Źródło zdjęcia: NASA
Christopher Chyba jest głównym badaczem w zespole wiodącym Instytutu SETI Instytutu Astrobiologii NASA (NAI). Chyba poprzednio kierowała Centrum Badań Życia we Wszechświecie Instytutu SETI. Jego zespół NAI prowadzi szeroki zakres działań badawczych, analizując zarówno początki życia na Ziemi, jak i możliwość życia na innych światach. Kilka projektów badawczych jego zespołu zbada potencjał życia - i sposób, w jaki można go wykryć - na księżycu Jowisza w Europie. Henry Bortman, redaktor naczelny magazynu Astrobiology, niedawno rozmawiał z Chyba o tej pracy.
Astrobiology Magazine: Jednym z obszarów twoich osobistych badań była możliwość życia na księżycu Jowisza w Europie. Kilka projektów finansowanych z dotacji NAI dotyczy tego pokrytego lodem świata.
Christopher Chyba: Dobrze. Interesują nas interakcje życia i ewolucji planet. Istnieją trzy światy, które są najciekawsze z tego punktu widzenia: Ziemia, Mars i Europa. Mamy też kilka projektów związanych z Europą. Cynthia Phillips jest liderem jednego z tych projektów; mój student, tutaj w Stanford, Kevin Hand, kieruje innym; a Max Bernstein, który jest SETI Institute P.I., jest liderem na trzecim miejscu.
Istnieją dwa elementy projektów Cynthii. Uważam, że naprawdę ekscytujące jest to, co nazywa „zmianą porównania”. To sięga jej czasów, gdy była absolwentką zespołu ds. Obrazowania Galileo, gdzie dokonywała porównań w celu znalezienia zmian powierzchniowych w innym księżycu Jowisza, Io, i była w stanie rozszerzyć swoje porównania, aby uwzględnić starsze zdjęcia Io z Voyagera.
Mamy zdjęcia Io z Galileo, wykonane pod koniec lat 90., i zdjęcia Io z Voyagera, wykonane w 1979 roku. Są więc dwie dekady między nimi. Jeśli potrafisz wiernie porównać obrazy, możesz dowiedzieć się, co zmieniło się w międzyczasie, dowiedzieć się, jak geologicznie aktywny jest świat. Cynthia zrobiła to porównanie dla Io, a następnie zrobiła to dla znacznie bardziej subtelnych cech Europy.
To może brzmieć jak trywialne zadanie. I w przypadku naprawdę obrzydliwych cech, tak mi się wydaje. Wystarczy spojrzeć na zdjęcia i sprawdzić, czy coś się zmieniło. Ale ponieważ aparat Voyager był tak inny, ponieważ jego zdjęcia były robione pod różnymi kątami oświetlenia niż obrazy Galileo, ponieważ filtry spektralne były różne, istnieją różne rzeczy, które po przekroczeniu największej skali badania sprawiają, że tyle trudniejsze niż się wydaje. Cynthia robi stare zdjęcia z Voyagera i, jeśli chcesz, przekształca je tak dokładnie, jak to tylko możliwe, w obrazy typu Galileo. Potem nakłada obrazy, że tak powiem, i sprawdza komputer pod kątem zmian geologicznych.
Kiedy zrobiła to z Europą w ramach swojego doktoratu. Teza odkryła, że w ciągu 20 lat nie zaobserwowano żadnych zmian w tych częściach Europy, dla których mamy obrazy z obu statków kosmicznych. Przynajmniej nie w rozdzielczości statku kosmicznego Voyager - utkniesz z najniższą rozdzielczością, powiedzmy około dwóch kilometrów na piksel.
W czasie misji Galileo masz co najwyżej pięć i pół roku. Pomysł Cynthii polega na tym, że bardziej prawdopodobne jest wykrycie zmiany w mniejszych obiektach, w porównaniu Galileo-Galileo, przy znacznie wyższej rozdzielczości, którą daje Galileo, niż podczas pracy ze zdjęciami wykonanymi w odstępie 20 lat, ale które wymagają do pracy z prędkością dwóch kilometrów na piksel. Więc zrobi porównanie Galileo z Galileo.
Jest to interesujące z astrobiologicznego punktu widzenia, ponieważ wszelkie oznaki aktywności geologicznej w Europie mogą dać nam wskazówki na temat interakcji oceanu z powierzchnią. Innym elementem projektu Cynthia jest lepsze zrozumienie zestawu procesów zaangażowanych w te interakcje i ich konsekwencji astrobiologicznych.
JESTEM: Ty i Kevin Hand pracujesz razem, aby zbadać niektóre interakcje chemiczne, które prawdopodobnie mają miejsce w Europie. Na co konkretnie będziesz patrzeć?
Istnieje wiele elementów pracy, którą wykonuję z Kevinem. Jeden element pochodzi z pracy, którą Kevin i ja napisaliśmy w Science w 2001 r., Która dotyczy jednoczesnej produkcji donorów elektronów i akceptorów elektronów. Życie, jakie znamy, jeśli nie wykorzystuje światła słonecznego, zarabia na życie, łącząc donorów i akceptorów elektronów oraz gromadząc wyzwoloną energię.
Na przykład my ludzie, podobnie jak inne zwierzęta, łączymy naszego dawcę elektronów, którym jest zredukowany węgiel, z tlenem, który jest naszym akceptorem elektronów. Drobnoustroje, w zależności od drobnoustroju, mogą wykorzystywać jedną lub kilka spośród wielu możliwych różnych par donorów elektronów i akceptorów elektronów. Kevin i ja szukaliśmy abiotycznych sposobów, aby stworzyć te pary w Europie, korzystając z tego, co teraz rozumiemy na temat Europy. Wiele z nich powstaje w wyniku działania promieniowania. Będziemy kontynuować tę pracę w znacznie bardziej szczegółowych symulacjach.
Przyjrzymy się również potencjałowi przeżycia biomarkerów na powierzchni Europy. To znaczy, jeśli próbujesz szukać biomarkerów z orbitera, nie schodząc na powierzchnię i nie kopiąc, jakiego rodzaju cząsteczek byś szukał i jakie są twoje szanse na ich zobaczenie, biorąc pod uwagę, że jest intensywny środowisko promieniowania na powierzchni, które powinno powoli je degradować? Może nawet nie będzie tak wolno. To część tego, co chcemy zrozumieć. Jak długo można oczekiwać, że niektóre biomarkery, które byłyby odkrywcze w biologii, przetrwałyby na powierzchni? Czy jest tak krótki, że patrzenie z orbity w ogóle nie ma sensu, czy jest wystarczająco długi, aby był przydatny?
Trzeba to złożyć w zrozumienie obrotu lub tak zwanego „ogrodnictwa uderzeniowego” na powierzchni, które, nawiasem mówiąc, jest kolejnym składnikiem mojej pracy z Cynthią Phillips. Kevin będzie na to patrzył, patrząc na analogi naziemne.
JESTEM: Jak określić, które biomarkery należy badać?
CC: Istnieją pewne związki chemiczne, które są powszechnie stosowane jako biomarkery w skałach, które sięgają miliardów lat wstecz w przeszłości ziemskiej. Na przykład Hopany są uważane za biomarkery w przypadku sinic. Te biomarkery wytrzymywały promieniowanie tła obecne w tych skałach od rozpadu wbudowanego uranu, potasu i tak dalej przez ponad dwa miliardy lat. To daje nam rodzaj empirycznej podstawy przeżycia niektórych rodzajów biomarkerów. Chcemy zrozumieć, jak to wygląda w porównaniu do środowiska promieniowania i utleniania na powierzchni Europy, która będzie znacznie trudniejsza.
Zarówno Kevin, jak i Max Bernstein odpowiedzą na to pytanie, wykonując symulacje laboratoryjne. Max będzie napromieniowywać biomarkery zawierające azot w bardzo niskich temperaturach w swoim aparacie laboratoryjnym, starając się zrozumieć przeżywalność biomarkerów i sposób, w jaki promieniowanie je zmienia.
JESTEM: Bo nawet jeśli biomarkery nie przetrwają w swojej oryginalnej formie, mogą zostać przekształcone w inną formę, którą statek kosmiczny może wykryć?
CC: Tak może być. Lub mogą zostać przekształcone w coś, co jest nie do odróżnienia od tła meteorologicznego. Chodzi o to, aby wykonać eksperyment i dowiedzieć się. I żeby dobrze zrozumieć skalę czasu.
Będzie to ważne również z innego powodu. Tego rodzaju porównanie naziemne, o którym właśnie wspomniałem, chociaż myślę, że powinniśmy to wiedzieć, potencjalnie ma ograniczenia, ponieważ każda cząsteczka organiczna na powierzchni Europy znajduje się w wysoce utleniającym środowisku, w którym tlen powstaje w wyniku promieniowania reagującego z lodem. Powierzchnia Europy jest prawdopodobnie bardziej utleniająca niż środowisko, w którym molekuły organiczne mogłyby zostać uwięzione w skale na Ziemi. Ponieważ Max będzie przeprowadzał te eksperymenty z promieniowaniem w lodzie, będzie w stanie dać nam dobrą symulację środowiska powierzchni w Europie.
Oryginalne źródło: Astrobiology Magazine
