Crédit d'image: NASA
Christopher Chyba est le chercheur principal de l'équipe dirigeante du SETI Institute du NASA Astrobiology Institute (NAI). Chyba dirigeait auparavant le Centre pour l'étude de la vie dans l'univers du SETI Institute. Son équipe NAI poursuit un large éventail d'activités de recherche, examinant à la fois les débuts de la vie sur Terre et les possibilités de vie sur d'autres mondes. Plusieurs des projets de recherche de son équipe examineront le potentiel de vie - et comment on pourrait le détecter - sur la lune Europa de Jupiter. Le rédacteur en chef du magazine Astrobiology, Henry Bortman, a récemment discuté avec Chyba de ce travail.
Magazine d'astrobiologie: L'un des domaines d'intérêt de votre recherche personnelle a été la possibilité de vivre sur la lune Europa de Jupiter. Plusieurs des projets financés par votre subvention NAI concernent ce monde couvert de glace.
Christopher Chyba: Droite. Nous nous intéressons aux interactions de la vie et de l'évolution planétaire. Il y a trois mondes qui sont les plus intéressants de ce point de vue: la Terre, Mars et Europa. Et nous avons une poignée de projets en cours qui sont pertinents pour Europa. Cynthia Phillips est la dirigeante de l'un de ces projets; mon étudiant diplômé ici à Stanford, Kevin Hand, en dirige un autre; et Max Bernstein, qui est un SETI Institute P.I., est un leader sur le troisième.
Les projets de Cynthia comportent deux volets. Je pense que ce qui est vraiment excitant, c'est ce qu'elle appelle la «comparaison des changements». Cela remonte à ses jours en tant qu'associée diplômée de l'équipe d'imagerie Galileo, où elle a fait des comparaisons pour rechercher des changements de surface sur une autre des lunes de Jupiter, Io, et a pu étendre ses comparaisons pour inclure des images Voyager plus anciennes d'Io.
Nous avons des images Galileo de Io, prises à la fin des années 1990, et nous avons des images Voyager de Io, prises en 1979. Il y a donc deux décennies entre les deux. Si vous pouvez faire une comparaison fidèle des images, vous pouvez en apprendre davantage sur ce qui a changé entre-temps, avoir une idée de l’activité géologique du monde. Cynthia a fait cette comparaison pour Io, puis l'a fait pour les caractéristiques beaucoup plus subtiles d'Europa.
Cela peut sembler une tâche insignifiante. Et pour les fonctionnalités vraiment grossières, je suppose que oui. Il suffit de regarder les images et de voir si quelque chose a changé. Mais comme la caméra Voyager était tellement différente, puisque ses images ont été prises à des angles d'éclairage différents de ceux des images Galileo, puisque les filtres spectraux étaient différents, il y a toutes sortes de choses qui, une fois que vous avez dépassé la plus grande échelle d'examen, en font autant plus difficile qu'il n'y paraît. Cynthia prend les anciennes images de Voyager et, si vous voulez, les transforme aussi étroitement que possible en images de type Galileo. Elle superpose ensuite les images, pour ainsi dire, et vérifie par ordinateur les changements géologiques.
Quand elle l'a fait avec Europa dans le cadre de son doctorat. thèse, elle a constaté qu'il n'y avait pas de changements observables en 20 ans sur les parties d'Europa pour lesquelles nous avons des images des deux vaisseaux spatiaux. Du moins pas à la résolution du vaisseau spatial Voyager - vous êtes coincé avec la résolution la plus basse, disons environ deux kilomètres par pixel.
Pendant la durée de la mission Galileo, vous avez au mieux cinq ans et demi. L'idée de Cynthia est que vous êtes plus susceptible de détecter des changements dans des fonctionnalités plus petites, dans une comparaison Galileo à Galileo, à la résolution beaucoup plus élevée que Galileo vous donne, que vous travailliez avec des images prises à 20 ans d'intervalle mais qui nécessitent vous de travailler à deux kilomètres par pixel. Elle va donc faire la comparaison Galileo-à-Galileo.
La raison pour laquelle cela est intéressant d'un point de vue astrobiologique est que tout signe d'activité géologique sur Europa pourrait nous donner des indices sur la façon dont l'océan et la surface interagissent. L’autre volet du projet de Cynthia consiste à mieux comprendre l’ensemble des processus impliqués dans ces interactions et quelles pourraient être leurs implications astrobiologiques.
UN M: Vous et Kevin Hand travaillez ensemble pour étudier certaines des interactions chimiques qui auraient lieu sur Europa. Que regarderez-vous spécifiquement?
Il y a un certain nombre de composantes du travail que je fais avec Kevin. Une composante découle d'un article que Kevin et moi avons publié dans Science en 2001, qui porte sur la production simultanée de donneurs d'électrons et d'accepteurs d'électrons. La vie telle que nous la connaissons, si elle n'utilise pas la lumière du soleil, gagne sa vie en combinant des donneurs et des accepteurs d'électrons et en récoltant l'énergie libérée.
Par exemple, nous, les humains, comme les autres animaux, combinons notre donneur d'électrons, qui est du carbone réduit, avec de l'oxygène, qui est notre accepteur d'électrons. Les microbes, selon le microbe, peuvent utiliser un ou plusieurs des nombreux appariements différents possibles de donneurs d'électrons et d'accepteurs d'électrons. Kevin et moi trouvions des façons abiotiques de produire ces paires sur Europa, en utilisant ce que nous comprenons à propos d'Europa maintenant. Beaucoup d'entre eux sont produits par l'action des rayonnements. Nous allons continuer ce travail dans des simulations beaucoup plus détaillées.
Nous allons également étudier le potentiel de survie des biomarqueurs à la surface d’Europa. C'est-à-dire que si vous essayez de chercher des biomarqueurs à partir d'un orbiteur, sans descendre à la surface et creuser, quel type de molécules rechercheriez-vous et quelles sont vos perspectives de les voir réellement, étant donné qu'il y a une intense environnement de rayonnement à la surface qui devrait les dégrader lentement? Peut-être que ce ne sera même pas si lent. Cela fait partie de ce que nous voulons comprendre. Combien de temps pouvez-vous vous attendre à ce que certains biomarqueurs révélateurs de la biologie survivent en surface? Est-il si court que regarder depuis l'orbite n'a aucun sens, ou est-il suffisamment long pour être utile?
Cela doit être intégré dans une compréhension du chiffre d’affaires, ou de ce que l’on appelle le «jardinage à impact» en surface, qui est une autre composante de mon travail avec Cynthia Phillips », soit dit en passant. Kevin y parviendra en examinant les analogues terrestres.
UN M: Comment déterminez-vous les biomarqueurs à étudier?
CC: Il existe certains composés chimiques couramment utilisés comme biomarqueurs dans les roches qui remontent à des milliards d'années dans le passé terrestre. Les hopanes, par exemple, sont considérés comme des biomarqueurs dans le cas des cyanobactéries. Ces biomarqueurs ont résisté à tout rayonnement de fond présent dans ces roches suite à la désintégration de l'uranium, du potassium, etc., pendant plus de deux milliards d'années. Cela nous donne une sorte de référence empirique pour la survie de certains types de biomarqueurs. Nous voulons comprendre comment cela se compare à l'environnement de rayonnement et d'oxydation à la surface d'Europa, qui va être beaucoup plus difficile.
Kevin et Max Bernstein vont s'attaquer à cette question en faisant des simulations en laboratoire. Max va irradier des biomarqueurs contenant de l'azote à très basse température dans son appareil de laboratoire, essayant de comprendre la capacité de survie des biomarqueurs et comment le rayonnement les modifie.
UN M: Parce que même si les biomarqueurs ne survivent pas dans leur forme d'origine, ils pourraient se transformer en une autre forme qu'un vaisseau spatial pourrait détecter?
CC: C'est potentiellement le cas. Ou ils pourraient être convertis en quelque chose qui ne peut pas être distingué du fond météoritique. Le but est de faire l'expérience et de le découvrir. Et pour avoir une bonne idée de l'échelle de temps.
Cela sera également important pour une autre raison. Le type de comparaison terrestre que je viens de mentionner, même si je pense que c'est quelque chose que nous devrions savoir, a potentiellement des limites car toute molécule organique à la surface d'Europa se trouve dans un environnement hautement oxydant, où l'oxygène produit par le rayonnement réagissant avec la glace. La surface d’Europa est probablement plus oxydante que l’environnement que subiraient les molécules organiques piégées dans une roche terrestre. Étant donné que Max fera ces expériences de rayonnement dans la glace, il pourra nous donner une bonne simulation de l'environnement de surface sur Europa.
Source d'origine: Astrobiology Magazine
