Instytut Badawczy Southwest, wspierany przez NASAw ramach programu Habitable Worlds zmienia przeznaczenie oprogramowania do modelowania korozji w celu zbadania możliwości istnienia życia na pokrytych lodem księżycach, takich jak Europy i Enceladusa.
Oprogramowanie, udoskonalone pod kątem badania złożonych interakcji chemicznych i organicznych w ekstremalnych warunkach, może przewidywać środowiska sprzyjające życiu drobnoustrojów.
Poszerzanie horyzontów w eksploracji kosmosu
Southwest Research Institute (SwRI) przekształca oprogramowanie pierwotnie zaprojektowane do modelowania elektrolitów i przewidywania korozji w potężne narzędzie do oceny, czy światy pokryte lodem mogą wspierać życie drobnoustrojów. Ten innowacyjny wysiłek jest wspierany przez program NASA Habitable Worlds, którego celem jest wykorzystanie wiedzy z historii Ziemi i jej ekosystemów do zrozumienia warunków sprzyjających i utrzymujących środowiska nadające się do zamieszkania.
Oprogramowanie do modelowania chemicznego jest powszechnie używane do symulacji złożonych układów chemicznych w zmiennych temperaturach i ciśnieniach. Dr Florent Bocher, lider grupy w SwRI, szeroko wykorzystywał tę technologię do badania i definiowania środowisk korozyjnych. W 2023 r. nawiązał współpracę ze starszą naukowcem SwRI, dr Charity Phillips-Lander, która bada związki organiczne w symulacjach laboratoryjnych lodowego świata w ramach innego projektu NASA Habitable Worlds. Wspólnie zaczęli badać, czy to oprogramowanie może również ujawnić, w jaki sposób ekstremalne środowiska mogą wspierać życie drobnoustrojów.
Udoskonalanie narzędzi do badań nad możliwością zamieszkania pozaziemskich
Ponieważ oprogramowanie do modelowania wykorzystywane do badań korozji obejmuje już szeroki zakres parametrów i składu chemicznego, Phillips-Lander i Bocher odkryli, że może ono również potencjalnie modelować środowiska oczekiwane na lodowych księżycach Układu Słonecznego, a ostatecznie pomóc przewidzieć warunki panujące w inny świat, który mógłby podtrzymać życie. W przeciwieństwie do większości programów do modelowania środowiska, narzędzie do modelowania chemicznego uwzględnia obecność substancji organicznych, czyli związków na bazie węgla, niezbędnych do życia.
„Kwestia możliwości zamieszkania polega na ograniczeniu czynników środowiskowych, które sprawiają, że jest ono bardziej przyjazne dla życia niż niegościnne” – stwierdził Phillips-Lander. „Większość oprogramowania do modelowania geochemicznego nie uwzględnia substancji organicznych w warunkach oczekiwanych na światach oceanicznych, więc nie mogłem modelować rzeczy, które widziałem w laboratorium podczas badań laboratoryjnych warunków pokrytych lodem księżyców w naszym Układzie Słonecznym, jak np. Europa i Enceladus.”
Bocher i Phillips-Lander odkryli, że stworzony przez nich model może przewidzieć obecność porów w lodzie domieszkowanym substancjami organicznymi, czyli lodzie zmieszanym z cząsteczkami organicznymi, w celu zbadania jego reakcji w symulacjach ekstremalnych warunków panujących w innych światach. Phillips-Lander zaobserwowała podobne pory w swojej pracy laboratoryjnej.
Współpraca i perspektywy na przyszłość
Chociaż te wstępne wyniki były obiecujące, Bocher i Phillips-Lander zdali sobie sprawę, że wykraczają poza zamierzone zastosowanie narzędzia. Rozpoczęli współpracę z naukowcem SwRI, dr. Mikiem Rubalem, w celu ulepszenia istniejącego oprogramowania, a na początku tego roku SwRI otrzymało trzyletni grant o wartości 750 000 dolarów z programu NASA Habitable Worlds na wsparcie ich prac nad ulepszaniem i poszerzaniem możliwości oprogramowania.
„Dzięki ulepszeniom narzędzie to będzie w stanie dostarczyć wiele cennych informacji o światach oceanicznych” – powiedział Bocher. „Jedną rzeczą jest wiedzieć, jakiego składu chemicznego się spodziewać, ale o wiele bardziej pomocna jest wiedza, jakie związki są obecne i w jakich fazach chemicznych się znajdują”.
Naukowcy współpracują obecnie z dostawcą oprogramowania, aby rozszerzyć i ulepszyć swoje narzędzia w celu dokładniejszego modelowania warunków na innych światach, takich jak Enceladus, pokryty lodem księżyc krążący wokół Ziemi. SaturnUważa się, że zawiera on podpowierzchniowy ocean, w którym może żyć mikroorganizmy.
„Ten nowy projekt pomoże nam zebrać brakujące dane, dodać je do oprogramowania do modelowania, a następnie skonstruować te modele, aby zapewnić lepszy kontekst dla badań laboratoryjnych tych lodowych światów oceanicznych i, miejmy nadzieję, także tego, co zobaczymy podczas przyszłej misji”. – stwierdził Phillips-Lander.
