Kuinka astrobiologit löytävät maapallon ulkopuolisen elämän? Arkielämässä meillä ei yleensä ole mitään ongelmia kertoa, että koira tai ruusupussi on elävä asia ja kallio ei. Elokuvan 'Europa Report' -ilmapiirissä voimme kertoa yhdellä silmäyksellä, että Jupiterin kuun valtameressä uinti löydetty moni-tentacled oletus on elossa, monimutkainen ja melko mahdollisesti älykäs.
Mutta ellei jotain ui, kävelee, ryömii tai hiippaa katselevan avaruusaluksen kameroiden ohi, astrobiologit kohtaavat paljon vaikeamman työn. Heidän on suunniteltava testit, joiden avulla he voivat päätellä vieraiden mikrobien esiintymisen avaruusaluksen tiedoista. Heidän on kyettävä tunnistamaan fossiiliset jäljet muukalaisesta elämästä. Heidän on pystyttävä selvittämään, sisältävätkö muita tähtiä kiertävien kaukaisten planeettojen ilmakehät tuntemattomien elämänmuotojen ilmaisimien jälkiä. He tarvitsevat tapoja päätellä elämän läsnäolo sen ominaisuuksien tuntemuksesta. Elämän määritelmä kertoisi heille, mitkä nuo ominaisuudet ovat ja kuinka niitä etsiä. Tämä on ensimmäinen kaksiosaisesta sarjasta, jossa tutkitaan kuinka elämäkäsityksemme vaikuttaa maapallon ulkopuolisen elämän etsimiseen.
Mikä erottaa elävät asiat toisistaan? Filosofit ja tutkijat ovat vuosisatojen ajan etsineet vastausta. Filosofi Aristoteles (384-322 eKr.) Piti paljon työtä eläinten leikkaamiseen ja elävien olosuhteiden tutkimiseen. Hän ajatteli, että heillä oli erottuva erityiskyky, joka erotti heidät asioista, jotka eivät ole elossa. Aikakauden mekaanisten keksintöjen innoittamana renessanssin filosofi Rene Descartes (1596-1650) uskoi, että elävät esineet olivat kuin kellokoneita, joiden erityiset kapasiteetit johtuvat osiensa organisointitavasta.
Vuonna 1944 fyysikko Erwin Schrödinger (1887-1961) kirjoitti Mitä on elämä? Siinä hän ehdotti, että elämän perustavanlaatuiset ilmiöt, mukaan lukien jopa kuinka vanhemmat siirtävät piirteensä jälkeläisilleen, voitaisiin ymmärtää tutkimalla elävien asioiden fysiikkaa ja kemiaa. Schrödingerin kirja oli inspiraatio molekyylibiologian tieteelle.
Elävät organismit on valmistettu suurista monimutkaisista molekyyleistä, joissa on linkitetyt hiiliatomit. Molekyylibiologit kykenivät selittämään monia elämän toimintoja näiden orgaanisten molekyylien ja kemiallisten reaktioiden perusteella, jotka ne suorittavat liuenneessa nestemäiseen veteen. Vuonna 1955 James Watson ja Francis Crick löysivät deoksiribonukleiinihapon (DNA) rakenteen ja osoittivat, kuinka se voisi olla vanhemmille jälkeläisille välitetyn perinnöllisen tiedon varastossa.
Vaikka kaikki tämä tutkimus ja teoretisointi on lisännyt tuntuvasti käsitystämme elämästä, se ei ole tuottanut tyydyttävää määritelmää elämästä; määritelmä, jonka avulla voimme luotettavasti erottaa elossa olevat asiat asioista, jotka eivät ole. Vuonna 2012 filosofi Edouard Mahery väitti, että yhden elämänmäärittelyn laatiminen oli sekä mahdotonta että turhaa. Astrobiologit saavat parhaan mahdollisen määritelmän, joka on osittainen ja jolla on poikkeuksia. Heidän etsintänsä riippuu siitä, että tiedämme maapallon elämän erityispiirteistä; ainoa elämä, jonka tällä hetkellä tiedämme.
Täällä maan päällä elävillä esineillä on erottuvuus kemiallisessa koostumuksessaan. Hiilen lisäksi vety, typpi, happi, fosfori ja rikki ovat erityisen tärkeitä suurille orgaanisille molekyyleille, jotka muodostavat maanpäällisen elämän. Vesi on välttämätön liuotin. Koska emme tiedä varmasti, mikä muu voisi olla mahdollista, etsiminen maapallon ulkopuolisesta elämästä tyypillisesti olettaa, että sen kemiallinen koostumus on samanlainen kuin maapallon elämässä.
Tätä olettamaa hyödyntäen astrobiologit pitävät veden etsimistä muissa taivaankappaleissa erittäin tärkeänä. Avaruusalusten todisteet ovat osoittaneet, että Marsin pinnalla oli kerran nestemäisiä vesirunkoja. Tämän veden historian ja laajuuden määrittäminen on Marsin etsinnän keskeinen tavoite. Astrobiologit ovat innostuneita todisteista veden alla olevista valtamereistä Jupiterin kuussa Europa, Saturnuksen kuussa Enceladus ja mahdollisesti muilla kuukausilla tai kääpiö planeetoilla. Mutta vaikka nestemäisen veden läsnäolo viittaa maapallon kaltaiselle elämälle sopiviin olosuhteisiin, se ei todista tällaisen elämän olemassaoloa tai olemassaoloa.
Orgaaniset kemikaalit ovat välttämättömiä maapallon kaltaisessa elämässä, mutta kuten vedessäkin, niiden läsnäolo ei todista elämän olemassaoloa, koska orgaaniset materiaalit voivat muodostua myös ei-biologisissa prosesseissa. Vuonna 1976 NASA: n kaksi Viking-laskeuttajaa olivat ensimmäiset avaruusalukset, jotka purkautuivat Marsiin täysin onnistuneesti. He kantoivat soitinta; nimeltään kaasukromatografia-massaspektrometri, jolla testattiin maaperää orgaanisten molekyylien suhteen.
Jopa ilman elämää, tutkijoiden odotettiin löytävän orgaanisia aineita Marsin maaperästä. Muiden kuin biologisten prosessien muodostamia orgaanisia materiaaleja löytyy hiilipitoisista meteoriiteista, ja joidenkin näiden meteoriittien olisi pitänyt pudota Marsille. He olivat yllättyneitä löytämättä mitään. Tuolloin orgaanisten molekyylien löytämättä jättämisen katsottiin olevan suuri isku Marsin elämän mahdollisuudelle.
Vuonna 2008 NASA: n Phoenix-laskuri löysi selityksen miksi Viking ei havainnut orgaanisia molekyylejä. Jos todetaan, että Marsin maaperä sisältää perkloraatteja. Sisältää happea ja klooria, perkloraatit ovat hapettavia aineita, jotka voivat hajottaa orgaanista ainetta. Vaikka perkloraatit ja orgaaniset molekyylit voisivat esiintyä samanaikaisesti Marsin maaperässä, tutkijat päättivät, että Viking-analyysiä varten maaperän kuumentaminen olisi aiheuttanut perkloraatit tuhoavan kaiken sen sisältämän orgaanisen materiaalin. Marsin maaperä saattaa sisältää orgaanisia aineita.
Joulukuussa 2014 järjestetyssä tiedotustilaisuudessa NASA ilmoitti, että Curiosity Mars -kytkimen mukana toimitettu laite oli onnistunut havaitsemaan Marsilla yksinkertaiset orgaaniset molekyylit ensimmäistä kertaa. Tutkijoiden mielestä on mahdollista, että havaitut molekyylit voivat olla monimutkaisempien orgaanisten molekyylien hajoamistuotteita, jotka perkloraatit hajottivat analyysiprosessin aikana.
Maapallon elämän kemiallinen rakenne on myös ohjannut Marsin meteoriittien elämäjälkien etsimistä. Vuonna 1996 tutkijaryhmä, jota johti David McKay Johnsonin avaruuskeskuksesta Houstonissa, kertoi todisteita siitä, että Antarcticaan vuonna 1984 Alan Hillsistä löydetty marsilainen meteoriitti sisälsi kemiallisia ja fysikaalisia todisteita Marsin aiemmasta elämästä.
Sittemmin on esitetty samanlaisia väitteitä muista Marsin meteoriiteista. Mutta monille havainnoille on ehdotettu ei-biologisia selityksiä, ja koko aihe on pysynyt kiistanalaisina. Meteoriitit eivät ole toistaiseksi antaneet sellaista todistusaineistoa, jota tarvitaan maan ulkopuolisen elämän olemassaolon todistamiseksi kohtuuttoman epäilemättä.
Aristoteleen jälkeen useimmat tutkijat määrittelevät elämän mieluummin sen kapasiteetin kuin koostumuksensa perusteella. Toisessa erässä tutkimme, kuinka ymmärryksemme elämän kyvyistä on vaikuttanut maan ulkopuolisen elämän etsimiseen.
Viitteet ja lisälukemat:
N. Atkinson (2009) Perkloraatit ja vesi tekevät potentiaalisesta ympäristöstä Marsissa, Space Magazine.
S. A. Benner (2010), Elämän määrittely, astrobiology, 10(10):1021-1030.
E. Machery (2012), Miksi lopetin huolestumisen elämän määritelmästä ... ja miksi sinun pitäisi myös, Synthese, 185:145-164.
L. J. Mix (2015), elämän määritelmien puolustaminen, astrobiology, 15 (1) lähetetty verkossa ennen julkaisua.
T. Reyes (2014) NASA: n Curiosity Rover havaitsee metaanin, Organics on Mars, Space Magazine.
S. Tirard, M. Morange ja A. Lazcano, (2010), Elämän määritelmä: Lyhyt historia vaikeasta tieteellisestä yrityksestä astrobiology, 10(10):1003-1009.
Löysivätkö Viking Marsin laskeuttajat elämän rakennuspalikoita? Puuttuva pala inspiroi palapelin uutta ilmettä. Science Daily -tehtävissä oleva tutkimus 5. syyskuuta 2010
NASA-rover löytää aktiivista ja muinaista orgaanista kemiaa Marsista, Jet Propulsion -laboratoriosta, Kalifornian teknologiainstituutista, News, 16. joulukuuta 2014.
Europa: Elämän ainesosat ?, Kansallinen ilmailu- ja avaruushallinto.
