Bildkredit: NASA
Christopher Chyba är den huvudsakliga utredaren för SETI-institutets ledarteam vid NASAs astrobiologiska institut (NAI). Chyba var tidigare chef för SETI-institutets centrum för studier av livet i universum. Hans NAI-team bedriver ett brett spektrum av forskningsaktiviteter och tittar på både livets början på jorden och möjligheten att leva i andra världar. Flera av hans teams forskningsprojekt kommer att undersöka potentialen för liv - och hur man kan gå till upptäckt av det - på Jupiters mån Europa. Astrobiology Magazines chefredaktör Henry Bortman talade nyligen med Chyba om detta arbete.
Astrobiology Magazine: Ett av fokusområdena för din personliga forskning har varit möjligheten att leva på Jupiters mån Europa. Flera av de projekt som finansieras av din NAI-bidrag handlar om denna istäckta värld.
Christopher Chyba: Höger. Vi är intresserade av interaktioner mellan liv och planetutveckling. Det finns tre världar som är mest intressanta ur denna synvinkel: Jorden, Mars och Europa. Och vi har en handfull projekt som är relevanta för Europa. Cynthia Phillips är ledare för ett av dessa projekt; min gradstudent här på Stanford, Kevin Hand, leder en annan; och Max Bernstein, som är ett SETI Institute P.I., är en ledare på den tredje.
Det finns två komponenter i Cynthias projekt. En som jag tycker är riktigt spännande är vad hon kallar "förändringsjämförelse." Det går tillbaka till hennes dagar då hon var doktorand i Galileo-avbildningsteamet, där hon gjorde jämförelser för att leta efter ytförändringar på en annan av Jupiters månar, Io, och kunde utvidga sina jämförelser till att inkludera äldre Voyager-bilder av Io.
Vi har Galileo-bilder av Io, tagna i slutet av 1990-talet, och vi har Voyager-bilder av Io, tagna 1979. Så det finns två decennier mellan de två. Om du kan göra en trogen jämförelse av bilderna, kan du lära dig om vad som har förändrats under tiden, få en känsla av hur geologiskt aktiv världen är. Cynthia gjorde denna jämförelse för Io, sedan gjorde den för de mycket mer subtila funktionerna i Europa.
Det kan låta som en triviell uppgift. Och för riktigt grova funktioner antar jag att det är. Du tittar bara på bilderna och ser om något har förändrats. Men eftersom Voyager-kameran var så annorlunda, eftersom dess bilder togs i olika belysningsvinklar än Galileo-bilder, eftersom spektralfilterna var annorlunda, finns det alla möjliga saker som, när du har gått utöver den största undersökningsskalan, gör så mycket svårare än det låter. Cynthia tar de gamla Voyager-bilderna och om du vill förvandlar de dem så nära som man kan till bilder av Galileo-typ. Sedan lägger hon över bilderna, så att säga, och gör en datorkontroll för geologiska förändringar.
När hon gjorde detta med Europa som en del av sin doktorsexamen. avhandlingen fann hon att det inte fanns några observerbara förändringar på 20 år på de delar av Europa som vi har bilder för från båda rymdskeppet. Åtminstone inte i upplösningen för rymdskeppet Voyager - du har fastnat med den lägsta upplösningen, säg ungefär två kilometer per pixel.
Under Galileo-uppdraget har du i bästa fall fem och ett halvt år. Cynthias idé är att du mer sannolikt kommer att upptäcka förändringar i mindre funktioner, i en Galileo-till-Galileo-jämförelse, med den mycket högre upplösning som Galileo ger dig, än att du arbetade med bilder som togs från varandra med 20 år men som kräver du arbetar med två kilometer per pixel. Så hon kommer att göra Galileo-till-Galileo-jämförelsen.
Anledningen till att detta är intressant ur ett astrobiologiskt perspektiv är att alla tecken på geologisk aktivitet på Europa kan ge oss några ledtrådar om hur havet och ytan interagerar. Den andra komponenten i Cynthias projekt är att bättre förstå sviten med processer som är involverade i dessa interaktioner och vad deras astrobiologiska konsekvenser kan ha.
AM: Du och Kevin Hand arbetar tillsammans för att studera några av de kemiska interaktioner som tros äga rum på Europa. Vad specifikt kommer du att titta på?
Det finns ett antal komponenter i det arbete jag gör med Kevin. En komponent härrör från ett papper som Kevin och jag hade i Science 2001, vilket har att göra med samtidig produktion av elektrondonatorer och elektronacceptorer. Livet som vi känner det, om det inte använder solljus, lever sitt liv genom att kombinera elektrondonatorer och acceptorer och skörda den frigjorda energin.
Till exempel kombinerar vi människor, liksom andra djur, vår elektrondonator, som är reducerat kol, med syre, som är vår elektronacceptor. Beroende på mikroben kan mikrober använda en, eller flera, av många möjliga olika parningar av elektrondonatorer och elektronacceptorer. Kevin och jag hittade abiotiska sätt att dessa parningar skulle kunna produceras på Europa, med det vi förstår om Europa nu. Många av dessa produceras genom strålning. Vi kommer att fortsätta det arbetet i mycket mer detaljerade simuleringar.
Vi kommer också att titta på överlevnadspotentialen för biomarkörer på Europas yta. Det vill säga, om du försöker leta efter biomarkörer från en orbiter, utan att komma ner till ytan och gräva, vilken typ av molekyler skulle du leta efter och vad är dina möjligheter att faktiskt se dem, med tanke på att det finns en intensiv strålningsmiljö vid ytan som långsamt ska försämra dem? Det kanske inte ens går så långsamt. Det är en del av vad vi vill förstå. Hur länge kan du förvänta dig att vissa biomarkörer som skulle vara uppenbara om biologi att överleva på ytan? Är det så kort att det inte är vettigt att titta från omloppsbana eller är det tillräckligt länge att det kan vara användbart?
Det måste fällas in till en förståelse av omsättningen, eller så kallad “impact trädgårdsarbete” på ytan, som är en annan del av mitt arbete med Cynthia Phillips ”, förresten. Kevin kommer till det genom att titta på markanaloger.
AM: Hur bestämmer du vilka biomarkörer som ska studeras?
CC: Det finns vissa kemiska föreningar som vanligtvis används som biomarkörer i stenar som går tillbaka miljarder år i det jordiska förflutna. Hopanes ses till exempel som biomarkörer när det gäller cyanobakterier. Dessa biomarkörer tålade oavsett bakgrundsstrålning som fanns i dessa stenar från förfallet av införlivat uran, kalium och så vidare i över två miljarder år. Det ger oss en slags empirisk baslinje för överlevnad hos vissa typer av biomarkörer. Vi vill förstå hur det kan jämföras med strålnings- och oxidationsmiljön på Europas yta, vilket kommer att bli mycket tuffare.
Både Kevin och Max Bernstein kommer att få efter den frågan genom att göra laboratoriesimuleringar. Max kommer att bestråla kväveinnehållande biomarkörer vid mycket låga temperaturer i sin laboratorieutrustning och försöka förstå biomarkörernas överlevnad och hur strålning förändrar dem.
AM: För även om biomarkörerna inte överlever i sin ursprungliga form kan de omvandlas till en annan form som ett rymdskepp kan upptäcka?
CC: Det är potentiellt fallet. Eller så kan de omvandlas till något som inte kan skiljas från meteoritisk bakgrund. Poängen är att göra experimentet och ta reda på det. Och för att få en god känsla av tidsskalan.
Det kommer också att vara viktigt av en annan anledning. Den typ av markjämförelse som jag just nämnde, även om jag tror att det är något vi borde veta, har potentiellt gränser eftersom varje organisk molekyl på ytan av Europa befinner sig i en mycket oxiderande miljö, där syret produceras av strålningen som reagerar med isen. Europas yta är antagligen mer oxiderande än miljön som organiska molekyler skulle uppleva fångade i en sten på jorden. Eftersom Max kommer att göra dessa strålningsexperiment i is, kommer han att kunna ge oss en bra simulering av ytmiljön på Europa.
Originalkälla: Astrobiology Magazine
