Tín dụng hình ảnh: NASA
Christopher Chyba là nhà điều tra chính cho nhóm lãnh đạo Viện SETI của Viện Sinh học Sinh học NASA (NAI). Chyba trước đây đứng đầu Trung tâm nghiên cứu của Viện SETI về nghiên cứu sự sống trong vũ trụ. Nhóm NAI của anh ta đang theo đuổi một loạt các hoạt động nghiên cứu, xem xét cả sự khởi đầu của cuộc sống trên Trái đất và khả năng sống ở các thế giới khác. Một số trong các dự án nghiên cứu của nhóm của ông sẽ kiểm tra tiềm năng của sự sống - và cách người ta có thể phát hiện ra nó - trên mặt trăng Europa của Sao Mộc. Tạp chí quản lý Astrobiology Tạp chí quản lý Henry Bortman gần đây đã nói chuyện với Chyba về công việc này.
Tạp chí sinh học: Một trong những lĩnh vực trọng tâm của nghiên cứu cá nhân của bạn là khả năng có sự sống trên Sao Mộc Europa moon. Một số dự án được tài trợ bởi thỏa thuận tài trợ NAI của bạn với thế giới phủ đầy băng này.
Christopher Chyba: Đúng. Chúng tôi quan tâm đến sự tương tác của sự sống và sự tiến hóa của hành tinh. Có ba thế giới thú vị nhất theo quan điểm đó: Trái đất, Sao Hỏa và Europa. Và chúng tôi có một số ít các dự án có liên quan đến Europa. Cynthia Phillips là người lãnh đạo của một trong những dự án đó; học sinh tốt nghiệp của tôi ở Stanford, Kevin Hand, đứng đầu một người khác; và Max Bernstein, người từ một Viện SETI P.I., là người lãnh đạo thứ ba.
Có hai thành phần cho các dự án Cynthia. Một điều mà tôi nghĩ là thực sự thú vị là những gì cô ấy gọi là so sánh thay đổi. Điều đó quay trở lại thời còn là cộng tác viên tốt nghiệp của nhóm hình ảnh Galileo, nơi cô đã so sánh để tìm kiếm sự thay đổi bề mặt trên các mặt trăng khác của Jupiter, Io, và có thể mở rộng các so sánh của mình để đưa vào hình ảnh Io Voyager cũ hơn.
Chúng ta có những hình ảnh Galileo về Io, được chụp vào cuối những năm 1990 và chúng ta có những hình ảnh Voyager về Io, được chụp vào năm 1979. Vì vậy, có hai thập kỷ giữa hai người. Nếu bạn có thể so sánh trung thực các hình ảnh, thì bạn có thể tìm hiểu về những gì mà Thay đổi trong thời gian tạm thời, hiểu được mức độ hoạt động của địa chất thế giới. Cynthia đã thực hiện so sánh này cho Io, sau đó thực hiện nó cho các tính năng tinh tế hơn nhiều của Europa.
Điều đó có vẻ như một nhiệm vụ tầm thường. Và đối với các tính năng thực sự thô tôi cho rằng nó là. Bạn chỉ cần nhìn vào các hình ảnh và xem nếu có gì đó thay đổi. Nhưng vì máy ảnh Voyager rất khác biệt, vì hình ảnh của nó được chụp ở các góc ánh sáng khác với hình ảnh Galileo, vì các bộ lọc quang phổ khác nhau, nên có tất cả mọi thứ, một khi bạn vượt qua phạm vi kiểm tra lớn nhất, hãy làm cho nó thật nhiều khó khăn hơn âm thanh. Cynthia lấy các hình ảnh Voyager cũ và, nếu bạn muốn, sẽ biến chúng gần giống như người ta có thể thành hình ảnh kiểu Galileo. Sau đó, cô phủ lên các hình ảnh, có thể nói và kiểm tra máy tính để thay đổi địa chất.
Khi cô làm điều này với Europa như một phần của bằng tiến sĩ của cô. Luận án, cô thấy rằng không có thay đổi nào có thể quan sát được trong 20 năm trên những phần đó của Europa mà chúng ta có hình ảnh từ cả hai tàu vũ trụ. Ít nhất không phải ở độ phân giải của tàu vũ trụ Voyager - bạn có thể bị mắc kẹt với độ phân giải thấp nhất, khoảng hai km mỗi pixel.
Trong suốt thời gian thực hiện nhiệm vụ Galileo, bạn đã có được năm năm rưỡi tốt nhất. Ý tưởng của Cynthia là bạn có nhiều khả năng phát hiện sự thay đổi trong các tính năng nhỏ hơn, trong so sánh Galileo-Galileo, ở độ phân giải cao hơn nhiều mà Galileo mang lại cho bạn, so với khi bạn làm việc với các hình ảnh cách nhau 20 năm nhưng điều đó đòi hỏi bạn làm việc ở hai km mỗi pixel. Vì vậy, cô ấy sẽ thực hiện so sánh Galileo-to-Galileo.
Lý do điều này thú vị từ góc độ sinh vật học là vì bất kỳ dấu hiệu nào của hoạt động địa chất trên Europa có thể cho chúng ta một số manh mối về cách đại dương và bề mặt tương tác. Thành phần khác của dự án Cynthia, là để hiểu rõ hơn về bộ quy trình liên quan đến các tương tác đó và ý nghĩa sinh học của chúng có thể là gì.
LÀ: Bạn và Kevin Hand đang hợp tác để nghiên cứu một số tương tác hóa học được cho là đang diễn ra trên Europa. Cụ thể bạn sẽ nhìn vào cái gì?
Có một số thành phần của công việc tôi làm với Kevin. Một thành phần bắt nguồn từ một bài báo mà Kevin và tôi đã có trong Khoa học năm 2001, liên quan đến việc sản xuất đồng thời các nhà tài trợ điện tử và chấp nhận điện tử. Cuộc sống như chúng ta biết, nếu nó không sử dụng ánh sáng mặt trời, kiếm sống bằng cách kết hợp các nhà tài trợ và người nhận điện tử và thu hoạch năng lượng giải phóng.
Ví dụ, con người chúng ta, giống như các động vật khác, kết hợp nhà tài trợ điện tử của chúng ta, đó là giảm carbon, với oxy, là chất nhận điện tử của chúng ta. Các vi khuẩn, tùy thuộc vào vi khuẩn, có thể sử dụng một hoặc một vài trong số nhiều cặp chất cho điện tử và chất nhận điện tử khác nhau. Kevin và tôi đang tìm những cách phi sinh học mà những cặp đôi này có thể được sản xuất trên Europa, sử dụng những gì chúng ta hiểu về Europa bây giờ. Nhiều trong số này được sản xuất thông qua tác động của bức xạ. Chúng tôi sẽ tiếp tục công việc đó trong các mô phỏng chi tiết hơn nhiều.
Chúng tôi cũng sẽ xem xét tiềm năng sinh tồn của các dấu ấn sinh học trên bề mặt Europa Europa. Điều đó có nghĩa là, nếu bạn đang cố gắng tìm kiếm dấu ấn sinh học từ một quỹ đạo, mà không đi xuống bề mặt và đào, bạn sẽ tìm loại phân tử nào và triển vọng của bạn để thực sự nhìn thấy chúng là gì, cho rằng có một cường độ cao môi trường bức xạ ở bề mặt nào nên từ từ làm suy giảm chúng? Có lẽ nó đã thắng được ngay cả khi chậm như vậy. Đó là một phần của những gì chúng ta muốn hiểu. Bao lâu bạn có thể mong đợi một số dấu ấn sinh học nhất định sẽ được tiết lộ về sinh học để tồn tại trên bề mặt? Có phải nó quá ngắn đến nỗi nhìn từ quỹ đạo không có ý nghĩa gì cả, hay nó đủ dài để nó có thể hữu ích?
Điều đó phải được gấp lại thành một sự hiểu biết về doanh thu, hay còn gọi là sự va chạm làm vườn trên bề mặt, đó là một thành phần khác trong công việc của tôi với Cynthia Phillips Phillips, nhân tiện. Kevin sẽ nhận được điều đó bằng cách nhìn vào các chất tương tự trên mặt đất.
LÀ: Làm thế nào để bạn xác định những dấu ấn sinh học để nghiên cứu?
CC: Có một số hợp chất hóa học thường được sử dụng làm dấu ấn sinh học trong các loại đá có từ hàng tỷ năm trước trong quá khứ trên mặt đất. Hopanes, ví dụ, được xem như là dấu ấn sinh học trong trường hợp vi khuẩn lam. Những dấu ấn sinh học này chịu được bất kỳ bức xạ nền nào có trong những tảng đá đó từ sự phân rã của uranium, kali, v.v., trong hơn hai tỷ năm. Điều đó cho chúng ta một loại cơ sở thực nghiệm cho khả năng sống sót của một số loại dấu ấn sinh học nhất định. Chúng tôi muốn hiểu làm thế nào so sánh với môi trường bức xạ và oxy hóa trên bề mặt của Europa, nơi sẽ khắc nghiệt hơn nhiều.
Cả Kevin và Max Bernstein sẽ có được sau câu hỏi đó bằng cách mô phỏng phòng thí nghiệm. Max sẽ chiếu xạ các dấu ấn sinh học chứa nitơ ở nhiệt độ rất thấp trong bộ máy thí nghiệm của mình, cố gắng tìm hiểu khả năng sống sót của các dấu ấn sinh học và cách bức xạ thay đổi chúng.
LÀ: Bởi vì ngay cả khi các dấu ấn sinh học don hiến sống sót ở dạng ban đầu, chúng có thể bị biến thành một dạng khác mà tàu vũ trụ có thể phát hiện?
CC: Điều đó có khả năng xảy ra. Hoặc họ có thể được chuyển đổi thành một cái gì đó không thể phân biệt được với nền tảng thiên thạch. Vấn đề là làm thí nghiệm và tìm hiểu. Và để có được một cảm giác tốt về quy mô thời gian.
Điều đó sẽ rất quan trọng vì một lý do khác. Kiểu so sánh trên mặt đất mà tôi vừa đề cập, trong khi tôi nghĩ nó là một thứ mà chúng ta nên biết, có khả năng có giới hạn bởi vì bất kỳ phân tử hữu cơ nào trên bề mặt Europa đều ở trong môi trường oxy hóa cao, nơi oxy oxy được tạo ra bởi bức xạ phản ứng với băng. Bề mặt Europa Europa có lẽ bị oxy hóa nhiều hơn so với môi trường mà các phân tử hữu cơ sẽ bị mắc kẹt trong một tảng đá trên Trái đất. Vì Max sẽ thực hiện các thí nghiệm bức xạ này trong băng, anh ta sẽ có thể cung cấp cho chúng tôi một mô phỏng tốt về môi trường bề mặt trên Europa.
Nguồn gốc: Tạp chí Astrobiology
