Kako znanstvenici traže izvanzemaljski život

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-16 16:06

Možda postoje i drugi naseljeni svjetovi negdje u svemiru. Ali, dok ih ne pronađemo, minimalni program je dokazati da život izvan Zemlje postoji barem u nekom obliku. Koliko smo blizu tome?

U posljednje vrijeme sve češće slušamo o otkrićima koja bi “mogla ukazivati” na postojanje izvanzemaljskog života. Tek u rujnu 2020. doznalo se za otkriće plina fosfina na Veneri - potencijalnog znaka mikrobnog života - i slanih jezera na Marsu, gdje bi mikrobi također mogli postojati.

Ali tijekom proteklih 150 godina, istraživači svemira više su puta odbacili želje. Još uvijek nema pouzdanog odgovora na glavno pitanje. Ili ipak postoji, ali su znanstvenici iz navike oprezni?

Teleskopske linije

U 1870-ima talijanski astronom Giovanni Schiaparelli vidio je duge, tanke linije na površini Marsa kroz teleskop i proglasio ih "kanalima". Knjigu o svom otkriću nedvosmisleno je naslovio "Život na planetu Mars". "Teško je ne vidjeti na Marsu slike slične onima koje čine naš zemaljski krajolik", napisao je.

Na talijanskom je riječ canali značila i prirodne i umjetne kanale (sam znanstvenik nije bio siguran u njihovu prirodu), ali kada se prevede, izgubila je tu dvosmislenost. Schiaparellijevi sljedbenici već su jasno rekli o surovoj marsovskoj civilizaciji, koja je u sušnoj klimi stvorila kolosalne objekte za navodnjavanje.

Lenjin, koji je 1908. pročitao knjigu Percivala Lowella "Mars i njegovi kanali", napisao je: "Znanstveni rad. Dokazuje da je Mars naseljen, da su kanali čudo tehnologije, da bi ljudi tamo trebali biti 2/3 puta veći od domaći ljudi, štoviše s deblom, i prekrivenim perjem ili životinjskim kožama, s četiri ili šest nogu.

N … da, prevario nas je naš autor, nepotpuno opisujući marsovske ljepotice, trebao bi biti po receptu: "Tak niskih istina draži nam je nego što dižemo prevaru". Lowell je bio milijunaš i bivši diplomat. Volio je astronomiju i svojim je novcem izgradio jednu od najnaprednijih zvjezdarnica u Americi. Upravo zahvaljujući Lowellu tema o životu na Marsu dospjela je na naslovnice najvećih svjetskih novina.

Istina, već krajem 19. stoljeća mnogi istraživači su bili dvojbeni oko otvaranja “kanala”. Promatranja su stalno davala različite rezultate - karte su se razilazile čak i za Schiaparellija i Loeulla. Godine 1907. biolog Alfred Wallace dokazao je da je temperatura na površini Marsa puno niža nego što je Lowell pretpostavljao, a atmosferski tlak prenizak da bi voda postojala u tekućem obliku.

Međuplanetarna postaja "Mariner-9", koja je 70-ih godina prošlog stoljeća fotografirala planet iz svemira, stala je na kraj povijesti kanala: "kanali" su se pokazali kao optička varka.

Od druge polovice 20. stoljeća smanjene su nade u pronalazak visoko organiziranog života. Studije pomoću svemirskih letjelica pokazale su da uvjeti na obližnjim planetima nisu ni blizu onima na Zemlji: prejaki padovi temperature, atmosfera bez znakova kisika, jaki vjetrovi i ogroman pritisak.

S druge strane, proučavanje razvoja života na Zemlji potaknulo je zanimanje za potragu za sličnim procesima u svemiru. Uostalom, još uvijek ne znamo kako i zahvaljujući čemu je, u principu, nastao život.

Posljednjih godina u tom su se smjeru dogodili mnogi događaji. Glavni interes je potraga za vodom, organskim spojevima iz kojih bi mogli nastati proteinski oblici života, kao i biosignaturama (tvari koje proizvode živa bića) i mogućim tragovima bakterija u meteoritima.

Dokaz za tekućinu

Prisutnost vode preduvjet je za postojanje života kakvog poznajemo. Voda djeluje kao otapalo i katalizator za određene vrste proteina. Također je idealan medij za kemijske reakcije i transport hranjivih tvari. Osim toga, voda apsorbira infracrveno zračenje, pa može zadržati toplinu - to je važno za hladna nebeska tijela koja su prilično udaljena od svjetiljka.

Podaci promatranja pokazuju da voda u čvrstom, tekućem ili plinovitom stanju postoji na polovima Merkura, unutar meteorita i kometa, kao i na Jupiteru, Saturnu, Uranu i Neptunu. Znanstvenici su također sugerirali da Jupiterovi mjeseci Europa, Ganimed i Kalisto imaju ogromne podzemne oceane tekuće vode. Pronašli su ga u ovom ili onom obliku u međuzvjezdanom plinu, pa čak i na nevjerojatnim mjestima poput fotosfere zvijezda.

Ali proučavanje tragova vode može biti obećavajuće za astrobiologe (specijaliste za izvanzemaljske biologije) samo kada postoje drugi prikladni uvjeti. Na primjer, temperature, tlak i kemijski sastav na istom Saturnu i Jupiteru su previše ekstremni i promjenjivi da bi im se živi organizmi prilagodili.

Druga stvar su planeti koji su nam bliski. Čak i ako danas izgledaju negostoljubivo, na njima mogu ostati male oaze s "ostacima nekadašnjeg luksuza".

Godine 2002. orbiter Mars Odyssey otkrio je naslage vodenog leda ispod površine Marsa. Šest godina kasnije, sonda Phoenix potvrdila je rezultate svog prethodnika, dobivajući tekuću vodu iz uzorka leda s pola.

To je bilo u skladu s teorijom da je tekuća voda bila prisutna na Marsu sasvim nedavno (po astronomskim standardima). Prema nekim izvorima, kiša je padala na Crvenom planetu prije "samo" 3,5 milijardi godina, prema drugima - čak prije 1,25 milijuna godina.

Međutim, odmah se pojavila prepreka: voda na površini Marsa ne može postojati u tekućem stanju. Pri niskom atmosferskom tlaku odmah počinje ključati i isparavati – ili se smrzavati. Stoga je većina poznate vode na površini planeta u stanju leda. Postojala je nada da se najzanimljivije događa ispod površine. Tako je nastala hipoteza o slanim jezerima pod Marsom. A baš je neki dan dobila potvrdu.

Znanstvenici Talijanske svemirske agencije otkrili su na jednom od polova Marsa sustav od četiri jezera s tekućom vodom, koja se nalaze na dubini većoj od 1,5 kilometara. Otkriće je napravljeno pomoću podataka radio sondiranja: uređaj usmjerava radio valove u unutrašnjost planeta, a znanstvenici po njihovom odrazu određuju njegov sastav i strukturu.

Postojanje cijelog sustava jezera, prema autorima rada, sugerira da je to običan fenomen za Mars.

Točna specifična koncentracija soli u marsovskim jezerima još uvijek nije poznata, kao ni njihov sastav. Prema riječima znanstvenog ravnatelja programa Mars Roberta Oroseija, riječ je o vrlo jakim rješenjima s "desetcima posto" soli.

Na Zemlji postoje halofilni mikrobi koji vole visoku slanost, objašnjava mikrobiologinja Elizaveta Bonch-Osmolovskaya. Oslobađaju tvari koje pomažu u održavanju vodeno-električne ravnoteže i štite stanične strukture. Ali čak i u izrazito slanim podzemnim jezerima (brinovima) s koncentracijom do 30% takvih mikroba je malo.

Prema Oroseiju, tragovi oblika života koji su postojali kada je na površini planeta bilo toplije klime i vode, a uvjeti su nalikovali ranoj Zemlji, mogli su ostati u marsovskim jezerima.

Ali postoji još jedna prepreka: sam sastav vode. Marsovsko tlo je bogato perkloratima - solima perklorne kiseline. Otopine perklorata smrzavaju se na znatno nižim temperaturama od obične ili čak morske vode. Ali problem je u tome što su perklorati aktivni oksidansi. Pospješuju razgradnju organskih molekula, što znači da su štetne za mikrobe.

Možda podcjenjujemo sposobnost života da se prilagodi najtežim uvjetima. Ali da biste to dokazali, morate pronaći barem jednu živu ćeliju.

"Cigle" bez pečenja

Životni oblici koji žive na Zemlji ne mogu se zamisliti bez složenih organskih molekula koje sadrže ugljik. Svaki atom ugljika može stvoriti do četiri veze s drugim atomima u isto vrijeme, što rezultira ogromnim bogatstvom spojeva. Ugljični "kostur" prisutan je u osnovi svih organskih tvari - uključujući proteine, polisaharide i nukleinske kiseline, koje se smatraju najvažnijim "građevinskim blokovima" života.

Hipoteza o panspermiji samo tvrdi da je život u svojim najjednostavnijim oblicima došao na Zemlju iz svemira. Negdje u međuzvjezdanom prostoru razvili su se uvjeti koji su omogućili sastavljanje složenih molekula.

Možda ne u obliku stanice, već u obliku svojevrsnog protogenoma - nukleotida koji se mogu reproducirati na najjednostavniji način i kodirati informacije potrebne za opstanak molekule.

Prvi put su se temelji za takve zaključke pojavili prije 50 godina. Unutar meteorita Marchison, koji je pao u Australiju 1969. godine, pronađene su molekule uracila i ksantina. Riječ je o dušičnim bazama sposobnim tvoriti nukleotide, od kojih su već sastavljeni polimeri nukleinskih kiselina - DNA i RNA.

Zadatak znanstvenika bio je ustanoviti jesu li ovi nalazi posljedica onečišćenja na Zemlji, nakon pada, ili imaju izvanzemaljsko podrijetlo. A 2008. godine radiokarbonskom metodom bilo je moguće ustanoviti da su uracil i ksantin doista nastali prije nego što je meteorit pao na Zemlju.

Sada su u Marchisonu i sličnim meteoritima (oni se zovu ugljični hondriti) znanstvenici pronašli sve vrste baza od kojih se grade i DNK i RNA: složeni šećeri, uključujući ribozu i deoksiribozu, razne aminokiseline, uključujući esencijalne masne kiseline. Štoviše, postoje naznake da se organska materija stvara izravno u svemiru.

Godine 2016., uz pomoć aparata Rosetta Europske svemirske agencije, u repu kometa Gerasimenko pronađeni su tragovi najjednostavnije aminokiseline - glicina - kao i fosfora, koji je također važna komponenta za nastanak života. -Churyumov.

Ali takva otkrića prije sugeriraju kako se život mogao donijeti na Zemlju. Može li preživjeti i dugo se razvijati izvan zemaljskih uvjeta još uvijek je nejasno. "Velike molekule, složene molekule, koje bismo bez ikakvih mogućnosti klasificirali kao organske na Zemlji, mogu se sintetizirati u svemiru bez sudjelovanja živih bića", kaže astronom Dmitry Vibe. "Znamo da je međuzvjezdana organska tvar dospjela u Sunčev sustav i Zemlju. Ali tada joj se događalo nešto drugo - mijenjali su se izotopski sastav i simetrija."

Tragovi u atmosferi

Još jedan obećavajući način traženja života povezan je s biosignaturama ili biomarkerima. Riječ je o tvarima čija prisutnost u atmosferi ili tlu planeta definitivno ukazuje na prisutnost života. Na primjer, u Zemljinoj atmosferi ima puno kisika, koji nastaje kao rezultat fotosinteze uz sudjelovanje biljaka i zelenih algi. Sadrži i puno metana i ugljičnog dioksida koje proizvode bakterije i drugi živi organizmi u procesu izmjene plinova tijekom disanja.

Ali pronalazak tragova metana ili kisika u atmosferi (kao i vode) još nije razlog za otvaranje šampanjca. Primjerice, metan se može naći i u atmosferi zvjezdastih objekata – smeđih patuljaka.

A kisik može nastati kao rezultat cijepanja vodene pare pod utjecajem jakog ultraljubičastog zračenja. Takvi se uvjeti opažaju na egzoplanetu GJ 1132b, gdje temperatura doseže 230 stupnjeva Celzija. Život u takvim uvjetima je nemoguć.

Da bi se plin smatrao biosignaturom, mora se dokazati njegovo biogeno podrijetlo, odnosno mora nastati upravo kao rezultat djelovanja živih bića. Na takvo podrijetlo plinova ukazuje, primjerice, njihova varijabilnost u atmosferi. Promatranja pokazuju da razine metana na Zemlji fluktuiraju s godišnjim dobima (a aktivnost živih bića ovisi o godišnjem dobu).

Ako na nekom drugom planetu metan nestane iz atmosfere, onda se pojavi (a to se može zabilježiti tijekom, primjerice, godinu dana), znači da ga netko emitira.

Ispostavilo se da je Mars ponovno jedan od mogućih izvora "živog" metana. Prve znakove toga u tlu otkrili su uređaji programa Viking, koji su na planet poslani još 1970-ih - samo s ciljem potrage za organskom tvari. Otkrivene molekule metana u kombinaciji s klorom u početku su uzete kao dokaz. No, 2010. godine brojni su istraživači revidirali ovo stajalište.

Otkrili su da nam već poznati perklorati u marsovskom tlu, kada se zagrijavaju, uništavaju većinu organske tvari. I uzorci iz Vikinga su zagrijani.

U atmosferi Marsa tragovi metana prvi put su otkriveni 2003. godine. Nalaz je odmah oživio razgovore o nastanjivosti Marsa. Činjenica je da sve značajnije količine tog plina u atmosferi ne bi dugo trajale, već bi bile uništene ultraljubičastim zračenjem. A ako se metan ne razgradi, znanstvenici su zaključili da na Crvenom planetu postoji stalan izvor tog plina. Pa ipak, znanstvenici nisu imali čvrstog povjerenja: dobiveni podaci ne isključuju da je pronađeni metan isto "zagađenje".

Ali opažanja s rovera Curiosity 2019. zabilježila su nenormalan porast razine metana. Štoviše, pokazalo se da je sada njegova koncentracija tri puta veća od razine plina zabilježene 2013. godine. A onda se dogodila još misterioznija stvar - koncentracija metana ponovno je pala na pozadinske vrijednosti.

Zagonetka o metanu još uvijek nema jednoznačan odgovor. Prema nekim verzijama, rover se može nalaziti na dnu kratera, u kojem se nalazi podzemni izvor metana, a njegovo oslobađanje povezano je s tektonskom aktivnošću planeta.

Međutim, biosignature mogu biti prilično neočigledne. Na primjer, u rujnu 2020. tim sa Sveučilišta Cardiff otkrio je tragove plina fosfina na Veneri, posebnog spoja fosfora koji je uključen u metabolizam anaerobnih bakterija.

2019. računalne simulacije pokazale su da se fosfin ne može formirati na planetima s čvrstom jezgrom osim kao rezultat aktivnosti živih organizama. A količina fosfina pronađena na Veneri govorila je u prilog činjenici da nije riječ o grešci ili slučajnoj nečistoći.

No, brojni znanstvenici su skeptični u vezi s otkrićem. Astrobiolog i stručnjak za smanjena stanja fosfora Matthew Pasek sugerirao je da postoji neki egzotični proces koji računalne simulacije nisu uzeli u obzir. On se mogao dogoditi na Veneri. Pasek je dodao da znanstvenici još uvijek nisu sigurni kako život na Zemlji proizvodi fosfin i proizvode li ga uopće organizmi.

Zakopan u kamenu

Drugi mogući znak života, opet povezan s Marsom, je prisutnost u uzorcima s planeta čudnih struktura sličnih ostacima živih bića. To uključuje marsovski meteorit ALH84001. Poletio je s Marsa prije otprilike 13.000 godina i pronađen je na Antarktiku 1984. godine od strane geologa koji su vozili motorne sanke oko Allan Hillsa (ALH znači Allan Hills) na Antarktiku.

Ovaj meteorit ima dvije karakteristike. Prvo, to je uzorak stijena iz doba tog istog "mokrog Marsa", odnosno vremena kada je na njemu moglo biti vode. Drugi - u njemu su pronađene čudne strukture koje podsjećaju na fosilizirane biološke objekte. Štoviše, pokazalo se da sadrže tragove organske tvari! Međutim, te "fosilizirane bakterije" nemaju nikakve veze s kopnenim mikroorganizmima.

Oni su premali za bilo kakav zemaljski stanični život. Međutim, moguće je da takve strukture upućuju na prethodnike života. Godine 1996. David McKay iz Centra Johnson za NASA-u i njegovi kolege pronašli su takozvane pseudomorfe u meteoritu - neobične kristalne strukture koje oponašaju oblik (u ovom slučaju) biološkog tijela.

Ubrzo nakon objave iz 1996., Timothy Swindle, planetarni znanstvenik sa Sveučilišta Arizona, proveo je neformalno istraživanje na više od 100 znanstvenika kako bi saznao kako se znanstvena zajednica osjeća u vezi s tim tvrdnjama.

Mnogi znanstvenici bili su skeptični prema tvrdnjama grupe McKay. Konkretno, brojni istraživači su tvrdili da ove inkluzije mogu nastati kao rezultat vulkanskih procesa. Drugi prigovor odnosio se na vrlo male (nanometarske) dimenzije konstrukcija. Međutim, pristaše su prigovorile tome da su nanobakterije pronađene na Zemlji. Postoji rad koji pokazuje temeljnu nerazlučivost modernih nanobakterija od objekata iz ALH84001.

Rasprava je u mrtvoj tački iz istog razloga kao i u slučaju venerinovog fosfina: još uvijek nemamo pojma kako se takve strukture formiraju. Nitko ne može jamčiti da sličnost nije slučajnost. Štoviše, na Zemlji postoje kristali, poput kerita, koje je teško razlikovati od "fosiliziranih" ostataka čak i običnih mikroba (da ne spominjemo slabo proučavane nanobakterije).

Potraga za izvanzemaljskim životom je poput trčanja za vlastitom sjenom. Čini se da je odgovor pred nama, samo se moramo približiti. Ali on se udaljava, stječe nove složenosti i rezerve. Ovako funkcionira znanost – eliminacijom “lažnih pozitivnih rezultata”. Što ako spektralna analiza pogreši? Što ako je metan na Marsu samo lokalna anomalija? Što ako su strukture koje izgledaju kao bakterije samo igra prirode? Ne mogu se potpuno isključiti sve sumnje.

Sasvim je moguće da se u Svemiru neprestano pojavljuju izbijanja života – tu i tamo. A mi, sa svojim teleskopima i spektrometrima, uvijek kasnimo na spoj. Ili, obrnuto, dolazimo prerano. Ali ako vjerujete u kopernikanski princip, koji kaže da je svemir u cjelini homogen i da se zemaljski procesi moraju odvijati negdje drugdje, prije ili kasnije ćemo se ukrstiti. Pitanje je vremena i tehnologije.