Kredit gambar: NASA
Christopher Chyba adalah penyiasat utama pasukan utama Institut SETI Institut Astrobiologi NASA (NAI). Chyba sebelumnya mengetuai Pusat Pengajian Kehidupan di Alam Semesta Institut SETI. Pasukan NAI-nya melakukan pelbagai aktiviti penyelidikan, melihat permulaan kehidupan di Bumi dan kemungkinan kehidupan di dunia lain. Beberapa projek penyelidikan pasukannya akan mengkaji potensi hidup - dan bagaimana seseorang dapat mengesannya - di bulan Jupiter Europa. Editor pengurusan Astrobiology Magazine Henry Bortman baru-baru ini bercakap dengan Chyba mengenai karya ini.
Majalah Astrobiologi: Salah satu bidang yang menjadi tumpuan penyelidikan peribadi anda adalah kemungkinan hidup di bulan Jupiter Europa. Beberapa projek yang dibiayai oleh hibah NAI anda berurusan dengan dunia yang diliputi ais ini.
Christopher Chyba: Betul. Kami berminat dalam interaksi kehidupan dan evolusi planet. Terdapat tiga dunia yang paling menarik dari sudut pandang itu: Bumi, Marikh dan Europa. Dan kami mempunyai beberapa projek yang relevan dengan Europa. Cynthia Phillips adalah peneraju salah satu projek tersebut; pelajar lulusan saya di Stanford, Kevin Hand, mengetuai yang lain; dan Max Bernstein, yang merupakan SETI Institute P.I., adalah peneraju ketiga.
Terdapat dua komponen untuk projek Cynthia. Yang saya rasa sangat menggembirakan adalah apa yang disebutnya "perbandingan perubahan". Itu bermula pada zamannya sebagai rakan siswazah dalam pasukan pencitraan Galileo, di mana dia melakukan perbandingan untuk mencari perubahan permukaan pada bulan-bulan Musytari yang lain, Io, dan dapat memperbanyak perbandingannya untuk memasukkan gambar Io Voyager yang lebih tua.
Kami mempunyai gambar Galileo Io, yang diambil pada akhir 1990-an, dan gambar Voyager Io, yang diambil pada tahun 1979. Jadi ada dua dekad di antara keduanya. Sekiranya anda dapat membuat perbandingan gambar yang setia, maka anda dapat mengetahui tentang apa yang berubah sementara, dapatkan gambaran betapa aktifnya geologi dunia. Cynthia melakukan perbandingan ini untuk Io, kemudian melakukannya untuk ciri-ciri Europa yang jauh lebih halus.
Itu mungkin terdengar seperti tugas yang remeh. Dan untuk ciri-ciri kasar saya rasa memang begitu. Anda hanya melihat gambar dan melihat apakah ada sesuatu yang berubah. Tetapi kerana kamera Voyager sangat berbeza, kerana gambarnya diambil pada sudut pencahayaan yang berbeza daripada gambar Galileo, kerana penapis spektrumnya berbeza, ada pelbagai perkara yang, setelah anda melampaui skala pemeriksaan terbesar, menghasilkan banyak lebih sukar daripada kedengarannya. Cynthia mengambil gambar Voyager lama dan, jika anda mahu, mengubahnya sedekat mungkin menjadi gambar jenis Galileo. Kemudian dia melapisi gambar, sehingga boleh dikatakan, dan melakukan pemeriksaan komputer untuk perubahan geologi.
Ketika dia melakukan ini dengan Europa sebagai sebahagian daripada Ph.D. tesis, dia mendapati bahawa tidak ada perubahan yang dapat dilihat dalam 20 tahun di bahagian-bahagian di Europa yang kami mempunyai gambar dari kedua-dua kapal angkasa. Paling tidak pada resolusi kapal angkasa Voyager - anda terperangkap dengan resolusi terendah, katakan kira-kira dua kilometer per piksel.
Sepanjang tempoh misi Galileo, anda mempunyai lima setengah tahun terbaik. Idea Cynthia adalah bahawa anda lebih cenderung untuk mengesan perubahan ciri yang lebih kecil, dalam perbandingan Galileo-ke-Galileo, pada resolusi yang jauh lebih tinggi yang diberikan oleh Galileo kepada anda, daripada anda bekerja dengan gambar yang diambil 20 tahun tetapi ia memerlukan anda bekerja pada jarak dua kilometer setiap piksel. Jadi dia akan melakukan perbandingan Galileo-ke-Galileo.
Sebab ini menarik dari perspektif astrobiologi adalah bahawa sebarang tanda aktiviti geologi di Europa mungkin memberi kita petunjuk mengenai bagaimana laut dan permukaan berinteraksi. Komponen lain dalam projek Cynthia adalah untuk lebih memahami rangkaian proses yang terlibat dalam interaksi tersebut dan apa implikasi astrobiologi mereka.
PAGI: Anda dan Kevin Hand bekerjasama untuk mengkaji beberapa interaksi kimia yang dipercayai berlaku di Europa. Apa yang akan anda perhatikan secara khusus?
Terdapat sebilangan komponen pekerjaan yang saya lakukan dengan Kevin. Satu komponen berasal dari makalah yang saya dan Kevin dalam Sains pada tahun 2001, yang berkaitan dengan pengeluaran serentak penderma elektron dan akseptor elektron. Kehidupan seperti yang kita ketahui, jika tidak menggunakan cahaya matahari, menjana kehidupannya dengan menggabungkan penderma dan akseptor elektron dan menuai tenaga yang dibebaskan.
Sebagai contoh, kita manusia, seperti haiwan lain, menggabungkan penderma elektron kita, yang berkurang karbon, dengan oksigen, yang merupakan penerima elektron kita. Mikroba, bergantung pada mikroba, boleh menggunakan satu, atau beberapa, dari banyak kemungkinan pasangan pasangan penderma elektron dan akseptor elektron yang berbeza. Saya dan Kevin mencari cara abiotik bahawa pasangan ini dapat dihasilkan di Europa, dengan menggunakan apa yang kita fahami mengenai Europa sekarang. Sebilangan besar dihasilkan melalui tindakan sinaran. Kami akan meneruskan kerjanya dalam simulasi yang lebih terperinci.
Kami juga akan melihat potensi survival biomarker di permukaan Europa. Maksudnya, jika anda berusaha mencari biomarker dari pengorbit, tanpa turun ke permukaan dan menggali, molekul apa yang akan anda cari dan apakah prospek anda untuk benar-benar melihatnya, memandangkan ada yang kuat persekitaran sinaran di permukaan yang perlahan-lahan harus menurunkannya? Mungkin juga tidak lambat. Itu adalah sebahagian daripada apa yang ingin kita fahami. Berapa lama anda boleh mengharapkan biomarker tertentu yang akan menyatakan tentang biologi dapat bertahan di permukaan? Adakah begitu pendek bahawa melihat dari orbit sama sekali tidak masuk akal, atau cukup lama sehingga mungkin berguna?
Itu harus dilipat ke dalam pemahaman tentang pergantian, atau apa yang disebut "dampak berkebun" di permukaan, yang merupakan komponen lain dari kerja saya dengan Cynthia Phillips '. Kevin akan melihatnya dengan melihat analog terestrial.
PAGI: Bagaimana anda menentukan biomarker mana yang akan dikaji?
CC: Terdapat sebatian kimia tertentu yang biasanya digunakan sebagai biomarker pada batuan yang berbalik berbilion tahun di masa lalu. Hopanes, misalnya, dipandang sebagai biomarker dalam kes cyanobacteria. Biomarker ini menahan apa sahaja radiasi latar belakang yang terdapat di batu-batu itu dari pereputan uranium, kalium, dan sebagainya, selama lebih dari dua bilion tahun. Itu memberi kita semacam asas empirikal untuk kelangsungan hidup jenis biomarker tertentu. Kami ingin memahami bagaimana perbandingannya dengan persekitaran radiasi dan pengoksidaan di permukaan Europa, yang akan menjadi lebih keras.
Kedua-dua Kevin dan Max Bernstein akan menyelesaikan soalan itu dengan melakukan simulasi makmal. Max akan memancarkan biomarker yang mengandungi nitrogen pada suhu yang sangat rendah di alat makmalnya, berusaha memahami keberlanjutan biomarker dan bagaimana radiasi mengubahnya.
PAGI: Kerana walaupun biomarker tidak bertahan dalam bentuk semula jadi mereka mungkin berubah menjadi bentuk lain yang dapat dikesan oleh kapal angkasa?
CC: Itu berpotensi berlaku. Atau mereka mungkin berubah menjadi sesuatu yang tidak dapat dibezakan dari latar belakang meteoritik. Maksudnya ialah melakukan eksperimen dan mengetahui. Dan untuk mengetahui jangka masa yang baik.
Itu juga penting untuk alasan lain. Jenis perbandingan daratan yang baru saya sebutkan, sementara saya fikir ia adalah sesuatu yang harus kita ketahui, berpotensi mempunyai had kerana mana-mana molekul organik di permukaan Europa berada dalam persekitaran yang sangat mengoksidakan, di mana oksigen dihasilkan oleh radiasi yang bertindak balas dengan ais. Permukaan Europa mungkin lebih banyak pengoksidaan daripada persekitaran molekul organik yang akan terperangkap di dalam batu di Bumi. Oleh kerana Max akan melakukan eksperimen radiasi ini di dalam ais, dia akan dapat memberi kita simulasi persekitaran permukaan yang baik di Europa.
Sumber Asal: Majalah Astrobiologi
