluorescencia
a los productos formados por reactivos específicos. La técnica de barrido también está siendo
investigados para su uso con manchas biológicas.
Otras áreas se están estudiando son el enfoque automático, los cambios en aumento,
el uso de dispositivos de imagen más sensibles, y una mejor preparación de la muestra
para eliminar la fracción inorgánica.
CAPÍTULO IV
El cromatógrafo de gases
La cromatografía de gases se ha propuesto como un método excelente para detectar
los gases de las atmósferas planetarias y para la identificación química orgánica com-
libras, que son de interés biológico.
Las partes esenciales del cromatógrafo de gases son un tubo largo, o una columna,
que contiene un material en polvo que será absorbido, o se unen, los diferentes gases con
diferentes grados de fuerza y un detector que se coloca en un extremo de la
tubo. Durante un análisis, la muestra desconocida, que generalmente consiste en una
mezcla de gases, es forzado a través de la columna por un gas inerte, o gas portador,
tal como helio o argón. Los gases de la muestra que son más fuertemente
unido al material en el paso a través de la columna más lentamente que los gases
que están débilmente. De esta manera diferentes gases salgan de la columna a
momentos diferentes y están indicadas por el detector. (Véanse las figs. 5 y 6.)
Un cromatógrafo de gases de base para detectar y medir los gases atmosféricos
o para el análisis de compuestos orgánicos de interés biológico se muestra en la figura 6.
En el caso de un análisis de la atmósfera, una muestra de la mezcla atmosférica
se transporta a la SA inyector ^ nple. Un flujo constante de gas portador desde
el tanque de almacenamiento de gas portador se suministra a la columna por el regulador de flujo
y se permite que fluya continuamente antes de la inyección de la muestra. La
muestra se pone entonces en la corriente de gas portador por el inyector de muestras. La
diferentes gases en la mezcla separada a medida que pasan a través de la columna,
con cada gas pasando finalmente a través del detector, y provocando que se producen
una señal eléctrica. La señal es alimentada a un sistema electrónico de donde es
amplificadas y transmitidas a la Tierra.
Bajo condiciones adecuadas, la fuerza de la señal indicará la cantidad
de cada gas (véase la fig. 7). El tipo de gas se determina por la longitud de tiempo
que se tarda en pasar a través de la columna. Los detectores utilizados en cromatografía de gas-
Raphy generalmente detectar cambios en las propiedades físicas del gas portador;
por ejemplo, la conductividad eléctrica o térmica.
17
18
Detección de vida extraterrestre
Pirólisis
horno
Muestra
inyector
Flujo
regulador
Programador
amplificador
manejo de datos
Portador
tanque de gas
Figura 5 -. Cromatógrafo de gas.
Flujo
regulador
Columna
Amplificador
y datos
manipulación
_ Detector
Z = 'escape
Termostato
_ ^ ___-I
Figura 6 -. Diagrama de bloques del cromatógrafo de gases.
Las sustancias biológicas no ocurren normalmente en forma de vapores y por lo tanto no puede
detectarse directamente mediante cromatografía de gases. En el análisis de estos componentes
libras, es necesario convertir los materiales no gaseoso en forma de vapor antes de
El cromatógrafo de gases
19
que pueden ser analizados por cromatografía de gases. Esto se puede hacer de dos maneras.
Una manera consiste en calentar la muestra a temperaturas relativamente bajas, por ejemplo, 100 ° C
a 150 ° C. Con este tratamiento, algunos de los compuestos biológicos pueden ser con-
convertidas a los vapores que pueden ser inyectados en el gas portador y se analizaron en
la forma habitual. Otros compuestos bioquímicos no puede ser vaporizado tan fácilmente
y debe ser calentado a temperaturas más altas. Cuando estas sustancias son
calienta fuertemente sus moléculas se rompen en moléculas más pequeñas, algunas de las
que son gaseosos. Mediante el análisis de estas moléculas más pequeñas en la cromatografía de gases
el gráfico es posible decir cuáles son las sustancias biológicas originales eran. Este
tipo de análisis requiere de una gran cantidad de investigaciones a fin de conocer qué tan grande
moléculas se rompen cuando se calientan a altas temperaturas. La
horno en la figura 6 se utiliza para calentar los compuestos bioquímicos con el fin de convertir
ellos a los gases.
Mediante el uso de cromatógrafos de gases que están diseñados para llevar a cabo una
el análisis de forma automática en las sondas espaciales aterrizaron en la superficie de Marte lo hará
Minutos ■
Figura 7. - Cromatograma típico. Cero es el momento de la inyección. El tiempo en el
escala minutos, para cada pico, es su tiempo de retención, e identifica el gas que pasa a través del
detector. El área bajo cada pico es proporcional a la cantidad de gas.
20 detección de vida extraterrestre
será posible determinar los gases en la atmósfera marciana puede ser im-
importante para Hving organismos. Por ejemplo, las pruebas para el vapor de agua, oxígeno,
dióxido de carbono, nitrógeno y se puede hacer así como para muchos otros gases,
y las muestras de suelo marciano se pueden recoger y se calentó. Si estas muestras
contienen materia orgánica, será posible determinar si las sustancias que
se sabe que son parte de los organismos vivos están presentes. Si las proteínas, nucleico
ácidos, azúcares o sustancias grasos se encuentran, esto sería una fuerte evidencia
que la vida está presente, aunque no sería concluyente. La información
obtenerse a través de cromatografía de gases, en combinación con la información obtenida
a través de otros experimentos, no sólo establecer la presencia de la vida,
pero sería decir si o no la vida era químicamente igual que la terrestre
la vida.
Una de las ventajas destacadas del cromatógrafo de gas es su vice-
fecundidad. Se puede hacer muy complejo o relativamente simple dependiendo
el tipo de análisis deseado y las limitaciones de la misión de la sonda espacial.
Mediante el uso de un sistema que tiene varias columnas y detectores, un instrumento puede
ser diseñado que analizará una amplia variedad de sustancias bioquímicas.
Esto sería deseable si no hay ninguna pista antes de los posibles tipos de orgánica
productos químicos en una mezcla desconocida, como podría ser el caso para una muestra de
El suelo de Marte.
Una ventaja importante segunda es que los resultados del análisis en la separación
de mezclas químicas complejas. Esta característica permite que confirma el análisis
de cada componente por otros métodos, por ejemplo, espectroscopía de masas.
Finalmente, la instrumentación es fácilmente adaptable a la miniaturización y
robustez de la construcción, que es una característica esencial para instrumentos
destinado a realizar el análisis automático a distancia de las sondas espaciales no tripuladas.
Varios instrumentos del modelo se han estudiado para su aplicación a la biológica
la exploración del sistema solar. Estos instrumentos van desde 5 a 14 libras
en peso y son de diversos grados de complejidad. Cromatógrafos de gases
que se pueden analizar las atmósferas planetarias en 10 segundos, se están estudiando, como
así como instrumentos que pueden detectar decenas o cientos de compuestos gaseosos
en un único análisis. Debido a esta versatilidad, los científicos que trabajan
con cromatografía de gases creen que es uno de los métodos más útiles para
la detección de compuestos químicos biológicamente relevantes y los constituyentes
de las atmósferas planetarias.
CAPÍTULO V
El espectrómetro de masas
Aunque la espectrometría de masas, cromatografía de gases HKE, no puede probar la
existencia de la vida, es una herramienta experimental que nos permita aprender mucho
acerca de la química orgánica de Marte.
El enfoque espectrómetro de masas para estudios exobiológica se lleva a cabo
bajo la supervisión del Dr. Klaus Biemann en el Massachusetts Institute of
Tecnología. El Dr. Biemann ha concentrado gran parte de su trabajo experimental
en aminoácidos y péptidos. Este método logra a través de la identificación
los espectros de masas (es decir, la distribución de las masas) de los productos de pirólisis
de las muestras introducidas. En un tipo de instrumento de un aminoácido se calienta
cerca de la fuente de iones. Los fragmentos moleculares producidos de este modo fuera de la vaporizar
muestra y se aceleran en función de sus masas en un electrón múltiples
alicates. La identificación del aminoácido original se basa en la carac-
masas terestic de estos fragmentos.
El espectrómetro de masas es quizás único para la identificación específica de
pequeñas cantidades de compuestos que han sido clasificados por aproximadamente otro
métodos. Aunque no es tan sensible como reacciones de color, absorción ultravioleta
y fluorometría, espectrometría de masas es una herramienta extremadamente versátil y potente
método para identificar compuestos orgánicos. La capacidad de reconocer orgánica
estructuras, independientemente de si tienen o no muestran ningún parecido con la
las moléculas con las que estamos familiarizados en la biología terrestre, podría ser
una importancia crucial para la exploración marciana.
El tamaño de la muestra para los rangos de espectroscopía de masas de unas pocas décimas a unos pocos
millonésima parte de un miligramo. Interpretación espectral se simplifica si este pequeño
muestra no es demasiado complejo. Por lo tanto, algunos preparación de la muestra se requiere,
con la cromatografía de gases es el método preferido para lograr esto.
La espectrometría de masas también puede proporcionar datos sobre la composición de la
atmósfera y la abundancia de las proporciones de los isótopos estables de los elementos de
bajo número atómico. Ambas áreas tienen una importancia evidente para el
exploración biológica de los cuerpos celestes del sistema solar.
21
22
Detección de vida extraterrestre
C, H, CH $ "^ ^ CH COOH
La fenilalanina
{
La tirosina
/
Dicha información
El instrumento
CAPÍTULO VI
segundo. Si usted está parado
Si
23
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70
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CAPÍTULO VII
Estos son
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27
28
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29
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Figura 11.
palabras.
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31
32
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35
36
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Figura 13.
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CAPÍTULO X
Cuando
39
40
Tal
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41
Cuando
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Electrónica
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Figura 14.
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La
El muestreo
organismos.
ácida.
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Esto haría
43
Amplificador
Lámpara
CAPÍTULO XI
actividad. Esto es porque:
1.
2.
3.
4.
historia.
45
46
disolvente.
Electrónica
P.M. tubo
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
Ventana
47
Esto permite una
En primer lugar, el
eliminado.
Figura 18.
Capítulo XII
millas.
En
49
50
Si
Figura 19
Secundario
espejo
Figura 19.
Bibliografía
Capítulo I
Ann.
1963.
Capítulo IV
Naturaleza,
Biochem. Biophys. Res..
Biochem. Biophys. Res..
51
52
Capítulo VI
Capítulo VII
Parte 2.
Phys..
Capítulo IX
Capítulo X
Capítulo XI
Vida
La Universidad de Harvard
Reserva Federal.
Vol.
53
1
54
. .
Concepts for detection of extraterrestrial life
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