Kuvan luotto: NASA
Christopher Chyba on NASA: n Astrobiologiainstituutin (NAI) SETI-instituutin johtoryhmän päätutkija. Chyba johti aiemmin SETI-instituutin maailmankaikkeuden elämän tutkimuksen keskusta. Hänen NAI-tiiminsä harjoittaa monenlaista tutkimustoimintaa, jossa tarkastellaan sekä elämän alkua Maapallolla että elämän mahdollisuutta muissa maailmoissa. Useat hänen tiiminsä tutkimusprojektit tutkivat elämän potentiaalia - ja miten sen löytäminen voisi edetä - Jupiterin kuussa Europa. Astrobiology Magazine -lehden päätoimittaja Henry Bortman puhui hiljattain Chyba'n kanssa tästä työstä.
Astrobiology Magazine: Yksi henkilökohtaisen tutkimuksen painopistealueista on ollut elämän mahdollisuus Jupiterin kuussa Euroopassa. Useat NAI-apurahasi rahoittamista hankkeista koskevat tätä jäätä peittävää maailmaa.
Christopher Chyba: Oikea. Olemme kiinnostuneita elämän ja planeettakehityksen vuorovaikutuksesta. On kolme maailmaa, jotka ovat mielenkiintoisimpia tältä kannalta: Maa, Mars ja Europa. Ja meillä on käynnissä kourallinen projekteja, jotka ovat merkityksellisiä Euroopalle. Cynthia Phillips on yhden näistä hankkeista johtaja; Grad-opiskelijani täällä Stanfordissa, Kevin Hand, johtaa toista; ja Max Bernstein, joka on SETI Institute P.I., on johtaja kolmannella sijalla.
Cynthian hankkeissa on kaksi komponenttia. Mielestäni todella jännittävä on se, jota hän kutsuu ”muutosvertailuksi”. Se juontaa juurensa hänen päiviinään, jolloin hän oli valmistunut Galileo-kuvankäsittelytieteen tiimiksi, missä hän teki vertailuja etsiäkseen pintamuutoksia toiseen Jupiterin kuukaudesta, Io, ja pystyi laajentamaan vertailunsa sisältämään vanhempia Voyager-kuvia Iosta.
Meillä on Galileo-kuvia Iosta, jotka on otettu 1990-luvun lopulla, ja meillä on Voyager-kuvia Iosta, jotka on otettu vuonna 1979. Joten näiden kahden välillä on kaksi vuosikymmentä. Jos pystyt vertaamaan kuvia uskollisesti, voit oppia siitä, mitä väliaikaisesti on muuttunut, saada käsityksen siitä, kuinka geologisesti aktiivinen maailma on. Cynthia teki tämän vertailun Ion kanssa, sitten teki sen paljon hienovaraisemmille Europa-ominaisuuksille.
Se saattaa kuulostaa triviaaliselta tehtävältä. Ja todella karkeiden ominaisuuksien suhteen luulen, että se on. Katsot vain kuvia ja katso onko jokin muuttunut. Mutta koska Voyager-kamera oli niin erilainen, koska sen kuvat on otettu eri valaisukulmista kuin Galileo-kuvia, koska spektrisuodattimet olivat erilaisia, on kaikenlaisia asioita, jotka ylittäessään suurimman tutkimusasteikon tekevät niin paljon vaikeampaa kuin miltä kuulostaa. Cynthia ottaa vanhat Voyager-kuvat ja muuntaa ne tarvittaessa Galileo-tyyppisiksi kuvina niin tarkasti kuin mahdollista. Sitten hän peittää kuvat niin sanotusti, ja tarkistaa tietokoneella geologisten muutosten varalta.
Kun hän teki tämän Europan kanssa osana hänen tohtorinsa Opinnäytetyön perusteella hän totesi, ettei 20 vuoteen ole tapahtunut havaittavissa olevia muutoksia niissä Europa-osissa, joille meillä on kuvia molemmista avaruuksista. Ainakin ei Voyager-avaruusaluksen resoluutiolla - olet kiinni pienimmällä resoluutiolla, sanoen noin kaksi kilometriä pikseliä kohti.
Galileo-operaation ajan sinulla on parhaimmillaan viisi ja puoli vuotta. Cynthian idea on, että havaitset todennäköisemmin pienten ominaisuuksien muutoksen Galileo-Galileo-vertailussa paljon korkeammalla tarkkuudella, jonka Galileo antaa sinulle, kuin työskentelit kuvien kanssa, jotka otettiin 20 vuoden välein, mutta jotka vaativat voit työskennellä kahdella kilometrillä pikseliä kohti. Joten hän aikoo tehdä Galileo-Galileo-vertailun.
Syy, joka on mielenkiintoinen astrobiologisesta näkökulmasta, on se, että mikä tahansa merkki geologisesta toiminnasta Euroopassa saattaa antaa meille joitain vihjeitä valtameren ja pinnan vuorovaikutuksesta. Cynthian projektin toinen osa on ymmärtää paremmin noihin vuorovaikutuksiin liittyviä prosesseja ja niiden astrobiologisia vaikutuksia.
OLEN: Sinä ja Kevin Hand työskentelet yhdessä tutkiaksesi joitain kemiallisia vuorovaikutuksia, joiden uskotaan tapahtuvan Euroopassa. Mitä erityisesti aiot tarkastella?
Työssäni, jota teen Kevinin kanssa, on joukko komponentteja. Yksi komponentti on peräisin paperista, joka Kevinillä ja minulla oli Science: ssä vuonna 2001, ja joka liittyy elektronien luovuttajien ja elektronien vastaanottajien samanaikaiseen tuotantoon. Elämä sellaisena kuin tiedämme, jos se ei käytä auringonvaloa, saa elantonsa yhdistämällä elektronien luovuttajia ja vastaanottajia ja keräämällä vapautuneen energian.
Esimerkiksi me ihmiset, kuten muut eläimet, yhdistämme elektronidonorin, joka on pelkistetty hiili, happea kanssa, joka on elektroni-vastaanottajamme. Mikrobit voivat mikrobista riippuen käyttää yhtä tai useampaa monista mahdollisista erilaisista elektronidonorien ja elektroniakseptorien pareista. Kevin ja minä löysimme abioottisia tapoja, joilla nämä pariliitokset voitaisiin tuottaa Europa-sivustossa käyttämällä sitä, mitä ymmärrämme nyt Euroopasta. Monet näistä tuotetaan säteilyn vaikutuksesta. Jatkamme tätä työtä paljon yksityiskohtaisemmissa simulaatioissa.
Aiomme myös tarkastella biomarkkereiden selviytymismahdollisuuksia Euroopan pinnalla. Toisin sanoen, jos yrität etsiä biomarkkereita kiertoradalta, nousematta alas pintaan ja kaivaamatta, millaisia molekyylejä etsisit ja mitkä ovat mahdollisuutesi nähdä ne tosiasiallisesti, koska siellä on voimakasta säteilyympäristö pinnalla, jonka pitäisi heikentää niiden hajoamista? Ehkä se ei edes ole niin hidasta. Se on osa sitä, mitä haluamme ymmärtää. Kuinka kauan voit odottaa tiettyjen biologiaa paljastavien biomarkkereiden selviävän pinnalla? Onko se niin lyhyt, että kiertoradalta katsominen ei ole mitään järkeä vai onko tarpeeksi pitkä, että siitä voisi olla hyötyä?
Se on taitettava ymmärrykseksi liikevaihdosta tai ns. Pintapuutarhakäytöstä, joka on muuten myös osa työtäni Cynthia Phillipsin kanssa. Kevin pääsee asiaan tarkastelemalla maanpäällisiä analogeja.
OLEN: Kuinka määrität mitä biomarkkereita tutkia?
CC: On tiettyjä kemiallisia yhdisteitä, joita käytetään yleisesti biomarkkereina kiveissä, jotka menevät takaisin miljardeja vuosia maanpäälliseen menneisyyteen. Esimerkiksi hopaneja pidetään biomarkkereina sinileväbakteerien tapauksessa. Nämä biomarkkerit siettivät mitä tahansa taustasäteilyä, joka oli läsnä näissä kivissä sisällytetyn uraanin, kaliumin ja niin edelleen hajoamisen jälkeen, yli kahden miljardin vuoden ajan. Se antaa meille eräänlaisen empiirisen lähtökohdan tietyntyyppisten biomarkkereiden säilymiselle. Haluamme ymmärtää, kuinka sitä verrataan Europain pinnan säteily- ja hapettumisympäristöön, josta tulee paljon ankarampi.
Sekä Kevin että Max Bernstein tulevat vastaamaan kysymykseen tekemällä laboratoriosimulaatioita. Max säteilee typpeä sisältäviä biomarkkereita hyvin alhaisissa lämpötiloissa laboratoriolaitteessaan, yrittäen ymmärtää biomarkkereiden säilyvyyttä ja kuinka säteily muuttaa niitä.
OLEN: Koska vaikka biomarkkerit eivät selviä alkuperäisessä muodossaan, ne saattavat muuttua toiseen muotoon, jonka avaruusalus voisi havaita?
CC: Näin voi olla. Tai he saattavat muuttua jotain, joka ei eroa meteoritisesta taustasta. Asia on tehdä kokeilu ja selvittää. Ja saada hyvä käsitys aikataulusta.
Se tulee olemaan tärkeä myös muusta syystä. Sellaisella maanpäällisellä vertailulla, jonka juuri mainitsin, vaikka se on mielestäni jotain, jonka meidän pitäisi tietää, on potentiaalisesti rajoituksia, koska kaikki orgaaniset molekyylit, jotka sijaitsevat Euroopan pinnalla, ovat voimakkaasti hapettavassa ympäristössä, jossa hapen tuottaa jäätä reagoivassa säteilyssä. Euroopan pinta on todennäköisesti hapettavampi kuin ympäristö, jonka orgaaniset molekyylit koettaisivat jäävänsä kiinni maan päällä. Koska Max tekee näitä säteilykokeita jäässä, hän voi antaa meille hyvän simulaation Europa-alueen pintaympäristöstä.
Alkuperäinen lähde: Astrobiology Magazine
