p Podemos ser capazes de encontrar micróbios no espaço, mas se o fizéssemos, poderíamos dizer o que eram, e que eles estavam vivos? p Este mês o jornal Astrobiologia está publicando uma edição especial dedicada à busca de sinais de vida na lua gelada de Saturno, Enceladus. Incluído está um artigo de Jay Nadeau da Caltech e colegas oferecendo evidências de que uma técnica chamada microscopia holográfica digital, que usa lasers para gravar imagens 3-D, pode ser nossa melhor aposta para detectar micróbios extraterrestres.

p Nenhuma investigação desde o programa Viking da NASA no final dos anos 1970 procurou explicitamente por vida extraterrestre, isto é, para organismos vivos reais. Em vez, o foco tem sido encontrar água. Encélado tem muita água - vale um oceano, escondido sob uma concha de gelo que cobre toda a superfície. Mas mesmo que a vida exista de alguma forma microbiana, a dificuldade para os cientistas na Terra é identificar esses micróbios a uma distância de 790 milhões de quilômetros.

p "É mais difícil distinguir entre um micróbio e uma partícula de poeira do que você pensa, "diz Nadeau, professor pesquisador de engenharia médica e aeroespacial na Divisão de Engenharia e Ciências Aplicadas. "Você tem que diferenciar entre o movimento browniano, que é o movimento aleatório da matéria, e o intencional, movimento autodirigido de um organismo vivo. "

p Enceladus é a sexta maior lua de Saturno, e é 100, 000 vezes menos massivo que a Terra. Como tal, Enceladus tem uma velocidade de escape - a velocidade mínima necessária para um objeto na lua escapar de sua superfície - de apenas 239 metros por segundo. Isso é uma fração da Terra, que é um pouco mais de 11, 000 metros por segundo.

p A minúscula velocidade de escape de Enceladus permite um fenômeno incomum:enormes gêiseres, exalando vapor de água através de rachaduras na concha de gelo da lua, jorram regularmente para o espaço. Quando a sonda de Saturno Cassini voou por Enceladus em 2005, avistou plumas de vapor de água na região do pólo sul, explodindo partículas de gelo a quase 2, 000 quilômetros por hora a uma altitude de quase 500 quilômetros acima da superfície. Os cientistas calcularam que até 250 quilos de vapor d'água eram liberados a cada segundo em cada pluma. Desde aquelas primeiras observações, mais de cem gêiseres foram localizados. Acredita-se que esta água reabasteça o anel E diáfano de Saturno, que de outra forma se dissiparia rapidamente, e foi o assunto de um anúncio recente da NASA descrevendo Enceladus como um "mundo oceânico" que é o mais próximo que a NASA chegou de encontrar um lugar com os ingredientes necessários para a habitabilidade.

p Água explodindo no espaço oferece uma oportunidade rara, disse Nadeau. Embora pousar em um corpo estranho seja difícil e caro, uma opção mais barata e mais fácil seria enviar uma sonda para Encélado e passá-la pelos jatos, onde coletaria amostras de água que poderiam conter micróbios.

p Supondo que uma sonda o fizesse, abriria algumas questões para engenheiros como Nadeau, que estuda micróbios em ambientes extremos. Os micróbios sobreviveriam a uma viagem em um desses jatos? Se então, como uma sonda poderia coletar amostras sem destruir esses micróbios? E se as amostras forem coletadas, como eles poderiam ser identificados como células vivas?

p O problema de procurar micróbios em uma amostra de água é que pode ser difícil identificá-los. "A coisa mais difícil sobre as bactérias é que elas simplesmente não têm muitas características celulares, "Nadeau diz. As bactérias são geralmente em forma de bolhas e sempre minúsculas - menores em diâmetro do que um fio de cabelo." Às vezes, é muito difícil dizer a diferença entre elas e os grãos de areia, "Nadeau diz.

p Algumas estratégias para demonstrar que uma partícula microscópica é na verdade um micróbio vivo envolvem a busca de padrões em sua estrutura ou o estudo de sua composição química específica. Embora esses métodos sejam úteis, eles devem ser usados ​​em conjunto com observações diretas de micróbios potenciais, Nadeau diz.

p "Olhar para padrões e química é útil, mas acho que precisamos dar um passo para trás e procurar características mais gerais dos seres vivos, como a presença de movimento. Isso é, se você vir uma E. coli, você sabe que está vivo - e não, dizer, um grão de areia - por causa da maneira como se move, "diz ela. Em trabalhos anteriores, Nadeau sugeriu que o movimento exibido por muitos organismos vivos poderia ser usado como um mecanismo robusto, bioassinatura independente de química para vida extraterrestre. O movimento dos organismos vivos também pode ser acionado ou intensificado "alimentando" os elétrons dos micróbios e observando-os se tornarem mais ativos.

p Para estudar o movimento de micróbios potenciais das plumas de Enceladus, Nadeau propõe o uso de um instrumento chamado microscópio holográfico digital que foi modificado especificamente para a astrobiologia.

p Na microscopia holográfica digital, um objeto é iluminado com um laser e a luz que reflete no objeto e volta para um detector é medida. Esta luz espalhada contém informações sobre a amplitude (a intensidade) da luz espalhada, e sobre sua fase (uma propriedade separada que pode ser usada para dizer a distância que a luz viajou depois de se espalhar). Com os dois tipos de informação, um computador pode reconstruir uma imagem 3-D do objeto - uma que pode mostrar o movimento em todas as três dimensões.

p "A microscopia holográfica digital permite que você veja e rastreie até mesmo o menor dos movimentos, "Nadeau diz. Além disso, marcando micróbios em potencial com corantes fluorescentes que se ligam a amplas classes de moléculas que provavelmente são indicadores de vida - proteínas, açúcares, lipídios, e ácidos nucléicos - "você pode dizer do que os micróbios são feitos, " ela diz.

p Para estudar a utilidade potencial da tecnologia para analisar amostras extraterrestres, Nadeau e seus colegas obtiveram amostras de água gelada do Ártico, que é esparsamente povoado por bactérias; aqueles que estão presentes tornam-se lentos pelas temperaturas frias.

p Com microscopia holográfica, Nadeau foi capaz de identificar organismos com densidades populacionais de apenas 1, 000 células por mililitro de volume, semelhante ao que existe em alguns dos ambientes mais extremos da Terra, como lagos subglaciais. Para comparação, o oceano aberto contém cerca de 10, 000 células por mililitro e uma lagoa típica pode ter 1-10 milhões de células por mililitro. Esse baixo limite de detecção, juntamente com a capacidade do sistema de testar muitas amostras rapidamente (a uma taxa de cerca de um mililitro por hora) e suas poucas peças móveis, o torna ideal para astrobiologia, Nadeau diz.

p Próximo, a equipe tentará replicar seus resultados usando amostras de outras regiões pobres em micróbios da Terra, como a Antártica.