Кредит зображення: NASA
Крістофер Чиба - головний слідчий для керівної команди інституту SETI Інституту астробіології НАСА (NAI). Чиба раніше очолював Центр Інституту SETI з вивчення життя у Всесвіті. Його команда NAI проводить широкий спектр науково-дослідних заходів, дивлячись як на початок життя на Землі, так і на можливість життя в інших світах. Кілька дослідницьких проектів його команди вивчатимуть потенціал для життя - і як можна було б виявити його - на місяці Європи Юпітера. Керуючий редактор журналу Astrobiology Генрі Бортман нещодавно поговорив з Чибою про цю роботу.
Журнал з астробіології: Одним із напрямків, у якому ви зосереджуєтесь на ваших особистих дослідженнях, була можливість життя на місяці Європи Юпітера. Кілька проектів, що фінансуються за рахунок гранту NAI, стосуються цього крижаного світу.
Крістофер Чиба: Правильно. Нас цікавлять взаємодії життя та планетарної еволюції. Є три світи, які найбільш цікаві з цієї точки зору: Земля, Марс та Європа. І у нас є декілька проектів, які стосуються Європи. Сінтія Філіпс - керівник одного з таких проектів; мій студент, тут, у Стенфорді, Кевін Хенд, очолює ще одного; і Макс Бернштейн, який є інститутом SETI P.I., є третім лідером.
У проектах Сінтії є два компоненти. Я вважаю, що це дуже цікаво - це те, що вона називає "порівняння змін". Це відноситься до часів перебування випускника в команді зображень "Галілео", де вона проводила порівняння, щоб шукати зміни поверхні в іншому з лун Юпітера, Іо, і змогла розширити свої порівняння, щоб включити старіші зображення Вояджера Іо.
У нас є зображення Галілео Іо, зроблені в кінці 1990-х, і у нас є зображення Вояджера Іо, зняті в 1979 році. Отже, між ними є два десятиліття. Якщо ви зможете виконати вірне порівняння зображень, то ви можете дізнатися про зміни, що відбулися в проміжку часу, зрозуміти, наскільки геологічно активний світ. Синтія зробив це порівняння для Іо, потім зробив це для набагато більш тонких рис Європи.
Це може здатися тривіальним завданням. І по-справжньому грубі риси, я думаю, це так. Ви просто подивіться на зображення і побачите, чи щось змінилося. Але оскільки камера Вояджера була настільки різною, оскільки її знімки були зроблені під різними кутами освітлення, ніж зображення Галілео, оскільки спектральні фільтри були різними, є всілякі речі, які, як тільки ви потрапляєте за межі найбільшої шкали дослідження, роблять стільки важче, ніж це звучить. Синтія знімає старі образи Вояджера і, якщо хочете, перетворює їх як можна ближче до зображень типу Галілео. Потім вона накладає зображення, так би мовити, і робить комп'ютер перевірку на геологічні зміни.
Коли вона зробила це з Europa у рамках свого доктора наук. У дисертації вона встановила, що в тих частинах Європи, за якими ми маємо зображення з обох космічних кораблів, протягом 20 років не спостерігалось змін. Принаймні, не в роздільній здатності космічного корабля Voyager - ви застрягли з найнижчою роздільною здатністю, скажімо, близько двох кілометрів на піксель.
Протягом тривалості місії "Галілео" у вас в кращому випадку п’ять з половиною років. Ідея Сінтії полягає в тому, що ви, швидше за все, виявите зміни в менших можливостях, порівнявши Галілео-Галілео, при набагато більшій роздільній здатності, яку дає вам Галілей, ніж ви працювали із зображеннями, знятими на 20 років, але які вимагають ви працюєте на двох кілометрах на піксель. Отже, вона збирається зробити порівняння Галілео-Галілео.
Причина, що це цікаво з астробіологічної точки зору, полягає в тому, що будь-які ознаки геологічної активності на Європі можуть дати нам деякі підказки про взаємодію океану та поверхні. Інший компонент проекту Сінтії - це краще зрозуміти набір процесів, пов'язаних із цими взаємодіями, та які їх астробіологічні наслідки можуть бути.
AM: Ви та Кевін Хенд працюєте разом, щоб вивчити деякі хімічні взаємодії, які, як вважається, мають місце в Європі. Що конкретно ви будете дивитись?
Існує ряд компонентів роботи, яку я роблю з Кевіном. Один компонент пов'язаний з документом, який ми з Кевіном мали в науці в 2001 році, що пов'язане з одночасним виробництвом донорів електронів і акцепторів електронів. Життя, як ми його знаємо, якщо не використовує сонячне світло, заробляє на життя, поєднуючи донори та акцептори електронів та збираючи звільнену енергію.
Наприклад, ми, люди, як і інші тварини, поєднуємо наш донор електронів, який є зниженим вуглецем, з киснем, який є нашим акцептором електронів. Мікроби, залежно від мікроба, можуть використовувати один або декілька можливих різних пар донорів електронів та акцепторів електронів. Ми з Кевіном знаходили абіотичні способи створення цих пар у Європі, використовуючи те, що ми зараз розуміємо про Європу. Багато з них утворюються завдяки дії радіації. Ми продовжимо цю роботу в більш детальних моделюваннях.
Ми також розглянемо потенціал виживання біомаркерів на поверхні Європи. Тобто, якщо ви намагаєтеся шукати біомарки з орбіти, не опускаючись на поверхню та копаючи, які саме молекули ви б шукали та які у вас перспективи їх фактичного бачення, враховуючи, що існує інтенсивний радіаційне середовище на поверхні, яке повинно їх повільно руйнувати? Можливо, це навіть не буде таким повільним. Це частина того, що ми хочемо зрозуміти. Як довго ви можете сподіватися, що певні біомарки, які будуть відкритими для біології, виживуть на поверхні? Це так коротко, що дивитись з орбіти взагалі не має сенсу, або це досить довго, що може бути корисним?
Це, до речі, має бути складено для розуміння обороту, або так званого «садівничого впливу», що є ще одним компонентом моєї роботи з Сінтією Філіпс. Кевін досягає цього, переглядаючи наземні аналоги.
AM: Як визначити, які біомаркери вивчати?
CC: Існують певні хімічні сполуки, які зазвичай використовуються як біомаркерів у гірських породах, що сягають мільярдів років у земне минуле. Наприклад, гопани розглядаються як біомарки у разі ціанобактерій. Ці біомаркерів витримували будь-яке фонове випромінювання в цих породах від розпаду закладеного урану, калію тощо протягом більше двох мільярдів років. Це дає нам своєрідну емпіричну базу для життєздатності певних видів біомаркерів. Ми хочемо зрозуміти, як це порівнювати з середовищем радіації та окислення на поверхні Європи, яке буде набагато суворішим.
І Кевін, і Макс Бернштейн після цього питання зможуть дістатись лабораторними моделюваннями. Макс буде випромінювати азотовмісні біомарки при дуже низьких температурах у своєму лабораторному апараті, намагаючись зрозуміти живучість біомаркерів і те, як їх випромінювання змінює.
AM: Тому що навіть якщо біомарки не виживуть у первісному вигляді, вони можуть перетворитися на іншу форму, яку космічний корабель міг би виявити?
CC: Це потенційно так. Або вони можуть перетворитися на щось, що не відрізняється від метеоритного фону. Сенс у тому, щоб зробити експеримент і з’ясувати. І щоб добре зрозуміти часовий масштаб.
Це буде важливо і з іншої причини. Я щойно згадував наземне порівняння, хоча я думаю, що це щось, що ми маємо знати, потенційно має обмеження, оскільки будь-яка органічна молекула на поверхні Європи знаходиться в сильно окислювальному середовищі, де кисень отримується від випромінювання, що реагує з льодом. Поверхня Європи, ймовірно, більше окислюється, ніж органічні молекули навколишнього середовища, відчуваються в пастці на Землі. Оскільки Макс буде робити ці експерименти з радіацією на льоду, він зможе дати нам хороше моделювання поверхневого середовища на Європі.
Оригінальне джерело: Журнал з астробіології
