Billedkredit: NASA
Christopher Chyba er den vigtigste efterforsker for SETI Institute's team af NASA Astrobiology Institute (NAI). Chyba var tidligere leder af SETI Institute's Center for Study of Life in the Universe. Hans NAI-team forfølger en bred vifte af forskningsaktiviteter, der ser på både livets begyndelse på Jorden og muligheden for liv i andre verdener. Flere af hans teams forskningsprojekter vil undersøge potentialet for liv - og hvordan man kan gå til at opdage det - på Jupiters måne Europa. Astrobiology Magazines administrerende redaktør Henry Bortman talte for nylig med Chyba om dette arbejde.
Astrobiology Magazine: Et af fokusområderne for din personlige forskning har været muligheden for liv på Jupiters måne Europa. Flere af de projekter, der finansieres af dit NAI-tilskud, handler med denne isdækkede verden.
Christopher Chyba: Højre. Vi er interesseret i interaktioner mellem liv og planetarisk udvikling. Der er tre verdener, der er mest interessante ud fra dette synspunkt: Jorden, Mars og Europa. Og vi har en håndfuld projekter, der er relevante for Europa. Cynthia Phillips er leder af et af disse projekter; min gradstuderende her i Stanford, Kevin Hand, leder en anden; og Max Bernstein, der er et SETI Institute P.I., er førende på den tredje.
Der er to komponenter til Cynthias projekter. En, som jeg synes er virkelig spændende, er, hvad hun kalder "ændringssammenligning." Det går tilbage til hendes dage, hvor hun var kandidatuddannet i Galileo-billeddannelsesteamet, hvor hun foretog sammenligninger for at se efter overfladeforandringer på en anden af Jupiters måner, Io, og var i stand til at udvide hendes sammenligninger til også at omfatte ældre Voyager-billeder af Io.
Vi har Galileo-billeder af Io, taget i slutningen af 1990'erne, og vi har Voyager-billeder af Io, taget i 1979. Så der er to årtier mellem de to. Hvis du kan foretage en trofast sammenligning af billederne, kan du lære om, hvad der er ændret i mellemtiden, få en fornemmelse af, hvor geologisk aktiv verden er. Cynthia gjorde denne sammenligning for Io, derefter gjorde den for de meget mere subtile træk i Europa.
Det lyder måske som en triviel opgave. Og for virkelig grove funktioner antager jeg, at det er. Du ser bare på billederne og ser, om noget er ændret. Men da Voyager-kameraet var så anderledes, da dets billeder blev taget i forskellige lysvinkler end Galileo-billeder, da spektralfiltrene var forskellige, er der alle mulige ting, der når du kommer ud over den største undersøgelsesskala, gør så meget vanskeligere end det lyder. Cynthia tager de gamle Voyager-billeder og transformerer dem, hvis du vil, så tæt som man kan til billeder af Galileo-typen. Derefter overlejrer hun billederne, så at sige, og kontrollerer en computer for geologiske ændringer.
Da hun gjorde dette med Europa som en del af sin ph.d. afhandling, fandt hun, at der ikke var nogen observerbare ændringer i 20 år på de dele af Europa, som vi har billeder til fra begge rumfartøjer. I det mindste ikke i opløsningen på Voyager-rumfartøjet - du sidder fast med den laveste opløsning, siger ca. to kilometer pr. Pixel.
I løbet af Galileo-missionen har du i bedste fald fem og et halvt år. Cynthias idé er, at det er mere sandsynligt, at du vil opdage ændringer i mindre funktioner i en Galileo-til-Galileo-sammenligning i den meget højere opløsning, som Galileo giver dig, end du arbejdede med billeder, der blev taget med 20 års mellemrum, men som kræver du arbejder med to kilometer pr. pixel. Så hun vil sammenligne Galileo-til-Galileo.
Årsagen til at dette er interessant set fra et astrobiologisk perspektiv er, at ethvert tegn på geologisk aktivitet på Europa kan give os nogle ledetråde om, hvordan havet og overfladen interagerer. Den anden komponent i Cynthias projekt er bedre at forstå pakken med processer, der er involveret i disse interaktioner, og hvad deres astrobiologiske implikationer kan have.
ER: Du og Kevin Hand arbejder sammen for at studere nogle af de kemiske interaktioner, der antages at finde sted på Europa. Hvad specifikt vil du se på?
Der er en række komponenter i det arbejde, jeg laver med Kevin. Én komponent stammer fra et papir, som Kevin og jeg havde i Science i 2001, hvilket har at gøre med den samtidige produktion af elektrondonorer og elektronacceptorer. Livet som vi kender det, hvis det ikke bruger sollys, lever det ved at kombinere elektrondonorer og acceptorer og høste den frigjorte energi.
For eksempel kombinerer vi mennesker som andre dyr vores elektron donor, som er reduceret kulstof, med ilt, som er vores elektronacceptor. Afhængigt af mikroben kan mikrober anvende en eller flere af mange mulige forskellige parringer af elektrondonorer og elektronacceptorer. Kevin og jeg fandt abiotiske måder, hvorpå disse parringer kunne produceres på Europa ved hjælp af det, vi forstår om Europa nu. Mange af disse produceres gennem virkning af stråling. Vi vil fortsætte det arbejde i meget mere detaljerede simuleringer.
Vi vil også se på biomarkørers overlevelsespotentiale på Europas overflade. Det vil sige, hvis du prøver at lede efter biomarkører fra en orbiter, uden at komme ned til overfladen og grave, hvilken slags molekyler ville du kigge efter, og hvad er dine muligheder for faktisk at se dem, i betragtning af at der er en intens strålingsmiljø på overfladen, der langsomt skal nedbryde dem? Måske vil det ikke engang være så langsomt. Det er en del af det, vi vil forstå. Hvor længe kan du forvente, at visse biomarkører, der vil være åbenbarende om biologi, overlever på overfladen? Er det så kort, at kigning fra kredsløb overhovedet ikke giver mening, eller er det længe nok til at det kan være nyttigt?
Det skal foldes sammen til en forståelse af omsætningen eller såkaldt “impact gardening” på overfladen, som for øvrig er en anden del af mit arbejde med Cynthia Phillips. Kevin vil få det ved at se på jordanaloger.
ER: Hvordan bestemmer du, hvilke biomarkører der skal studeres?
CC: Der er visse kemiske forbindelser, der ofte bruges som biomarkører i klipper, der går milliarder af år tilbage i den jordiske fortid. Hopanes betragtes for eksempel som biomarkører i tilfælde af cyanobakterier. Disse biomarkører modstod uanset baggrundstråling, der var til stede i disse klipper fra forfaldet af inkorporeret uran, kalium og så videre i over to milliarder år. Det giver os en slags empirisk basis for overlevelsesevne for visse typer biomarkører. Vi vil forstå, hvordan det kan sammenlignes med strålings- og oxidationsmiljøet på overfladen af Europa, som vil blive meget hårdere.
Både Kevin og Max Bernstein kommer efter dette spørgsmål ved at lave laboratoriesimuleringer. Max vil bestråle nitrogenholdige biomarkører ved meget lave temperaturer i sit laboratorieapparat og forsøge at forstå biomarkørernes overlevelsesevne og hvordan stråling ændrer dem.
ER: For selvom biomarkørerne ikke overlever i deres oprindelige form, kan de muligvis omdannes til en anden form, som et rumfartøj kunne registrere?
CC: Det er potentielt tilfældet. Eller så bliver de muligvis omdannet til noget, der ikke kan skelnes fra meteoritisk baggrund. Pointen er at gøre eksperimentet og finde ud af det. Og for at få en god fornemmelse af tidsskalaen.
Det bliver også vigtigt af en anden grund. Den slags terrestriske sammenligning, som jeg netop nævnte, mens jeg synes, det er noget, vi skal vide, har potentielt grænser, fordi ethvert organisk molekyle på overfladen af Europa er i et meget oxiderende miljø, hvor iltet produceres af strålingen, der reagerer med isen. Europas overflade er sandsynligvis mere oxiderende end miljøet organiske molekyler ville opleve fanget i en klippe på Jorden. Da Max vil udføre disse stråleeksperimenter i is, vil han være i stand til at give os en god simulering af overflademiljøet på Europa.
Original kilde: Astrobiology Magazine
