Um instrumento altamente sensível captou fortes sinais de biofluorescência de organismos fossilizados que morreram há milhões de anos. De acordo com seus desenvolvedores, o novo Compact Color Biofinder seria igualmente útil para detectar sinais de vida em outros corpos planetários e, portanto, poderia desempenhar um papel crítico em futuras missões da NASA e outras agências espaciais.
Materiais biológicos como aminoácidos, proteínas, lipídios e até rochas sedimentares emitem sinais de biofluorescência que podem ser detectados usando câmeras especiais. O Compact Color Biofinder, desenvolvido pela Anupam Misra do Instituto Hawai'i de Geofísica e Planetologia no Escola de Ciências e Tecnologia do Oceano e da Terra UH Manoa (SOEST), melhora essas câmeras mais antigas, detectando pequenas quantidades de bio-resíduos que se agarram à rocha. Ele também pode trabalhar a uma distância de vários metros e escanear grandes áreas rapidamente.
“A primeira versão do Biofinder foi feita usando um detector ICCD [dispositivo de carga acoplada intensificada] sensível grande”, diz Misra. “Como os sinais deste instrumento eram muito fortes, pensei que uma câmera CMOS colorida menor poderia ser usada. Graças aos detectores CMOS sensíveis e com pouca luz disponíveis hoje, isso agora é possível.”
Princípio de funcionamento simples
O princípio de funcionamento do Biofinder é simples, diz Misra Mundo da física. Toda biofluorescência tem um tempo de vida muito curto de menos de 20 nanossegundos, então o sistema primeiro ilumina uma área usando um feixe de laser pulsado expandido com uma largura de pulso de alguns nanossegundos. A câmera CMOS então tira uma imagem de fluorescência usando o menor tempo de exposição (1 µs para o presente detector). O sistema aguarda o próximo pulso de laser para repetir a medição.
“Nosso laser dispara 20 pulsos de laser em um segundo”, explica Misra. “Portanto, o sistema leva 20 quadros de imagem por segundo e roda na velocidade do vídeo.” Os limites de detecção estão abaixo dos níveis de ppm a uma distância alvo de um metro, acrescenta.
Detecção de bio-resíduos em fósseis de peixes
Em seu trabalho, que detalham em Natureza relatórios científicos, Misra e colegas estudaram bio-resíduos em fósseis de peixes do Formação do Rio Verde, que data da era Eoceno 56-33.9 milhões de anos atrás. Eles descobriram que os fósseis ainda contêm quantidades consideráveis de resíduos, o que implica que essa matéria orgânica não foi totalmente substituída por minerais no processo de fossilização, mesmo depois de tanto tempo.
A equipe apoiou as descobertas das imagens de fluorescência do Biofinder com medições usando uma variedade de outras técnicas, incluindo espectroscopias Raman e espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier de reflexão total atenuada (ATR-FIR), microscopia eletrônica de varredura (SEM), espectroscopia de raios-X de dispersão de energia (SEM-EDS) e microscopia de imagem com vida útil de fluorescência (FLIM).
Os resultados confirmam que os resíduos biológicos podem sobreviver milhões de anos, diz Misra, e que a imagem de biofluorescência é eficaz na detecção desses resíduos em tempo real.
“Crítico em futuras missões da NASA”
A busca por vida – seja ela existente ou extinta – em outros planetas é um dos principais objetivos das missões de exploração planetária, e os pesquisadores esperam que sua tecnologia um dia se torne parte de missões projetadas para procurar biomarcadores em mundos distantes. De fato, eles agora estão se candidatando para qualificar seu espaço de instrumentos.
'Detecção mútua' melhorará a busca por civilizações extraterrestres
“Se o Biofinder fosse montado em um rover em Marte ou em outro planeta, seríamos capazes de escanear rapidamente grandes áreas para detectar evidências de vida passada, mesmo que o organismo fosse pequeno, difícil de ver com nossos olhos e morto por muitos milhões de anos”, diz Misra. “Prevemos que as imagens de fluorescência serão críticas em futuras missões da NASA para detectar orgânicos e a existência de vida em outros corpos planetários”.
A coautora do estudo, Sonia J Rowley, acrescenta que as capacidades do Biofinder também seriam importantes para a NASA. Programa de Proteção Planetária, que visa detectar contaminantes como micróbios da Terra em espaçonaves de saída, bem como quaisquer riscos biológicos extraterrestres que possam fazer a viagem de volta.
