Czy jesteśmy sami? Poszukiwanie życia na Marsie i innych częściach Układu Słonecznego

NASAZnajdź życie na MarsProwadzony rydwanem wytrwałości, prawdopodobnie wkrótce przyniesie obiecujące rezultaty. Wcześniejsze wysiłki, choć nie wykazały definitywnie życia, dostarczyły informacji o obecnych technikach badawczych i poszerzyły naszą wiedzę o procesach niebiologicznych, które mogą naśladować życie, wspierając przyszłe badania nadających się do zamieszkania przestrzeni w Układzie Słonecznym, w tym lodowych księżyców. Saturn I Jowisz.

Podczas gdy Mars wydaje się być obiecującym miejscem do poszukiwania życia poza Ziemią, Czerwona Planeta uparcie trzyma się swoich tajemnic. Pomimo dziesięcioleci badań – a nawet dwóch początkowo sensacyjnych odkryć – nie pojawiły się jeszcze żadne pewne oznaki życia.

Teraz te długie poszukiwania mogą przynieść owoce. Łazik Perseverance przeczesywał starożytny marsjański krater, który był wypełniony wodą, szukając śladów dawnego życia, przechowując próbki skał i materiału powierzchniowego w metalowych tubach, aby w końcu powrócić na Ziemię.

A te ekscytujące odkrycia z przeszłości, choć obecnie uważa się, że nie udowodniły, że życie kwitło na naszej sąsiedniej planecie, są postrzegane jako podstawowa podstawa ukierunkowanych, wielowarstwowych badań prowadzonych obecnie.

„Poprzednie misje pomogły nam lepiej zrozumieć, jak szukać życia” – powiedziała Lindsey Hayes, zastępca naukowca programu Astrobiology Program – który bada możliwość życia poza Ziemią – w siedzibie NASA w Waszyngtonie i zastępca głównego naukowca próbki Marsa . Misja powrotu.

Dogłębna eksploracja Marsa posłuży również jako poligon doświadczalny dla przyszłych szerszych badań: skanowania pokrytych lodem księżyców zewnętrznego Układu Słonecznego w poszukiwaniu oznak życia w rozległych oceanach ukrytych pod ich powierzchnią.

„NASA dużo zainwestowała w poszukiwanie życia na Marsie i nauczyłam się wielu rzeczy, które pomogą nam spojrzeć na inne nadające się do zamieszkania miejsca w Układzie Słonecznym – takie jak lodowe księżyce krążące wokół Saturna i Jowisza” – powiedziała Marie Vojtek, dyrektor Programu Astrobiologii NASA w centrali NASA w Waszyngtonie.

Krater Jezero na Marsie pokazano na tej ilustracji tak, jak wyglądał miliardy lat temu, kiedy było to jezioro kraterowe z deltą rzeki. Źródło: NASA/JPL-Caltech/Lizbeth B. De La Torre

Poszukiwania marsjańskich skał

Aby znaleźć korzenie strategii NASA polegającej na poszukiwaniu życia wśród sąsiednich światów, możemy cofnąć się do lat 70. XX wieku: dni Carla Sagana i jego dwóch lądowników Viking, które przeszły do ​​historii, gdy obaj wylądowali na Marsie w 1976 roku.

Sagan, gospodarz oryginalnego serialu telewizyjnego „Kosmos”, pomógł zaprojektować i zarządzać sondami Viking 1 i Viking 2, które przesyłają obrazy i zbierają dane naukowe z powierzchni Marsa. Przeprowadzili także eksperymenty z wykrywaniem życia, zebrali próbki materiału powierzchni Marsa, zwanego regolitem, i dodali składniki odżywcze. Pomimo dowodów na spożywanie niektórych składników odżywczych większość społeczności naukowej doszła do wniosku, że jest to prawdopodobnie spowodowane interakcjami niebiologicznymi, co doprowadziło do początkowej iskry ekscytacji związanej z możliwym odkryciem życia na Marsie.

Drugi wielki moment nadszedł w 1996 roku, kiedy naukowcy z NASA opublikowali artykuł opisujący możliwe chemiczne ślady form życia w marsjańskiej skale, która spadła na Ziemię. Potocznie znany jako meteoryt Allan Hills lub pod oficjalnym numerem ALH84001, został zebrany na Antarktydzie ponad dziesięć lat temu.

Podczas gdy meteoryty z Marsa regularnie spadały na Ziemię w historii tych dwóch planet – prawdopodobnie wystrzelone w kosmos, gdy duże ciała, takie jak asteroidy, uderzyły w Czerwoną Planetę i ostatecznie zostały przechwycone przez pole grawitacyjne Ziemi – ten wydawał się wyjątkowy. Zawierał ślady chemiczne podobne do tych pozostawionych przez ziemskie drobnoustroje. Niektóre obrazy ujawniły nawet mikroskopijne cechy przypominające bakterie. Jednak po raz kolejny globalne podekscytowanie potencjalnym odkryciem zostało zredukowane do niepewności. Obecnie większość naukowców, którzy badali tę kwestię, uważa, że ​​prawdopodobnym źródłem „dowodów” na obecność w meteorycie śladów wcześniejszych drobnoustrojów marsjańskich jest źródło niebiologiczne.

Grupa naukowców, którzy opublikowali artykuł, kierowana przez naukowca z NASA, Davida S. McKay’a, „czasami była trochę krótką zmianą” – powiedział Andrew Steele, naukowiec z Carnegie Institution, który również badał marsjańską skałę. „Rzeczywisty wpływ, jaki wywarli na tę naukę, powinien być celebrowany, ponieważ wykorzystali to, co zrobili. To właśnie umożliwiło nam zadanie kolejnego zestawu naprawdę ważnych pytań.”

Odkrycia zespołu zachęciły do ​​dalszych badań i zwróciły uwagę na nowe spostrzeżenie: wiele procesów niebiologicznych może wytworzyć realistyczne cechy.

Źródło: NASA/JPL-Caltech/Lizbeth B. De La Torre

Na przykład własna praca Steele’a ma na celu ustalenie poziomu „braku życia” w środowiskach znajdujących się na innych światach, w tym na Marsie. Wyniki wykrywania potencjalnego życia można następnie zmierzyć na tym tle. Opierając się na pracy grupy Mackaya i innych, Steele i współpracownicy odkryli trzy oddzielne procesy chemiczne, które mogą wytwarzać elementy budulcowe życia na Marsie – każdy z nich wytwarza cząsteczki organiczne przy braku jakiejkolwiek aktywności biologicznej.

„Mars jest ekscytujący” – powiedział – „i wciąż może wykazywać oznaki życia”. „Ale uczy nas również, jak mogą tworzyć się elementy budulcowe życia”.

Te dwie wczesne próby znalezienia życia na Marsie doprowadziły również do innego kluczowego odkrycia: poszukiwania musiały być wyczerpujące, a nie „chwyć i idź”, jak to ujął astrobiolog Hayes.

„Obie interpretacje wyników zostały utrudnione przez brak kontekstu” – powiedział Hayes. „W przypadku Wikingów brakowało kontekstu w pomiarach, które mieli wykonać – i tego, co mogliby nam powiedzieć o środowisku, w którym je mierzyliśmy. W przypadku Allan Hills [the Martian meteorite]Brak kontekstu dotyczącego środowiska, z którego pochodzą te skały”.

Poszukiwanie życia na Marsie

Aby posunąć dochodzenie do przodu, NASA najpierw postanowiła nie podejmować bezpośredniego celu odkrywania samego życia. Zamiast tego, bliźniaczy łazik Spirit i Opportunity przeprowadził szczegółowe badanie marsjańskiego środowiska, potwierdzając warunki nadające się do zamieszkania na wczesnym Marsie częściowo dzięki geologicznym dowodom przepływu wody. Orbitery marsjańskie, takie jak Mars Reconnaissance Orbiter i Mars Odyssey, również odegrały pewną rolę, pomagając mapować teren i lokalizować miejsca lądowania.

Łazik Mars Curiosity jeszcze bardziej zwiększył potencjał zamieszkiwania, przechwytując dowody obfitości wody, cząsteczek organicznych i środowisk nadających się do zamieszkania w odległej przeszłości Marsa. Łazik kontynuuje dziś swoją pracę w kraterze Gale, gdzie wciąż można znaleźć dowody na aktywność wody w przeszłości.

NASA powraca na pole wykrywania życia wraz z przybyciem łazika do krateru Jezero w lutym 2021 r. Jezero, niegdyś jezioro wraz z deltą rzeki, wydawało się idealnym miejscem do poszukiwania oznak życia z odległej przeszłości Marsa.

Ale w przeciwieństwie do lądowników Wikingów, Perseverance jest wyposażony w szereg narzędzi do skanowania marsjańskich skał w poszukiwaniu śladów starożytnego życia i badania ich kontekstu środowiskowego.

Również w przeciwieństwie do Wikingów łaziki mogą się poruszać. Perseverance celuje w interesujące formacje skalne z dużej odległości — z pomocą nawigatora helikoptera, Creativity — a następnie jedzie tam, by przyjrzeć się im z bliska.

Oznacza to również, że wytrwałość, polegająca na przechowywaniu próbek w pamięci podręcznej, która zostanie później zwrócona na Ziemię, ma przewagę nad poprzednimi badaniami, w których brakuje kontekstu dla tego, co znaleziono. „Ten dobrze wyposażony łazik uzyskuje cały ten kontekst, ponieważ wykonuje wszystkie te wspaniałe pomiary” – powiedział Hayes.

Inne możliwe przyszłe miejsca, w których można szukać oznak życia, to miejsca, w których woda podziemna zbierała się na starożytnym Marsie, który kiedyś tworzył system podziemnych jezior.

Poszukiwanie życia w innych częściach Układu Słonecznego

Niewiele wiadomo o głębokich, pokrytych lodem oceanach zewnętrznych księżyców Układu Słonecznego, takich jak księżyce Jowisza Europa, Enceladus i Tytan Saturna. Ale jedno jest już jasne: zapewniłyby one zupełnie inne warunki dla potencjalnego życia niż Mars.

Jednak te pozbawione słońca środowiska wodne mogą zawierać znane materiały organiczne i związaną z nimi chemię, a nawet źródło ciepła – wewnętrzne ciepło księżyców, prawdopodobnie uciekające przez otwory wentylacyjne w dnie oceanu. Jest to jeden ze sposobów, w jaki życie mogło się rozpocząć na Ziemi.

Podczas 13-letniej misji, która zakończyła się w 2017 r., NASA Cassiniego Sonda wykryła pióropusze słonej wody i cząstek organicznych wyrzucane ze szczelin zwanych „tygrysimi paskami” na Enceladusie – prawdopodobnie z podziemnego oceanu księżyca, co wskazuje na możliwe środowisko nadające się do zamieszkania.

Europa może mieć podobne pióropusze: dane ze statku kosmicznego NASA Galileo i teleskopu Hubble’a, jak również teleskopów naziemnych, wskazują na jego obecność. Sonda NASA Europa Clipper, która jest obecnie montowana do potencjalnego wystrzelenia w październiku 2024 r., będzie wyposażona w czujniki zdolne do analizy każdego pióropuszu materii, jaki może napotkać podczas serii przelotów nad pokrytym lodem księżycem.

I chociaż Tytan Saturna jest najbardziej znany ze swojej gęstej atmosfery węglowodorowej oraz jezior etanu i metanu, prawdopodobnie jest to również świat oceaniczny – podobnie jak inne, ukrywający głęboki ocean płynnej wody pod lodową skorupą. Gdyby wnętrze Ziemi w jakiś sposób stykało się z powierzchnią – teraz lub w przeszłości – można by znaleźć dowody na istnienie cząsteczek lub związków chemicznych wskazujących na możliwość istnienia tam życia. Misja NASA Dragonfly, wiropłat, będzie szukać takich dowodów podczas misji zaplanowanej na połowę lat 30. XX wieku.

Chociaż środowiska Marsa i zewnętrznego Księżyca znacznie się różnią, zasady poszukiwania życia pozostają takie same.

„To, czego nauczyliśmy się o życiu na Ziemi, to to, że dopóki istnieją pewne podstawowe rzeczy, takie jak składniki odżywcze, woda i energia, znajdziemy życie” – powiedział Vojtek. Uważamy, że wiele środowisk w Układzie Słonecznym spełnia te wymagania. Ale to jeszcze nie zostało zbadane”.

Szukam życia