Bildnachweis: NASA
Christopher Chyba ist der Hauptforscher für das Leitungsteam des SETI-Instituts des NASA Astrobiology Institute (NAI). Chyba leitete früher das Zentrum des SETI-Instituts für das Studium des Lebens im Universum. Sein NAI-Team verfolgt eine breite Palette von Forschungsaktivitäten und untersucht sowohl die Anfänge des Lebens auf der Erde als auch die Möglichkeit des Lebens auf anderen Welten. Mehrere Forschungsprojekte seines Teams werden das Lebenspotential - und wie man es entdecken könnte - auf Jupiters Mond Europa untersuchen. Der geschäftsführende Herausgeber des Astrobiology Magazine, Henry Bortman, sprach kürzlich mit Chyba über diese Arbeit.
Astrobiology Magazine: Einer der Schwerpunkte Ihrer persönlichen Forschung war die Möglichkeit des Lebens auf Jupiters Mond Europa. Einige der von Ihrem NAI-Stipendium finanzierten Projekte befassen sich mit dieser eisbedeckten Welt.
Christopher Chyba: Recht. Wir sind an Wechselwirkungen zwischen Leben und planetarischer Evolution interessiert. Unter diesem Gesichtspunkt sind drei Welten am interessantesten: Erde, Mars und Europa. Und wir haben eine Handvoll Projekte im Gange, die für Europa relevant sind. Cynthia Phillips ist die Leiterin eines dieser Projekte. Mein Student hier in Stanford, Kevin Hand, leitet einen anderen. und Max Bernstein, der ein SETI Institute P.I. ist, ist führend im dritten.
Die Projekte von Cynthia bestehen aus zwei Komponenten. Eine, die ich wirklich aufregend finde, ist das, was sie "Änderungsvergleich" nennt. Dies geht auf ihre Zeit als Absolventin des Galileo-Imaging-Teams zurück, in der sie Vergleiche anstellte, um nach Oberflächenveränderungen an einem anderen Jupitermond, Io, zu suchen, und ihre Vergleiche auf ältere Voyager-Bilder von Io ausweiten konnte.
Wir haben Galileo-Bilder von Io, aufgenommen Ende der 90er Jahre, und wir haben Voyager-Bilder von Io, aufgenommen 1979. Es gibt also zwei Jahrzehnte zwischen den beiden. Wenn Sie die Bilder genau vergleichen können, können Sie erfahren, was sich in der Zwischenzeit geändert hat, und sich ein Bild davon machen, wie geologisch aktiv die Welt ist. Cynthia hat diesen Vergleich für Io durchgeführt und dann für die viel subtileren Merkmale von Europa.
Das mag nach einer trivialen Aufgabe klingen. Und für wirklich grobe Features denke ich, dass es so ist. Sie sehen sich nur die Bilder an und sehen, ob sich etwas geändert hat. Aber da die Voyager-Kamera so unterschiedlich war, da ihre Bilder unter anderen Beleuchtungswinkeln aufgenommen wurden als Galileo-Bilder, da die Spektralfilter unterschiedlich waren, gibt es alle möglichen Dinge, die, sobald Sie den größten Untersuchungsmaßstab überschritten haben, so viel bewirken schwieriger als es klingt. Cynthia nimmt die alten Voyager-Bilder und wandelt sie, wenn Sie so wollen, so genau wie möglich in Bilder vom Typ Galileo um. Dann überlagert sie sozusagen die Bilder und führt eine Computerprüfung auf geologische Veränderungen durch.
Als sie dies mit Europa im Rahmen ihrer Promotion tat. In ihrer These stellte sie fest, dass es in 20 Jahren keine beobachtbaren Veränderungen in den Teilen Europas gab, für die wir Bilder von beiden Raumfahrzeugen haben. Zumindest nicht bei der Auflösung des Voyager-Raumfahrzeugs - Sie haben die niedrigste Auflösung, etwa zwei Kilometer pro Pixel.
Während der Dauer der Galileo-Mission haben Sie höchstens fünfeinhalb Jahre Zeit. Die Idee von Cynthia ist, dass Sie bei einem Galileo-zu-Galileo-Vergleich bei der viel höheren Auflösung, die Galileo Ihnen bietet, eher Änderungen kleinerer Merkmale feststellen als bei der Arbeit mit Bildern, die im Abstand von 20 Jahren aufgenommen wurden, aber erforderlich sind Sie arbeiten mit zwei Kilometern pro Pixel. Also wird sie den Galileo-zu-Galileo-Vergleich durchführen.
Der Grund, warum dies aus astrobiologischer Sicht interessant ist, ist, dass jedes Anzeichen einer geologischen Aktivität auf Europa uns Hinweise darauf geben kann, wie der Ozean und die Oberfläche interagieren. Die andere Komponente des Projekts von Cynthia besteht darin, die Reihe der an diesen Wechselwirkungen beteiligten Prozesse und ihre astrobiologischen Auswirkungen besser zu verstehen.
AM: Sie und Kevin Hand arbeiten zusammen, um einige der chemischen Wechselwirkungen zu untersuchen, von denen angenommen wird, dass sie auf Europa stattfinden. Was genau werden Sie betrachten?
Es gibt eine Reihe von Komponenten meiner Arbeit mit Kevin. Eine Komponente stammt aus einer Arbeit, die Kevin und ich 2001 in Science hatten und die mit der gleichzeitigen Produktion von Elektronendonoren und Elektronenakzeptoren zu tun hat. Das Leben, wie wir es kennen, lebt davon, wenn es kein Sonnenlicht verwendet, indem es Elektronendonoren und -akzeptoren kombiniert und die freigesetzte Energie erntet.
Zum Beispiel kombinieren wir Menschen wie andere Tiere unseren Elektronendonor, der Kohlenstoff reduziert, mit Sauerstoff, der unser Elektronenakzeptor ist. Mikroben können abhängig von der Mikrobe eine oder mehrere von vielen möglichen unterschiedlichen Paaren von Elektronendonoren und Elektronenakzeptoren verwenden. Kevin und ich haben abiotische Wege gefunden, wie diese Paarungen auf Europa hergestellt werden können, wobei wir das verwenden, was wir jetzt über Europa verstehen. Viele davon entstehen durch Strahlung. Wir werden diese Arbeit in viel detaillierteren Simulationen fortsetzen.
Wir werden auch das Überlebenspotential von Biomarkern an der Oberfläche Europas untersuchen. Das heißt, wenn Sie versuchen, Biomarker von einem Orbiter aus zu suchen, ohne an die Oberfläche zu gelangen und zu graben, nach welcher Art von Molekülen würden Sie suchen und welche Aussichten haben Sie, sie tatsächlich zu sehen, da es eine intensive gibt Strahlungsumgebung an der Oberfläche, die sie langsam abbauen sollte? Vielleicht wird es gar nicht so langsam. Das ist ein Teil dessen, was wir verstehen wollen. Wie lange können Sie damit rechnen, dass bestimmte Biomarker, die die Biologie offenbaren, an der Oberfläche überleben? Ist es so kurz, dass ein Blick aus dem Orbit überhaupt keinen Sinn ergibt, oder ist es lang genug, um nützlich zu sein?
Das muss übrigens zu einem Verständnis von Umsatz oder sogenanntem „Impact Gardening“ an der Oberfläche werden, was ein weiterer Bestandteil meiner Arbeit mit Cynthia Phillips ist. Kevin wird das erreichen, indem er sich terrestrische Analoga ansieht.
AM: Wie bestimmen Sie, welche Biomarker untersucht werden sollen?
CC: Es gibt bestimmte chemische Verbindungen, die üblicherweise als Biomarker in Gesteinen verwendet werden, die Milliarden von Jahren in der terrestrischen Vergangenheit zurückreichen. Hopane werden beispielsweise bei Cyanobakterien als Biomarker angesehen. Diese Biomarker hielten über zwei Milliarden Jahre lang jeglicher Hintergrundstrahlung stand, die in diesen Gesteinen durch den Zerfall von eingebautem Uran, Kalium usw. vorhanden war. Dies gibt uns eine Art empirische Grundlage für die Überlebensfähigkeit bestimmter Arten von Biomarkern. Wir wollen verstehen, wie sich das im Vergleich zu der Strahlungs- und Oxidationsumgebung auf der Oberfläche Europas verhält, die viel härter sein wird.
Sowohl Kevin als auch Max Bernstein werden diese Frage durch Laborsimulationen beantworten. Max wird stickstoffhaltige Biomarker bei sehr niedrigen Temperaturen in seinem Laborgerät bestrahlen und versuchen, die Überlebensfähigkeit der Biomarker und deren Veränderung durch Strahlung zu verstehen.
AM: Denn selbst wenn die Biomarker nicht in ihrer ursprünglichen Form überleben, könnten sie sich in eine andere Form verwandeln, die ein Raumschiff erkennen könnte?
CC: Dies ist möglicherweise der Fall. Oder sie werden in etwas umgewandelt, das vom meteoritischen Hintergrund nicht zu unterscheiden ist. Es geht darum, das Experiment durchzuführen und es herauszufinden. Und um einen guten Eindruck von der Zeitskala zu bekommen.
Das wird auch aus einem anderen Grund wichtig sein. Die Art des terrestrischen Vergleichs, die ich gerade erwähnt habe, obwohl ich denke, dass wir dies wissen sollten, hat möglicherweise Grenzen, da sich jedes organische Molekül auf der Oberfläche Europas in einer stark oxidierenden Umgebung befindet, in der der Sauerstoff durch die mit dem Eis reagierende Strahlung erzeugt wird. Die Oberfläche Europas ist wahrscheinlich oxidierender als die Umwelt, die organische Moleküle in einem Gestein auf der Erde gefangen erleben würden. Da Max diese Strahlungsexperimente in Eis durchführen wird, kann er uns eine gute Simulation der Oberflächenumgebung auf Europa geben.
Originalquelle: Astrobiology Magazine
