이미지 크레디트 : NASA
Christopher Chyba는 NASA Astrobiology Institute의 SETI Institute 수석 팀의 수석 연구원입니다. Chyba는 이전에 SETI 연구소의 우주 생명 연구 센터를 총괄했습니다. 그의 NAI 팀은 지구상의 삶의 시작과 다른 세계에서의 삶의 가능성을 모두 조사하면서 광범위한 연구 활동을 추구하고 있습니다. Astrobiology Magazine의 편집장 인 Henry Bortman은 최근 지구 대기에서 산소의 기원과 중요성을 탐구 할 몇 가지 팀 프로젝트에 대해 Chyba와 이야기했습니다.
점성술 잡지 : 팀원들이 진행할 많은 프로젝트는 지구 대기의 산소와 관련이 있습니다. 오늘날 산소는 우리가 호흡하는 공기의 중요한 구성 요소입니다. 그러나 초기 지구의 대기에는 산소가 거의 없었습니다. 지구의 대기가 언제 어떻게 산소화되는지에 대한 많은 논쟁이 있습니다. 팀의 연구가이 질문에 어떻게 접근 할 것인지 설명 할 수 있습니까?
크리스토퍼 치바 : 아마도 익숙 할 일반적인 이야기는 산소 광합성이 진화 한 후 초기 지구에 거대한 생물학적 산소 원이 있다는 것입니다. 이것이 일반적인 견해입니다. 옳을 수도 있고, 이런 종류의 논쟁에서 일반적으로 일어나는 것은 하나의 효과가 옳은지 아닌지가 아닙니다. 아마도 많은 효과가 활성화되었을 것입니다. 지배적 인 효과가 무엇인지, 또는 비슷한 중요성의 여러 가지 효과가 있는지에 대한 질문입니다.
SETI 연구소의 연구원 인 Friedemann Freund는 산소 상승에 대한 완전히 비 생물학적 가설을 가지고 있으며, 이는 실험실 작업을 통해 실험적인 지원을 받고 있습니다. 가설은 암석이 마그마에서 응고 될 때 소량의 물을 포함한다는 가설입니다. 냉각 및 후속 반응은 암석에서 퍼 옥시 링크 (산소 및 규소 원자로 구성됨) 및 분자 수소를 생성시킨다.
그 후, 화성암이 풍화 될 때, 퍼 옥시 연결은 과산화수소를 생성하여 물과 산소로 분해된다. 따라서 이것이 맞다면 단순히 풍 화 화성암은 대기로의 자유 산소 공급원이 될 것입니다. Friedemann이 초기 실험에서 잘 통제 된 상황에서 암석에서 방출 할 수있는 산소량의 일부를 살펴보면 이것이 초기 지구에서 상당량의 산소 원일 수 있습니다.
광합성과는 별개로, 화성 활동과 액체 물을 이용할 수있는 지구와 같은 세계에는 일종의 천연 산소 공급원이있을 수 있습니다. 이것은 광합성이 일찍 또는 늦게 발생하든 표면의 산화가 예상되는 것일 수 있음을 시사합니다. (물론이 시점은 산소 흡수에 따라 달라집니다.) 저는이 시점에서 훨씬 더 신중한 조사를위한 가설이라고 강조합니다. Friedemann은 지금까지 파일럿 실험 만했습니다.
Friedemann의 아이디어에서 흥미로운 점 중 하나는 생물학적 진화와는 완전히 별개로 행성에 중요한 산소 공급원이있을 수 있다는 것입니다. 따라서 세계 표면의 산화를 향한 자연스러운 동인이있을 수 있으며, 그로 인해 진화에 대한 모든 결과가 초래 될 수 있습니다. 아니면 아닐 수도 있습니다. 요점은 일을하고 알아내는 것입니다.
Friedemann이 NASA Ames Research Center의 미생물 학자 Lynn Rothschild와 함께 할 그의 작업의 또 다른 구성 요소는 풍 화성 화성암과 관련된 환경과 산소 생산과 관련된 환경에 대한이 질문과 관련이 있습니다. 이러한 환경에 살고있는 특정 미생물이 산소가 풍부한 환경에 사전 적응되어 있었을 것입니다. 그들은 그 문제를 해결하기 위해 미생물과 함께 일할 것입니다.
오전: 엠마 뱅크스는 토성의 위성 타이탄 분위기에서 화학적 상호 작용을 살펴볼 것입니다. 그것이 초기 지구의 산소를 이해하는 것과 어떻게 관련이 있습니까?
CC : 엠마는 세계 표면을 산화시키는 데 중요한 또 다른 비 생물 적 방법을보고 있습니다. Emma는 양자 역학적 수준까지 화학 계산 모델을 수행합니다. 그녀는 여러 상황에서이 작업을 수행하지만이 제안과 관련이있는 것은 연무 형성과 관련이 있습니다.
초기 지구의 대기에 대한 모델에 따라 Titan에서 그리고 아마도 초기 지구에서도 가능합니다. 대기권에서 메탄 (메탄 분자를 더 큰 탄화수소 사슬 분자로 결합)의 중합이 있습니다. 타이탄의 대기는 몇 퍼센트 메탄입니다. 거의 나머지는 분자 질소입니다. 태양의 자외선으로 충격을 받았습니다. 또한 토성의 자기권에서 하전 된 입자로 충격을 받았습니다. 메탄 (CH4)에 작용하는 그 효과는 메탄을 분해하여 장쇄 탄화수소로 중합시키는 것이다.
메탄을 길고 긴 탄소 사슬로 중합하기 시작하면 사슬에 다른 탄소를 첨가 할 때마다 수소를 제거해야합니다. 예를 들어 CH4 (메탄)에서 C2H6 (에탄)으로 가려면 두 개의 수소를 제거해야합니다. 수소는 매우 가벼운 원자입니다. H2를 만들어도 아주 가벼운 분자이고 지구 대기권에서 잃어버린 것처럼 그 분자는 타이탄 대기권에서 잃어 버립니다. 대기권에서 수소를 배출하면 표면을 산화시키는 효과가 있습니다. 세계 표면을 순 산화시키는 또 다른 방법입니다.
엠마는 타이탄에서 일어나는 일에 주로 관심이 있습니다. 그러나 그것은 또한 초기 지구를위한 일종의 세계적인 산화 메커니즘과 관련이 있습니다. 그리고 질소를 그림으로 가져 와서, 그녀는 이러한 조건에서 아미노산의 잠재적 생산에 관심이 있습니다.
오전: 지구의 초기 생애에 관한 미스터리 중 하나는 오존 차폐를 제공하기에 대기 중에 산소가 충분히 공급되기 전에 자외선 (UV)의 해로운 영향에서 어떻게 살아남 았는가입니다. SETI 연구소 소속 인 Janice Bishop, Nathalie Cabrol 및 Edmond Grin은 이러한 전략 중 일부를 탐색하고 있습니다.
CC : 그리고 거기에는 많은 잠재적 인 전략이 있습니다. 하나는 땅이나 바다에 대해 이야기하든 표면 아래로 충분히 깊어서 완전히 차폐되어 있습니다. 또 다른 하나는 물 자체의 미네랄에 의해 보호되어야합니다. 제니스와 린 로스 차일드는 일종의 자외선 차단제로 물에서 산화철 미네랄의 역할을 조사하는 프로젝트를 진행하고있다.
산소가 없으면 물 속의 철은 산화제 2 철로 존재합니다. (산소가 더 많으면 철분이 더 산화되어 철이 없어집니다.) 산화철은 초기 바다 나 연못이나 호수에서 자외선 차폐 역할을 할 수있었습니다. 잠재적 인 UV 차폐가 얼마나 좋은지 조사하기 위해 Yellowstone과 같은 자연 환경에서의 측정을 포함하여 몇 가지 측정을 수행 할 수 있습니다. 그리고 다시 한 번 Lynn의 참여로 작업에 미생물 학적 요소가 있습니다.
이것은 Nathalie Cabrol과 Edmond Grin이 다른 관점에서 추구하는 프로젝트와 관련이 있습니다. Nathalie와 Edmond는 화성에 매우 관심이 있습니다. 그들은 화성 탐사 로버 과학 팀에 있습니다. Nathalie와 Edmond는 화성 작업 외에도 지구의 환경을 화성 아날로그 사이트로 탐색합니다. 조사 주제 중 하나는 자외선이 많은 환경에서 생존하기위한 전략입니다. Licancabur (안데스 산맥의 휴화산)에는 6km 높이의 호수가 있습니다. 우리는 이제 그 호수에 미세한 삶이 있다는 것을 알고 있습니다. 우리는 자외선이 많은 환경에서 생존하기위한 전략이 무엇인지 알고 싶습니다. 그리고 그것은 초기 지구에 존재했던 높은 UV 환경에서 생명이 어떻게 살아남 았는가에 대한이 질문을 얻는 다른 경험적 방법입니다.
이 네 가지 프로젝트는 초기 지구의 산소 상승, 대기에 상당한 산소가 존재하기 전에 유기체가 어떻게 살아남 았는지, 그리고이 모든 것이 화성과 관련되어 있기 때문에 모두 관련이 있습니다.
원본 출처 : Astrobiology Magazine
