حقوق الصورة: ناسا
كريستوفر شيبا هو المحقق الرئيسي لفريق SETI Institute بمعهد NASA Astrobiology Institute (NAI). كان شيبا يرأس سابقًا مركز معهد الحياة لدراسة الكون في SETI. يتابع فريق NAI التابع له مجموعة واسعة من الأنشطة البحثية ، ويبحث في بدايات الحياة على الأرض وإمكانية الحياة في عوالم أخرى. ستفحص العديد من المشاريع البحثية لفريقه إمكانات الحياة - وكيف يمكن للمرء اكتشافها - على قمر المشتري أوروبا. تحدث هنري بورتمان ، رئيس تحرير مجلة Astrobiology Magazine مؤخرًا مع شيبا حول هذا العمل.
مجلة علم الأحياء الفلكية: أحد مجالات تركيز بحثك الشخصي هو إمكانية الحياة على قمر المشتري أوروبا. العديد من المشاريع الممولة من قبل منحة NAI الخاصة بك تتعامل مع هذا العالم المغطى بالجليد.
كريستوفر شيبا: حق. نحن مهتمون بتفاعلات الحياة وتطور الكواكب. هناك ثلاثة عوالم أكثر إثارة للاهتمام من وجهة النظر هذه: الأرض والمريخ ويوروبا. ولدينا عدد قليل من المشاريع الجارية ذات الصلة باليوروبا. سينثيا فيليبس هي الرائدة في أحد هذه المشاريع. طالبي الخريج هنا في ستانفورد ، كيفن هاند ، يرأس طالبًا آخر ؛ وماكس بيرنشتاين ، وهو من معهد SETI P.I. ، هو قائد في المركز الثالث.
هناك مكونان لمشاريع سينثيا. أعتقد أن الأمر المثير حقًا هو ما تسميه "مقارنة التغيير". يعود ذلك إلى أيامها في كونها زميلة خريجة في فريق تصوير غاليليو ، حيث أجرت مقارنات للبحث عن تغييرات سطحية على أقمار أخرى للمشتري ، Io ، وتمكنت من توسيع مقارناتها لتشمل صور فوييجر القديمة لـ Io.
لدينا صور غاليليو لـ Io ، التقطت في أواخر التسعينات ، ولدينا صور Voyager لـ Io ، التقطت في عام 1979. إذن هناك عقدين بين العقدين. إذا كان بإمكانك إجراء مقارنة دقيقة للصور ، فيمكنك التعرف على ما تغير في هذه الأثناء ، والحصول على فكرة عن مدى نشاط العالم جيولوجيًا. قامت سينثيا بهذه المقارنة لـ Io ، ثم قامت بها من أجل الميزات الأكثر دقة في Europa.
قد يبدو ذلك مهمة تافهة. وبالنسبة إلى الميزات الإجمالية حقًا ، أفترض ذلك. ما عليك سوى إلقاء نظرة على الصور ومعرفة ما إذا كان هناك شيء قد تغير. ولكن بما أن كاميرا فوييجر كانت مختلفة تمامًا ، نظرًا لأن صورها تم التقاطها بزوايا إضاءة مختلفة عن صور غاليليو ، نظرًا لأن المرشحات الطيفية كانت مختلفة ، فهناك العديد من الأشياء التي ، بمجرد تجاوزك لأكبر نطاق من الفحص ، تجعل ذلك أصعب مما يبدو. تلتقط سينثيا صور فوييجر القديمة وتحولها ، قدر الإمكان ، إلى صور من نوع غاليليو. ثم تراكب الصور ، إذا جاز التعبير ، وتفحص الكمبيوتر بحثًا عن التغييرات الجيولوجية.
عندما فعلت ذلك مع يوروبا كجزء من شهادة الدكتوراه. أطروحة ، وجدت أنه لم تكن هناك تغييرات ملحوظة خلال 20 عامًا على تلك الأجزاء من أوروبا التي لدينا صور لها من كل من المركبة الفضائية. على الأقل ليس في دقة المركبة الفضائية فوييجر - أنت عالق بأقل دقة ، على سبيل المثال حوالي كيلومترين لكل بكسل.
طوال مدة مهمة جاليليو ، لديك على الأقل خمس سنوات ونصف. فكرة Cynthia هي أنه من المرجح أن تكتشف التغيير في الميزات الأصغر ، في مقارنة بين Galileo و Galileo ، بالدقة الأعلى بكثير التي يمنحكها Galileo ، مما كنت تعمل مع الصور التي تم التقاطها بفارق 20 عامًا ولكنها تتطلب عليك العمل بسرعة كيلومترين لكل بكسل. لذا ستجري مقارنة بين نظام غاليليو وجاليليو.
السبب في أن هذا مثير للاهتمام من منظور فلكي هو أن أي علامة على النشاط الجيولوجي في أوروبا قد تعطينا بعض الأدلة حول كيفية تفاعل المحيط والسطح. المكون الآخر لمشروع Cynthia هو فهم مجموعة العمليات التي تنطوي عليها هذه التفاعلات بشكل أفضل وما قد تكون آثاره الفلكية.
صباحا: تعمل أنت و Kevin Hand معًا لدراسة بعض التفاعلات الكيميائية التي يُعتقد أنها تحدث في أوروبا. ما الذي ستنظر إليه بالتحديد؟
هناك عدد من مكونات العمل الذي أقوم به مع كيفن. ينشأ أحد المكونات من ورقة كنت أنا وكيفن في العلوم في عام 2001 ، والتي تتعلق بالإنتاج المتزامن للمتبرعين بالإلكترونات ومقبلي الإلكترون. الحياة كما نعرفها ، إذا لم تستخدم ضوء الشمس ، فإنها تكسب رزقها من خلال الجمع بين المتبرعين والمقبلين للإلكترون وحصاد الطاقة المحررة.
على سبيل المثال ، نحن البشر ، مثل الحيوانات الأخرى ، نجمع مانح الإلكترون لدينا ، وهو الكربون المنخفض ، مع الأكسجين ، وهو مستقبل الإلكترون لدينا. قد تستخدم الميكروبات ، اعتمادًا على الميكروب ، واحدًا أو أكثر من العديد من الأزواج المختلفة المحتملة للمتبرعين بالإلكترونات والمقبلين للإلكترونات. كنا وكيفن نجد طرقًا غير حيوية يمكن أن تنتج هذه التزاوج في يوروبا ، باستخدام ما نفهمه عن يوروبا الآن. يتم إنتاج العديد من هذه من خلال عمل الإشعاع. سنواصل هذا العمل في عمليات محاكاة أكثر تفصيلاً.
سننظر أيضًا في إمكانات بقاء المؤشرات الحيوية على سطح أوروبا. وهذا يعني ، إذا كنت تحاول البحث عن المؤشرات الحيوية من مدار ، دون النزول إلى السطح والحفر ، ما نوع الجزيئات التي ستبحث عنها وما هي احتمالات رؤيتها بالفعل ، نظرًا لوجود مكثف بيئة الإشعاع على السطح التي ينبغي أن تتحلل ببطء؟ ربما لن تكون بطيئة. هذا جزء مما نريد أن نفهمه. إلى متى يمكن أن تتوقع بعض المؤشرات الحيوية التي ستكشف عن علم الأحياء على السطح؟ هل هو قصير جدًا بحيث لا يبدو النظر من المدار منطقيًا على الإطلاق ، أم أنه طويل بما يكفي ليكون مفيدًا؟
يجب أن يتم طوي هذا في فهم دوران ، أو ما يسمى "البستنة الصدمية" على السطح ، وهو عنصر آخر في عملي مع Cynthia Phillips "، بالمناسبة. سوف يحصل كيفن على ذلك من خلال النظر إلى النظير الأرضي.
صباحا: كيف تحدد أي المؤشرات الحيوية للدراسة؟
نسخة إلى: هناك بعض المركبات الكيميائية التي يشيع استخدامها كمؤشرات حيوية في الصخور التي تعود إلى مليارات السنين في الماضي الأرضي. على سبيل المثال ، يُنظر إلى Hopanes كمؤشرات حيوية في حالة البكتيريا الزرقاء. صمدت هذه المؤشرات الحيوية مهما كان إشعاع الخلفية الموجود في تلك الصخور من اضمحلال اليورانيوم والبوتاسيوم وما إلى ذلك ، لأكثر من ملياري سنة. وهذا يعطينا نوعًا من خط الأساس التجريبي لبقاء أنواع معينة من المؤشرات الحيوية. نريد أن نفهم كيف يقارن ذلك مع بيئة الإشعاع والأكسدة على سطح أوروبا ، والتي ستكون أكثر قسوة.
سيتعامل كل من كيفين وماكس بيرنشتاين مع هذا السؤال من خلال إجراء عمليات محاكاة مختبرية. سوف يقوم ماكس بإشعاع المرقمات الحيوية المحتوية على النيتروجين عند درجات حرارة منخفضة جدًا في جهازه المختبري ، محاولًا فهم قابلية البقاء للمؤشرات الحيوية وكيف يغيرها الإشعاع.
صباحا: لأنه حتى لو لم تنجح المؤشرات الحيوية في شكلها الأصلي فقد تتحول إلى شكل آخر يمكن للمركبة الفضائية اكتشافه؟
نسخة إلى: هذا هو الحال المحتمل. أو قد يتحولون إلى شيء لا يمكن تمييزه عن الخلفية النيزكية. النقطة هي القيام بالتجربة ومعرفة. وللحصول على فكرة جيدة عن النطاق الزمني.
سيكون ذلك مهمًا لسبب آخر أيضًا. نوع المقارنة الأرضية الذي ذكرته للتو ، بينما أعتقد أنه شيء يجب أن نعرفه ، من المحتمل أن له حدود لأن أي جزيء عضوي على سطح يوروبا في بيئة مؤكسدة للغاية ، حيث يتولد الأكسجين عن طريق الإشعاع المتفاعل مع الجليد. ربما يكون سطح يوروبا مؤكسدًا أكثر من البيئة التي ستختبرها الجزيئات العضوية المحاصرة في صخرة على الأرض. نظرًا لأن ماكس سيجري هذه التجارب الإشعاعية في الجليد ، فسيكون قادرًا على إعطائنا محاكاة جيدة لبيئة السطح في أوروبا.
المصدر الأصلي: مجلة علم الأحياء الفلكي
