Изображение предоставлено NASA
Кристофер Чиба является главным исследователем в ведущей команде Института SETI Института Астробиологии НАСА (NAI). Чыба ранее возглавлял Центр изучения жизни во Вселенной Института SETI. Его команда NAI проводит широкий спектр исследовательской деятельности, рассматривая как начало жизни на Земле, так и возможность жизни в других мирах. В нескольких исследовательских проектах его команды будет рассмотрен потенциал жизни - и как можно было бы его обнаружить - на луне Юпитера Европа. Управляющий редактор Astrobiology Magazine Генри Бортман недавно говорил с Чибой об этой работе.
Астробиологический журнал: Одной из областей вашего личного исследования была возможность жизни на Луне Юпитера Европа. Несколько проектов, финансируемых вашим грантом NAI, посвящены этому покрытому льдом миру.
Кристофер Чиба: Правильно. Мы заинтересованы во взаимодействии жизни и планетарной эволюции. Есть три мира, которые наиболее интересны с этой точки зрения: Земля, Марс и Европа. И у нас есть несколько проектов, которые имеют отношение к Европе. Синтия Филлипс является лидером одного из этих проектов; мой аспирант здесь, в Стэнфорде, Кевин Хэнд, возглавляет еще одну; и Макс Бернштейн, который является Институтом SETI P.I., является лидером на третьем месте.
Есть два компонента к проектам Синтии. То, что я считаю действительно захватывающим, это то, что она называет «сравнением изменений». Это восходит к тому времени, когда она работала аспирантом в съемочной группе Галилео, где она делала сравнения, чтобы искать поверхностные изменения на другой из спутников Юпитера, Ио, и смогла расширить свои сравнения, включив в нее более старые снимки Вояджера Ио.
У нас есть изображения Ио Галилео, сделанные в конце 1990-х годов, и у нас есть изображения Ио, сделанные Вояджером в 1979 году. Таким образом, между ними есть два десятилетия. Если вы можете сделать точное сравнение изображений, то вы сможете узнать о том, что изменилось за это время, получить некоторое представление о том, насколько геологически активен мир. Синтия сделала это сравнение для Ио, а затем сделала это для гораздо более тонких черт Европы.
Это может звучать как тривиальная задача. И для действительно грубых особенностей я полагаю, что это так. Вы просто смотрите на изображения и видите, что-то изменилось. Но поскольку камера Voyager была настолько отлична, поскольку ее изображения были получены под разными углами освещения, чем изображения Galileo, поскольку спектральные фильтры отличались, есть много разных вещей, которые, как только вы преодолеете самый большой масштаб исследования, сделают так много сложнее, чем кажется. Синтия берет старые изображения Voyager и, если хотите, преобразует их настолько близко, насколько это возможно, в изображения типа Галилея. Затем она накладывает изображения, так сказать, на компьютер и проверяет геологические изменения.
Когда она сделала это с Европой как часть ее доктора философии. тезис, она нашла, что не было никаких видимых изменений за 20 лет в тех частях Европы, для которых у нас есть изображения с обоих космических аппаратов. По крайней мере, не в разрешении космического корабля Voyager - вы застряли с самым низким разрешением, скажем, около двух километров на пиксель.
За время миссии Galileo у вас будет в лучшем случае пять с половиной лет. Идея Синтии заключается в том, что вы с большей вероятностью обнаружите изменение в меньших объектах в сравнении между Галилеем и Галилео при гораздо более высоком разрешении, которое дает вам Галилео, чем при работе с изображениями, которые были сделаны с интервалом в 20 лет, но для этого требуется вам работать на два километра на пиксель. Поэтому она собирается провести сравнение между Галилеем и Галилеем.
Причина, по которой это интересно с астробиологической точки зрения, заключается в том, что любой признак геологической активности на Европе может дать нам некоторые подсказки о том, как взаимодействуют океан и поверхность. Другой компонент проекта Синтии - лучше понять набор процессов, вовлеченных в эти взаимодействия, и каковы могут быть их астробиологические последствия.
AM: Вы и Кевин Хэнд работаете вместе над изучением некоторых химических взаимодействий, которые, как полагают, происходят в Европе. На что конкретно вы будете смотреть?
Есть ряд компонентов работы, которую я делаю с Кевином. Один компонент вытекает из статьи, которую Кевин и я опубликовали в журнале Science в 2001 году, касающейся одновременного производства доноров электронов и акцепторов электронов. Жизнь, как мы ее знаем, если она не использует солнечный свет, зарабатывает на жизнь путем объединения доноров и акцепторов электронов и сбора выделенной энергии.
Например, мы, люди, как и другие животные, объединяем наш донор электронов, который является восстановленным углеродом, с кислородом, который является нашим акцептором электронов. Микробы, в зависимости от микроба, могут использовать одну или несколько из множества возможных различных пар доноров электронов и акцепторов электронов. Кевин и я находили абиотические способы, которыми эти пары могли быть созданы на Европе, используя то, что мы теперь понимаем о Европе. Многие из них производятся под действием радиации. Мы собираемся продолжить эту работу в гораздо более подробных симуляциях.
Мы также рассмотрим потенциал выживания биомаркеров на поверхности Европы. То есть, если вы пытаетесь искать биомаркеры с орбитального аппарата, не спускаясь на поверхность и не копая, какие молекулы вы бы искали и каковы ваши перспективы на самом деле их увидеть, учитывая, что существует интенсивный радиационная среда на поверхности, которая должна медленно ухудшать их? Может быть, это даже не будет так медленно. Это часть того, что мы хотим понять. Как долго можно ожидать, что определенные биомаркеры, которые будут рассказывать о биологии, выживут на поверхности? Это настолько коротко, что смотреть с орбиты вообще не имеет никакого смысла, или это достаточно долго, чтобы быть полезным?
Это должно быть сведено к пониманию товарооборота или так называемого «садового воздействия» на поверхности, что, кстати, является еще одним компонентом моей работы с Синтией Филлипс ». Кевин добьется этого, посмотрев на земные аналоги.
AM: Как вы определяете, какие биомаркеры изучать?
CC: Существуют определенные химические соединения, которые обычно используются в качестве биомаркеров в породах, которые уходят в прошлое на миллиарды лет в земном прошлом. Гопаны, например, рассматриваются как биомаркеры в случае цианобактерий. Эти биомаркеры противостояли любому фоновому излучению, присутствующему в этих породах, в результате распада включенного урана, калия и т. Д. В течение более двух миллиардов лет. Это дает нам своего рода эмпирическую основу для выживаемости определенных видов биомаркеров. Мы хотим понять, как это соотносится с радиационной и окислительной средой на поверхности Европы, которая будет гораздо жестче.
И Кевин, и Макс Бернштейн ответят на этот вопрос, выполнив лабораторные симуляции. Макс будет облучать азотсодержащие биомаркеры при очень низких температурах в своем лабораторном аппарате, пытаясь понять выживаемость биомаркеров и то, как радиация меняет их.
AM: Потому что, даже если биомаркеры не выживут в своей первоначальной форме, они могут превратиться в другую форму, которую может обнаружить космический корабль?
CC: Это потенциально так. Или они могут превратиться в нечто, неотличимое от метеоритного фона. Дело в том, чтобы провести эксперимент и выяснить. И чтобы получить представление о масштабе времени.
Это будет важно и по другой причине. Вид земного сравнения, который я только что упомянул, хотя я думаю, что это то, что мы должны знать, потенциально имеет пределы, потому что любая органическая молекула на поверхности Европы находится в сильно окисляющейся среде, где кислород образуется в результате излучения, реагирующего со льдом. Поверхность Европы, вероятно, является более окислительной, чем органические молекулы, которые могли бы попасть в каменную породу на Земле. Поскольку Макс будет проводить эти радиационные эксперименты на льду, он сможет дать нам хорошую симуляцию поверхностной среды на Европе.
Первоначальный источник: Astrobiology Magazine
