Bildekreditt: NASA
Christopher Chyba er hovedetterforsker for SETI Institute-teamet til NASAs astrobiologiske institutt (NAI). Chyba ledet tidligere SETI-instituttets senter for studier av livet i universet. NAI-teamet hans driver med et bredt spekter av forskningsaktiviteter, og ser på både livets begynnelse på jorden og muligheten for liv i andre verdener. Flere av teamets forskningsprosjekter vil undersøke potensialet for liv - og hvordan man kan gjøre for å oppdage det - på Jupiters måne Europa. Astrobiology Magazines administrerende redaktør Henry Bortman snakket nylig med Chyba om dette arbeidet.
Astrobiology Magazine: Et av fokusområdene for din personlige forskning har vært muligheten for liv på Jupiters måne Europa. Flere av prosjektene som er finansiert av NAI-stipendet, omhandler denne isbelagte verdenen.
Christopher Chyba: Ikke sant. Vi er interessert i interaksjoner mellom liv og planetarisk utvikling. Det er tre verdener som er mest interessante fra det synspunktet: Jorden, Mars og Europa. Og vi har en håndfull prosjekter som er relevante for Europa. Cynthia Phillips er leder for et av disse prosjektene; min gradstudent her på Stanford, Kevin Hand, leder en annen; og Max Bernstein, som er et SETI Institute P.I., er leder på den tredje.
Det er to komponenter til Cynthias prosjekter. En som jeg synes er veldig spennende, er det hun kaller "endringssammenligning." Det går tilbake til hennes dager med å være utdannet person i Galileo-bildeteamet, der hun gjorde sammenligninger for å se etter overflateforandringer på en annen av Jupiters måner, Io, og klarte å utvide sammenligningene til å omfatte eldre Voyager-bilder av Io.
Vi har Galileo-bilder av Io, tatt på slutten av 1990-tallet, og vi har Voyager-bilder av Io, tatt i 1979. Så det er to tiår mellom de to. Hvis du kan gjøre en trofast sammenligning av bildene, kan du lære om hva som har endret seg i mellomtiden, få en viss følelse av hvor geologisk aktiv verden er. Cynthia gjorde denne sammenligningen for Io, og gjorde det for de mye mer subtile trekkene i Europa.
Det kan høres ut som en triviell oppgave. Og for virkelig grove funksjoner antar jeg at det er. Du ser bare på bildene og ser om noe er endret. Men siden Voyager-kameraet var så annerledes, siden bildene ble tatt i forskjellige lysvinkler enn Galileo-bilder, siden spektralfiltrene var forskjellige, er det alle slags ting som, når du først kommer over den største undersøkelsesskalaen, gjør så mye vanskeligere enn det høres ut. Cynthia tar de gamle Voyager-bildene og omformer dem så nært man kan til bilder av galileo-type. Så legger hun over bildene, så å si, og gjør en datamaskinsjekk for geologiske endringer.
Da hun gjorde dette med Europa som en del av sin doktorgrad. avhandling, fant hun at det ikke var noen observerbare endringer på 20 år på de delene av Europa som vi har bilder til fra begge romfartøyene. I hvert fall ikke ved oppløsningen til Voyager-romfartøyet - du sitter fast med den laveste oppløsningen, si omtrent to kilometer per piksel.
I løpet av Galileo-oppdraget har du i beste fall fem og et halvt år. Cynthias ide er at det er mer sannsynlig at du oppdager endring i mindre funksjoner, i en Galileo-til-Galileo-sammenligning, med den mye høyere oppløsningen som Galileo gir deg, enn at du jobbet med bilder som ble tatt med 20 års mellomrom, men som krever du skal jobbe med to kilometer per piksel. Så hun kommer til å gjøre Galileo-til-Galileo-sammenligningen.
Årsaken til at dette er interessant fra et astrobiologisk perspektiv, er at ethvert tegn på geologisk aktivitet på Europa kan gi oss noen ledetråder om hvordan havet og overflaten samvirker. Den andre komponenten i Cynthias prosjekt er å bedre forstå pakken med prosesser som er involvert i disse interaksjonene og hva deres astrobiologiske implikasjoner kan ha.
ER: Du og Kevin Hand jobber sammen for å studere noen av de kjemiske interaksjonene som antas å finne sted på Europa. Hva vil du spesielt se på?
Det er en rekke komponenter i arbeidet jeg gjør med Kevin. En komponent stammer fra et papir som Kevin og jeg hadde i Science i 2001, som har å gjøre med samtidig produksjon av elektrondonorer og elektronakseptorer. Livet slik vi kjenner det, hvis det ikke bruker sollys, tjener det ved å kombinere elektrondonorer og akseptorer og høste den frigjorte energien.
For eksempel, vi mennesker, som andre dyr, kombinerer vår elektron donor, som er redusert karbon, med oksygen, som er vår elektronakseptor. Avhengig av mikroben kan mikrober bruke en, eller flere, av mange mulige forskjellige paringer av elektrondonorer og elektronakseptorer. Kevin og jeg fant abiotiske måter at disse sammenkoblingene kunne produseres på Europa ved å bruke det vi forstår om Europa nå. Mange av disse produseres gjennom virkningen av stråling. Vi kommer til å fortsette det arbeidet i mye mer detaljerte simuleringer.
Vi skal også se på overlevelsespotensialet til biomarkører på Europas overflate. Det vil si, hvis du prøver å lete etter biomarkører fra en orbiter, uten å komme ned til overflaten og grave, hva slags molekyler ville du se etter og hva er utsiktene dine for å faktisk se dem, gitt at det er en intens strålingsmiljø på overflaten som sakte skal forringe dem? Kanskje det ikke engang går så tregt. Det er en del av det vi ønsker å forstå. Hvor lenge kan du forvente at visse biomarkører som vil være åpenbarende om biologi, skal overleve på overflaten? Er det så kort at å se fra bane ikke gir mening i det hele tatt, eller er det lenge nok til at det kan være nyttig?
Det må brettes til en forståelse av omsetning, eller såkalt “impact hagearbeid” på overflaten, som for øvrig er en annen del av mitt arbeid med Cynthia Phillips. Kevin vil komme til det ved å se på jordanaloger.
ER: Hvordan bestemmer du hvilke biomarkører du skal studere?
CC: Det er visse kjemiske forbindelser som ofte brukes som biomarkører i bergarter som går milliarder av år tilbake i bakken. Hopanes blir for eksempel sett på som biomarkører når det gjelder cyanobakterier. Disse biomarkørene tålte uansett bakgrunnsstråling som var til stede i disse bergartene fra forfallet av innarbeidet uran, kalium og så videre, i over to milliarder år. Det gir oss en slags empirisk baseline for overlevelsesevne for visse typer biomarkører. Vi ønsker å forstå hvordan det kan sammenlignes med strålings- og oksidasjonsmiljøet på overflaten av Europa, som kommer til å bli mye tøffere.
Både Kevin og Max Bernstein kommer til å komme etter det spørsmålet ved å gjøre laboratoriesimuleringer. Max skal bestråle nitrogenholdige biomarkører ved veldig lave temperaturer i laboratorieutstyret sitt, og prøve å forstå biomarkørens overlevelsesevne og hvordan stråling endrer dem.
ER: For selv om biomarkørene ikke overlever i sin opprinnelige form, kan de bli forvandlet til en annen form som et romfartøy kunne oppdage?
CC: Det er potensielt tilfelle. Eller de kan bli konvertert til noe som ikke kan skilles fra meteorittisk bakgrunn. Poenget er å gjøre eksperimentet og finne ut av det. Og for å få en god følelse av tidsskalaen.
Det kommer til å være viktig av en annen grunn også. Den typen landlig sammenligning jeg nettopp nevnte, selv om jeg tror det er noe vi bør vite, potensielt har grenser fordi ethvert organisk molekyl på overflaten av Europa er i et sterkt oksiderende miljø, der oksygenet blir produsert av strålingen som reagerer med isen. Europas overflate er sannsynligvis mer oksiderende enn miljøet organiske molekyler vil oppleve fanget i en stein på jorden. Siden Max vil gjøre disse stråleeksperimentene i is, vil han kunne gi oss en god simulering av overflatemiljøet på Europa.
Originalkilde: Astrobiology Magazine
