NASA: przewodnik po życiu we Wszechświecie

W ciągu dwóch ostatnich dziesięcioleci sondy kosmiczne NASA (i nie tylko) zidentyfikowały kilka przypadków środowisk potencjalnie sprzyjających rozwojowi życia w Układzie Słonecznym. Łaziki i sondy marsjańskie potwierdziły przypuszczenia, że jeziora i rzeki wody pokrywały niegdyś powierzchnię Czerwonej Planety, którą dodatkowo chroniła wówczas grubsza niż obecnie warstwa atmosfery.

Sonda Cassini badająca niedawno Enceladusa, jeden z księżyców Saturna, sfotografowała wydobywające się spod jego lodowej skorupy, wodne pióropusze i wykryła zawarte w nich związki chemiczne podobne do tych, które występując w pewnych obszarach dna morskiego na Ziemi, w których od wielu lat egzystują drobne organizmy. Z kolei misja Europa Clipper ma zbadać księżyc Jowisza - Europę. Naukowcy spodziewają się, że może znaleźć tam podobne wodne twory - a nawet żywe stworzenia. Życie może znajdować się też poza Układem Słonecznym - znamy już tysiące planet krążących wokół innych gwiazd.

Następnym krokiem ku zbadaniu tych nowych światów będzie zapewne ocena, czy są one faktycznie zamieszkiwalne - z punktu widzenia szeroko pojętego życia. Potem można już będzie szukać konkretnych oznak tego życia. Niestety, nie istnieje póki co żaden prosty, jednoznaczny detektor żywych organizmów. Nie znaleźliśmy póki co bakterii rozwijających się na marsjańskim podłożu skalnym, ani czegoś na kształt planktonu pod lodem Enceladusa, naukowcy muszą więc używać całego zestawu instrumentów, aby wyszukiwać właściwe biosygatury - czyli oznaki życia.

Czy wiemy jednak dokładnie, jakie mogą być te oznaki? Celem ich lepszego zdefiniowania naukowcy z Programu Astrobiologicznego NASA opracowali dokument znany jako "Drabina Detekcji Życia", czyli "przewodnik" po hipotetycznych jak na razie żywych formach, jakie spodziewamy się znaleźć we Wszechświecie, w którym każdy szczebel reprezentuje kluczową cechę życia. Został on opublikowany w czerwcowym wydaniu Astrobiology.

Dokument systematyzuje 15 głównych cech, jakie naukowcy uznali za reprezentujące, typowe wskaźniki życia. Opisuje także, jak uczeni mogą badać i mierzyć te cechy oraz ostatecznie rozstrzygać, na ile są one faktycznie dowodami na istnienie życia pozaziemskiego. Przykładowo, całe znane nam na dziś dzień życie oparte jest na złożonych cząsteczek organicznych i wykorzystuje aminokwasy - to dwie cechy (ważne szczeble) w opisywanej "Drabinie". Ale samo znalezienie tych cząsteczek nie oznacza, że powstały one koniecznie razem z istotami żywymi. Wiele z tych molekuł może też powstawać bez ich udziału, bowiem rozmaite reakcje chemiczne zachodzące na planecie lub komecie prowadzą do tworzenia się aminokwasów i innych cząsteczek organicznych.

Naukowcy muszą więc wymyślić sposób na to, jak faktycznie wykrywać cząsteczki związane z życiem. Pewną wskazówką mogą być molekuły znajdywane w określonych proporcjach - wyjątkowych w porównaniu do ich spodziewanych poziomów typowych dla otaczającego je środowiska. Innymi słowy, obecność czegoś, co nie jest przewidywane w danym środowisku, może świadczyć zachodzącym w nim metabolizmie - i życiu. Także obecność związków organicznych o pewnej złożoności jest najprawdopodobniej związana z życiem - wysoka złożoność chemiczna jest po prostu wynikiem działania procesów biologicznych, bowiem do jej zaistnienia potrzebne są enzymy i/lub energia dostarczona z zewnątrz.

Jeszcze inne zaproponowane przez naukowców biosygnatury to pigmenty, przejawy metabolizmu (np. ciepło lub związki wydychane przez organizmy), a nawet dowody ewolucji darwinowskiej. To ostatnie nie może wprawdzie być obecnie wykrywane w czasie trwania typowych misji kosmicznych, ale w przyszłości może być niezwykle cennym dowodem na istnienie życia poza Ziemią.

To, czy faktycznie naukowcy potrafią zmierzyć te oznaki (zdalnie lub bezpośrednio na miejscu), stanowi kolejne ważne pytanie. Nie chodzi tylko o wydajność instrumentów lub uniknięcie skażenia próbek cząsteczkami przywiezionymi z Ziemi. Naukowcy będą musieli również wziąć pod uwagę cały kontekst środowiskowy. Jak wrażliwa jest dana próbka? Czy nasza analiza może ją zniszczyć? Czy środowisko zmienia chemicznie próbkę? Czy życie może tolerować warunki, z jakich pochodzi próbka (takie jak na przykład wystawiona na promieniowanie powierzchnia Marsa lub zimne głębiny oceanu)? Drabina Detekcji Życia proponuje odpowiedzi dla każdej z tych biosygnatur w oparciu o doświadczenia zdobyte podczas poszukiwania życia na Marsie i w najstarszych skałach Ziemi, jak również w jeszcze bardziej ekstremalnych środowiskach. Jak się przy tym okazuje, łatwiejsze do zmierzenia, dolne szczeble Drabiny mogą być trudniejsze do późniejszego zinterpretowania niż górne. Wspinaczka po Drabinie w kierunku znalezienia życia będzie więc wymagać wielu prób i badań.

Autorzy omawianej publikacji zachęcają też społeczność naukową do dyskusji i dalszego ulepszania Drabiny.

 

Czytaj więcej:


Źródło: NASA

Na zdjęciu: Radioteleskopy należące do sieci Very Large array w Nowym Meksyku.  Źródło: NRAO