Lodowce Antarktyczne. Źródło zdjęcia: NASA Kliknij, aby powiększyć
Pamela Conrad, astrobiolog z NASA Jet Propulsion Laboratory, udała się na krańce Ziemi, aby studiować życie. Conrad pojawił się niedawno w trójwymiarowym dokumencie Jamesa Camerona „Aliens of the Deep”, w którym ona i kilku innych naukowców badało dziwne stworzenia zamieszkujące dno oceanu.
16 czerwca 2005 r. Conrad wygłosił wykład zatytułowany „Rok dwubiegunowy: czego możemy się dowiedzieć o poszukiwaniu życia na innych planetach poprzez pracę w zimnych pustyniach”.
W części 1 tego zredagowanego transkryptu Conrad opisuje, jakich znaków moglibyśmy szukać, aby zobaczyć, czy istnieje życie w obcym środowisku.
„W ciągu ostatnich trzech lat zaangażowałem się w projekt z kilkoma moimi kolegami, który zabiera nas na gorące i zimne pustynie. Chcemy obserwować sygnatury życia i sprawdzać, czy potrafimy odróżnić miejsca, w których jest życie, a gdzie nie. Powodem, dla którego chodzimy na pustynie, jest ograniczenie liczby mylących zmiennych, które są wprowadzane przez wszystkie rodzaje życia. Zasadniczo nie chcemy usuwać kupy psów, aby znaleźć bakterie w ziemi.
W ubiegłym roku mieliśmy zaszczyt jechać zarówno do Arktyki, jak i do Antarktydy. To jest mój dwubiegunowy rok i to, co tam robiliśmy, ma znaczenie dla eksploracji kosmosu, ponieważ, podobnie jak pustynia, warunki na powierzchni innych planet są bardzo trudne.
Patrzymy na skały, ponieważ jeśli życie było i już minęło - innymi słowy, jest martwe lub tak martwe, że zostało skamieniałe i zmienione - można to znaleźć w zapisie skalnym.
Aby wykryć życie w dowolnym miejscu, musisz być w stanie zbadać środowisko i znaleźć mierzalne wskazówki. Jeśli nie jest to coś, co można zdefiniować w wymierny sposób, to nie jest to nauka. Tak więc z definicji jesteśmy jakby na zimno, że tak powiem.
Jednym z wyzwań jest wymierne określenie, według którego można zdefiniować życie. Warunki muszą być na tyle uniwersalne, aby nie przegapić życia na innej planecie, jeśli było inaczej niż życie tutaj. Mamy przykładowy zestaw jednego: biosfery na Ziemi. Staramy się wykorzystać naszą wiedzę o życiu tutaj, aby wymyślić te warunki, dlatego staramy się myśleć o życiu w najbardziej ogólnych opisowych terminach, jakie możemy.
Szukamy życia w miejscach nadających się do zamieszkania; miejsca, które są w stanie utrzymać życie. Trudno jednak zdefiniować zamieszkalność, ponieważ mamy niejasne pojęcie o tym, co sprawia, że środowisko nadaje się do zamieszkania. W NASA bardzo zależy nam na poszukiwaniu wody jako jednego z aspektów zamieszkiwania.
Woda jest tak samo ważna dla życia na pustyni, jak dla nas. Po świeżym śniegu, kiedy skały się nagrzewają i topią lód, na powierzchni skały widać zakwit sinic. Jednak są w stanie utrzymać minimalne istnienie, gdy nie ma dużo opadów.
Jednym z powodów spowolnienia metabolizmu w zimie na Antarktydzie jest to, że woda jest w fazie stałej i jest niedostępna. Żywe istoty mogą używać lodu tylko wtedy, gdy się topi i staje się dobrym rozpuszczalnikiem. Używanie lodu jest jak używanie minerału w fazie krystalicznej - gdy jest on w postaci stałej, musisz zużyć trochę energii, aby zerwać te wiązania, aby coś z tym zrobić. Na Antarktydzie znajdują się organizmy, które zawierają cząsteczki zapobiegające zamarzaniu, ryby posiadające cząsteczki zwane glikoproteinami. Kiedy kryształ lodu tworzy się w rybie, molekuła chwyta kryształ lodu, gdy zaczyna on rosnąć, i nie pozwala mu rosnąć w kierunku, w którym jego energia najłatwiej rośnie. Ponieważ nie może rosnąć, kryształ lodu porzuca ducha i zamienia się z powrotem w wodę.
Oprócz wody uważamy, że pewne rodzaje pierwiastków chemicznych są ważne dla życia gdzie indziej. Życie na Ziemi składa się z węgla, wodoru i fosforu oraz kilku innych ważnych rzeczy, a my potrzebujemy tlenu w powietrzu. Ale na Ziemi są drobnoustroje, które oddychają metalem i nie dbają o tlen.
Tak więc, w oczach patrzącego można zamieszkiwać. Kiedy go definiujesz, musisz pomyśleć o najszerszym zestawie terminów, aby objąć każdy rodzaj życia, jaki możesz sobie wyobrazić. Ostateczna ocena, czy miejsce nadaje się do zamieszkania, to oczywiście sprawdzenie, czy jest ono zamieszkane.
Zadajesz jeden zestaw pytań, jeśli chcesz wiedzieć: „Czy mogę tutaj ustawić sprzątanie?” Możesz zadać inny zestaw pytań, jeśli chcesz wiedzieć: „Czy ktoś jest w domu?” Ale w centrum tego wszystkiego, czy chcesz tam mieszkać, czy po prostu sprawdzić, czy ktoś jest w domu, musisz wiedzieć coś o okolicy. Nadal musisz wykonać wszystkie eksperymenty, które mówią ci o geofizycznych, mineralogicznych i atmosferycznych właściwościach planety. Jeśli szukasz życia, musisz mieć pojęcie o tym, co próbujesz wesprzeć w tym środowisku.
Wybuchająca około 5 milionów lat temu, z serii złamań zwanych Cerberus Fossae, woda spłynęła w katastrofalnej powodzi, zbierając się na obszarze 800 x 900 km i początkowo miała średnio 45 metrów głębokości. Kliknij zdjęcie, aby powiększyć. Kredyt: ESA / Mars Express
Co stanowiłoby dowód? Jeśli chcesz powiedzieć, że coś zostało udowodnione, musisz osiągnąć pewien poziom konsensusu w środowisku naukowym, w przeciwnym razie twoi rówieśnicy rozerwą cię na małe kawałki w literaturze. Oczywiście, nigdy nie ma pełnego konsensusu: dlatego my, paskudni naukowcy, walczymy ze sobą bez końca. Ale musimy przynajmniej wymyślić warunki. Możemy się zgodzić lub nie zgodzić ze swoimi teoriami, ale musimy uzgodnić warunki i pomiary.
Jakie pomiary moglibyśmy wykonać, gdybyśmy szukali życia? Czy planeta wygląda inaczej, jeśli życie tam było? Na przykład, jeśli pójdziesz do mojej kuchni po tym, jak zjadłem, możesz zobaczyć talerz lub okruchy. To wskazówka, że tam byłem. Istnieją również wskazówki na poziomie planetarnym. Biomarker - wskazówka, która mówi, że istniało życie - może być wszystkim, co zostało stworzone przez życie. Wskazówka może być chemiczna, ponieważ chemikalia obejmują wszystko. Jestem workiem chemikaliów, tak jak to podium jest workiem chemikaliów. Właśnie to, jakie są chemikalia, w jakiej proporcji i jak są ułożone w 3-D, odróżnia mnie od tego. To prosty sposób na rozróżnienie kategorii rzeczy.
Chiralność jest również biomarkerem. Chiralność oznacza, że niektóre cząsteczki są wzajemnie odbiciami lustrzanymi, a żywe cząsteczki wydają się być pewną ręką. Jeśli chodzi o aminokwasy, które są składnikami białek, które składają się na życie, żywe istoty lubią używać formy leworęcznej. A jeśli chodzi o cukry, żywe istoty lubią mieć formę praworęczną. Są wyjątki od nich, ale to ogólny przypadek.
Izotopy mogą również być biomarkerem. Niektóre cząsteczki mają różne smaki izotopowe, a niektóre są nieco cięższe od innych. Żywe rzeczy, takie jak lżejsza odmiana, prawdopodobnie dlatego, że jest energetycznie tańsza w przetwarzaniu.
Złożone polimery mogą również być biomarkerami. Oczywiście tworzywo sztuczne jest złożonym polimerem. Znowu zrobiliśmy plastik. Zatem całe to rozróżnienie między naturalnym a nienaturalnym - jeśli ludzie to zrobili, nadal jest biogenne. Pomyśl o tym. Mój samochód jest biosignaturą. Jakiego rodzaju nie jestem pewien.
Jeśli zamierzasz zdefiniować życie w wymierny sposób, chciałbym, aby było to naprawdę proste. Możesz zdefiniować życie na podstawie tego, z czego jest wykonane, lub możesz zdefiniować życie na podstawie tego, co robi. Lubię definiować życie na podstawie tego, z czego jest wykonane, ponieważ gdy tylko wypowiesz słowo „robi”, mówisz o procesie. Proces to coś, co dzieje się z czasem. Następnie musisz dowiedzieć się, jaka powinna być częstotliwość próbkowania. Jak często powinieneś wyglądać i jak długo powinien potrwać cały eksperyment? Proces jest nieco bardziej problematyczny, ponieważ wymaga czasu i możesz się mylić, jak często szukać lub jak długo powinieneś szukać.
Procesy - tworzenie, odtwarzanie lub ewolucja - mogą zachodzić w różnych skalach czasowych. Jeśli więc patrzysz tylko na procesy i masz dwa, które różnią się znacznie pod względem skali czasowej, nie będziesz w stanie wykonać tego samego eksperymentu, aby spojrzeć na oba z nich. Lubię patrzeć na życie w kategoriach tego, czym ono jest. Nie mówiąc o tym, że nie mogliśmy dodać trochę rzeczy opartych na procesach, ale kiedy spojrzysz na to, czym jest życie, staje się to bardzo szybkie. To wyjątkowa chemia, pewnego rodzaju proporcjonalne chemikalia, ułożone w jakiś sposób, a „ułożony w inny sposób” to, co nazywam strukturą.
Gdybym szukał życia na innej planecie lub księżycu, szukałbym miejsc, w których mogłaby się wydarzyć interesująca chemia, aby ostateczna ewolucja tej chemii mogła stworzyć żywy system. Pomyślałbym o miejscach takich jak Europa, która ma ocean pod lodem. Pomyślałbym o innych miejscach, w których istnieje lód, takich jak komety. Pomyślałbym o Tytanie, księżycu Saturna. Pomyślałbym o tych wszystkich miejscach, w których występuje ciekawa chemia, ponieważ chemia jest mądra. Możesz uzyskać wszelkiego rodzaju interesujące cząsteczki.
Oryginalne źródło: NASA Astrobiology
