Ako vedci pátrajú po mimozemskom živote

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-16 16:15

Možno niekde vo vesmíre existujú iné obývané svety. Ale kým sme ich nenašli, minimálnym programom je dokázať, že život mimo Zeme je aspoň v nejakej forme. Ako blízko sme k tomu?

V poslednej dobe čoraz častejšie počúvame o objavoch, ktoré by „mohli naznačovať“existenciu mimozemského života. Až v septembri 2020 sa zistilo, že na Venuši sa objavil plynný fosfín – potenciálny znak mikrobiálneho života – a soľné jazerá na Marse, kde by mohli existovať aj mikróby.

Za posledných 150 rokov však vesmírni prieskumníci viac ako raz minuli zbožné želania. Na hlavnú otázku stále neexistuje spoľahlivá odpoveď. Alebo existuje, ale vedci sú zo zvyku opatrní?

Linky ďalekohľadu

V 70. rokoch 19. storočia taliansky astronóm Giovanni Schiaparelli videl ďalekohľadom na povrchu Marsu dlhé tenké čiary a vyhlásil ich za „kanály“. Knihu o svojom objave nazval jednoznačne „Život na planéte Mars“. "Je ťažké nevidieť na Marse obrázky podobné tým, ktoré tvoria našu pozemskú krajinu," napísal.

V taliančine slovo canali znamenalo prirodzené aj umelé kanály (samotný vedec si nebol istý ich povahou), ale pri preklade stratil túto nejednoznačnosť. Schiaparelliho prívrženci sa už jasne vyjadrili o drsnej marťanskej civilizácii, ktorá v suchom podnebí vytvorila kolosálne zavlažovacie zariadenia.

Lenin, ktorý v roku 1908 čítal knihu od Percivala Lowella "Mars a jeho kanály" napísal: "Vedecká práca. Dokazuje, že Mars je obývaný, že kanály sú zázrakom technológie, že ľudia by tam mali byť 2/3 krát väčší ako miestni ľudia, navyše s chobotom a pokrytí perím alebo zvieracou kožou, so štyrmi alebo šiestimi nohami.

N … áno, náš autor nás oklamal, neúplne opísal marťanské krásy, malo by byť podľa receptu: "Temnota nízkych právd je nám drahšia, než my klameme". Lowell bol milionár a bývalý diplomat. Mal rád astronómiu a z vlastných peňazí vybudoval jedno z najmodernejších observatórií v Amerike. Práve vďaka Lowellovi sa téma marťanského života dostala na titulné stránky najväčších novín sveta.

Pravda, už na konci 19. storočia mnohí bádatelia pochybovali o otvorení „kanálov“. Pozorovania neustále priniesli rôzne výsledky - karty sa rozchádzali aj v prípade Schiaparelliho a Loeulla. V roku 1907 biológ Alfred Wallace dokázal, že teplota na povrchu Marsu je oveľa nižšia, než predpokladal Lowell, a atmosférický tlak je príliš nízky na to, aby voda existovala v tekutej forme.

Medziplanetárna stanica "Mariner-9", ktorá v sedemdesiatych rokoch minulého storočia urobila fotografie planéty z vesmíru, ukončila históriu kanálov: "kanály" sa ukázali ako optický klam.

Od druhej polovice 20. storočia sa nádeje na nájdenie vysoko organizovaného života zmenšovali. Štúdie pomocou kozmických lodí ukázali, že podmienky na blízkych planétach sa ani zďaleka nepribližujú tým na Zemi: príliš silné poklesy teploty, atmosféra bez známok kyslíka, silný vietor a obrovský tlak.

Na druhej strane, štúdium vývoja života na Zemi podnietilo záujem o hľadanie podobných procesov vo vesmíre. Veď dodnes nevieme, ako a vďaka čomu v princípe život vznikol.

V tomto smere sa v posledných rokoch udialo mnoho podujatí. Hlavným záujmom je hľadanie vody, organických zlúčenín, z ktorých by sa mohli vytvárať bielkovinové formy života, ako aj biosignatúry (látky, ktoré produkujú živé organizmy) a možné stopy baktérií v meteoritoch.

Tekutý dôkaz

Prítomnosť vody je predpokladom existencie života, ako ho poznáme. Voda pôsobí ako rozpúšťadlo a katalyzátor pre určité typy bielkovín. Je tiež ideálnym médiom pre chemické reakcie a transport živín. Okrem toho voda pohlcuje infračervené žiarenie, takže dokáže udržať teplo - to je dôležité pre studené nebeské telesá, ktoré sú dosť ďaleko od svietidla.

Údaje z pozorovaní ukazujú, že voda v tuhom, kvapalnom alebo plynnom stave existuje na póloch Merkúra, vo vnútri meteoritov a komét, ako aj na Jupiteri, Saturne, Uráne a Neptúne. Vedci tiež naznačili, že Jupiterove mesiace Europa, Ganymede a Callisto majú rozsiahle podpovrchové oceány tekutej vody. Našli ho v tej či onej forme v medzihviezdnom plyne a dokonca aj na neuveriteľných miestach, ako je fotosféra hviezd.

Ale štúdium stôp vody môže byť pre astrobiológov (špecialistov na mimozemskú biológiu) sľubné len vtedy, keď sú na to iné vhodné podmienky. Napríklad teploty, tlak a chemické zloženie na rovnakom Saturne a Jupiteri sú príliš extrémne a premenlivé na to, aby sa im živé organizmy prispôsobili.

Ďalšou vecou sú planéty blízko nás. Aj keď dnes vyzerajú nehostinne, môžu na nich zostať malé oázy so „zvyškami niekdajšieho luxusu“.

Orbiter Mars Odyssey objavil v roku 2002 pod povrchom Marsu nánosy vodného ľadu. O šesť rokov neskôr sonda Phoenix potvrdila výsledky svojho predchodcu, pričom zo vzorky ľadu zo pólu získala tekutú vodu.

To bolo v súlade s teóriou, že tekutá voda bola na Marse prítomná pomerne nedávno (podľa astronomických štandardov). Podľa niektorých zdrojov pršalo na Červenej planéte "len" pred 3,5 miliardami rokov, podľa iných - dokonca pred 1,25 miliónmi rokov.

Okamžite sa však vynorila prekážka: voda na povrchu Marsu nemôže existovať v tekutom stave. Pri nízkom atmosférickom tlaku začne okamžite vrieť a vyparovať sa – alebo zamrznúť. Preto je väčšina známej vody na povrchu planéty v stave ľadu. Bola nádej, že to najzaujímavejšie sa deje pod hladinou. Takto vznikla hypotéza o soľných jazerách pod Marsom. A práve na druhý deň dostala potvrdenie.

Vedci z Talianskej vesmírnej agentúry objavili na jednom z pólov Marsu systém štyroch jazier s tekutou vodou, ktoré sa nachádzajú v hĺbke viac ako 1,5 kilometra. Objav sa uskutočnil pomocou rádiových zvukových údajov: zariadenie smeruje rádiové vlny do vnútra planéty a vedci ich odrazom určujú jej zloženie a štruktúru.

Existencia celej sústavy jazier podľa autorov práce naznačuje, že ide o obyčajný jav pre Mars.

Presná konkrétna koncentrácia solí v marťanských jazerách stále nie je známa, rovnako ako ich zloženie. Podľa vedeckého riaditeľa programu Mars Roberta Oroseia hovoríme o veľmi silných riešeniach s „desiatkami percent“soli.

Na Zemi sú halofilné mikróby, ktoré milujú vysokú slanosť, vysvetľuje mikrobiologička Elizaveta Bonch-Osmolovskaya. Uvoľňujú látky, ktoré pomáhajú udržiavať vodno-elektrickú rovnováhu a chránia bunkové štruktúry. Ale aj v extrémne slaných podzemných jazerách (brins) s koncentráciou do 30% je takýchto mikróbov málo.

Podľa Oroseiho by v marťanských jazerách mohli zostať stopy foriem života, ktoré existovali, keď na povrchu planéty bolo teplejšie podnebie a voda a podmienky pripomínali skorú Zem.

Je tu však ďalšia prekážka: samotné zloženie vody. Marťanská pôda je bohatá na chloristany – soli kyseliny chloristej. Roztoky chloristanu zamŕzajú pri výrazne nižších teplotách ako obyčajná či dokonca morská voda. Problém je však v tom, že chloristany sú aktívne oxidanty. Podporujú rozklad organických molekúl, čo znamená, že sú škodlivé pre mikróby.

Možno podceňujeme schopnosť života prispôsobiť sa tým najtvrdším podmienkam. Aby ste to však dokázali, musíte nájsť aspoň jednu živú bunku.

„Tehly“bez výpalu

Formy života, ktoré žijú na Zemi, si nemožno predstaviť bez zložitých organických molekúl obsahujúcich uhlík. Každý atóm uhlíka môže vytvoriť až štyri väzby s inými atómami súčasne, čo vedie k obrovskému množstvu zlúčenín. Uhlíková „kostra“je prítomná v základe všetkých organických látok – vrátane bielkovín, polysacharidov a nukleových kyselín, ktoré sú považované za najdôležitejšie „stavebné kamene“života.

Hypotéza panspermie len tvrdí, že život vo svojich najjednoduchších formách prišiel na Zem z vesmíru. Niekde v medzihviezdnom priestore sa vyvinuli podmienky, ktoré umožnili zostaviť zložité molekuly.

Možno nie vo forme bunky, ale vo forme akéhosi protogenómu – nukleotidov, ktoré sa dokážu tým najjednoduchším spôsobom reprodukovať a zakódovať informácie potrebné na prežitie molekuly.

Prvýkrát sa dôvody na takéto závery objavili pred 50 rokmi. Molekuly uracilu a xantínu sa našli vo vnútri meteoritu Marchison, ktorý spadol v Austrálii v roku 1969. Ide o dusíkaté bázy schopné vytvárať nukleotidy, z ktorých sú už zložené polyméry nukleových kyselín – DNA a RNA.

Úlohou vedcov bolo zistiť, či sú tieto nálezy dôsledkom znečistenia Zeme po páde, alebo majú mimozemský pôvod. A v roku 2008 sa pomocou rádiokarbónovej metódy podarilo zistiť, že uracil a xantín skutočne vznikli predtým, ako meteorit spadol na Zem.

Teraz v Marchisone a podobných meteoritoch (nazývajú sa uhlíkaté chondrity) vedci našli všetky druhy báz, z ktorých sa skladá DNA aj RNA: komplexné cukry vrátane ribózy a deoxyribózy, rôzne aminokyseliny vrátane esenciálnych mastných kyselín. Okrem toho existujú náznaky, že organické látky sa tvoria priamo vo vesmíre.

V roku 2016 sa pomocou prístroja Rosetta Európskej vesmírnej agentúry našli v chvoste kométy Gerasimenko stopy najjednoduchšej aminokyseliny - glycínu - a tiež fosforu, ktorý je tiež dôležitou zložkou pre vznik života. -Čurjumov.

Ale takéto objavy skôr naznačujú, ako mohol byť na Zem privezený život. Či dokáže prežiť a dlhodobo sa rozvíjať mimo pozemských podmienok, je stále nejasné. „Veľké molekuly, zložité molekuly, ktoré by sme na Zemi bez akýchkoľvek možností klasifikovali ako organické, sa dajú syntetizovať vo vesmíre bez účasti živých bytostí,“hovorí astronóm Dmitry Vibe, „Vieme, že medzihviezdna organická hmota sa dostala do slnečnej sústavy a Ale potom sa s ňou dialo niečo iné - izotopové zloženie a symetria sa menili."

Stopy v atmosfére

Ďalší sľubný spôsob hľadania života je spojený s biosignatúrami alebo biomarkermi. Ide o látky, ktorých prítomnosť v atmosfére či pôde planéty rozhodne naznačuje prítomnosť života. Napríklad v zemskej atmosfére je veľa kyslíka, ktorý vzniká v dôsledku fotosyntézy za účasti rastlín a zelených rias. Obsahuje tiež veľa metánu a oxidu uhličitého, ktoré produkujú baktérie a iné živé organizmy v procese výmeny plynov pri dýchaní.

No nález stôp metánu či kyslíka v atmosfére (rovnako ako vo vode) ešte nie je dôvodom na otváranie šampanského. Metán možno napríklad nájsť aj v atmosfére hviezdnych objektov – hnedých trpaslíkov.

A kyslík sa môže vytvárať v dôsledku štiepenia vodnej pary pod vplyvom silného ultrafialového žiarenia. Takéto podmienky sú pozorované na exoplanéte GJ 1132b, kde teplota dosahuje 230 stupňov Celzia. Život za takýchto podmienok je nemožný.

Aby mohol byť plyn považovaný za biopodpis, musí byť preukázaný jeho biogénny pôvod, to znamená, že musí vzniknúť práve ako výsledok činnosti živých bytostí. Na takýto pôvod plynov poukazuje napríklad ich premenlivosť v atmosfére. Pozorovania ukazujú, že hladiny metánu na Zemi kolíšu s ročným obdobím (a aktivita živých vecí závisí od ročného obdobia).

Ak na inej planéte metán zmizne z atmosféry, potom sa objaví (a to sa dá zaznamenať napríklad počas roka), znamená to, že ho niekto vypúšťa.

Ako jeden z možných zdrojov „živého“metánu sa opäť ukázal Mars. Prvé náznaky v pôde odhalili prístroje programu Viking, ktoré boli na planétu vyslané ešte v 70. rokoch – práve s cieľom pátrať po organickej hmote. Objavené molekuly metánu v kombinácii s chlórom boli pôvodne brané ako dôkaz. Ale v roku 2010 niekoľko výskumníkov revidovalo tento pohľad.

Zistili, že nám už známe chloristany v pôde Marsu pri zahriatí ničia väčšinu organickej hmoty. A vzorky od Vikingov boli zahrievané.

V atmosfére Marsu boli stopy metánu prvýkrát objavené v roku 2003. Nález okamžite oživil rozhovory o obývateľnosti Marsu. Faktom je, že akékoľvek významné množstvo tohto plynu v atmosfére by nevydržalo dlho, ale bolo by zničené ultrafialovým žiarením. A ak sa metán nerozpadne, vedci dospeli k záveru, že na Červenej planéte je trvalý zdroj tohto plynu. Napriek tomu vedci nemali pevnú dôveru: získané údaje nevylučovali, že nájdený metán bol rovnakým „znečistením“.

Pozorovania z roveru Curiosity v roku 2019 však zaznamenali abnormálny nárast hladín metánu. Navyše sa ukázalo, že teraz je jeho koncentrácia trikrát vyššia ako hladina plynu zaznamenaná v roku 2013. A potom sa stala ešte záhadnejšia vec – koncentrácia metánu opäť klesla na hodnoty pozadia.

Metánová hádanka stále nemá jednoznačnú odpoveď. Podľa niektorých verzií sa rover môže nachádzať na dne krátera, v ktorom sa nachádza podzemný zdroj metánu a jeho uvoľňovanie súvisí s tektonickou aktivitou planéty.

Biologické podpisy však môžu byť dosť nejasné. Napríklad v septembri 2020 tím z Cardiffskej univerzity objavil na Venuši stopy plynu fosfínu, špeciálnej zlúčeniny fosforu, ktorá sa podieľa na metabolizme anaeróbnych baktérií.

V roku 2019 počítačové simulácie ukázali, že na planétach s pevným jadrom sa fosfín nemôže tvoriť inak ako v dôsledku činnosti živých organizmov. A množstvo fosfínu nájdeného na Venuši hovorilo v prospech skutočnosti, že nejde o chybu alebo náhodnú nečistotu.

Množstvo vedcov je však k objavu skeptických. Astrobiológ a odborník na redukované stavy fosforu Matthew Pasek naznačil, že existuje nejaký exotický proces, ktorý počítačové simulácie nezohľadnili. Bol to on, kto sa mohol odohrať na Venuši. Pasek dodal, že vedci si stále nie sú istí, ako život na Zemi produkuje fosfín a či ho vôbec produkujú organizmy.

Zakopaný v kameni

Ďalším možným znakom života, opäť spojeným s Marsom, je prítomnosť vo vzorkách z planéty zvláštnych štruktúr podobných zvyškom živých bytostí. Patrí medzi ne aj marťanský meteorit ALH84001. Odletel z Marsu asi pred 13 000 rokmi a našli ho v Antarktíde v roku 1984 geológovia na snežných skútroch okolo Allan Hills (ALH znamená Allan Hills) v Antarktíde.

Tento meteorit má dve vlastnosti. Po prvé, ide o vzorku hornín z obdobia toho istého „mokrého Marsu“, teda z obdobia, keď na ňom mohla byť voda. Druhé – našli sa v ňom zvláštne štruktúry, pripomínajúce skamenené biologické objekty. Navyše sa ukázalo, že obsahujú stopy organickej hmoty! Tieto „fosílne baktérie“však nemajú nič spoločné so suchozemskými mikroorganizmami.

Sú príliš malé pre akýkoľvek pozemský bunkový život. Je však možné, že takéto štruktúry poukazujú na predchodcov života. V roku 1996 David McKay z Johnsonovho centra pre NASA a jeho kolegovia našli v meteorite takzvané pseudomorfy - nezvyčajné kryštalické štruktúry, ktoré napodobňujú tvar (v tomto prípade) biologického tela.

Krátko po oznámení v roku 1996 Timothy Swindle, planetárny vedec z University of Arizona, vykonal neformálny prieskum medzi viac ako 100 vedcami, aby zistil, ako vedecká komunita vníma tieto tvrdenia.

Mnohí vedci boli skeptickí voči tvrdeniam skupiny McKay. Najmä množstvo výskumníkov tvrdilo, že tieto inklúzie môžu vzniknúť v dôsledku sopečných procesov. Ďalšia námietka súvisela s veľmi malými (nanometrovými) rozmermi štruktúr. Priaznivci však namietali, že na Zemi sa našli nanobaktérie. Existuje práca, ktorá ukazuje zásadnú nerozoznateľnosť moderných nanobaktérií od predmetov z ALH84001.

Debata uviazla na mŕtvom bode z rovnakého dôvodu ako v prípade Venušanského fosfínu: stále máme malú predstavu o tom, ako sa takéto štruktúry tvoria. Nikto nemôže zaručiť, že podobnosť nie je náhodná. Okrem toho sú na Zemi kryštály, ako je kerit, ktoré je ťažké odlíšiť od „fosílnych“zvyškov aj obyčajných mikróbov (nehovoriac o slabo preštudovaných nanobaktériách).

Hľadanie mimozemského života je ako beh za vlastným tieňom. Zdá sa, že odpoveď je pred nami, len sa musíme priblížiť. Ale vzďaľuje sa, získava nové zložitosti a výhrady. Takto funguje veda – elimináciou „falošných poplachov“. Čo ak spektrálna analýza zlyhá? Čo ak je metán na Marse len lokálna anomália? Čo ak sú štruktúry, ktoré vyzerajú ako baktérie, len hrou prírody? Nedajú sa úplne vylúčiť všetky pochybnosti.

Je celkom možné, že vo Vesmíre sa neustále objavujú ohniská života - tu a tam. A my s našimi teleskopmi a spektrometrami vždy meškáme na rande. Alebo naopak prídeme príliš skoro. Ale ak veríte Koperníkovmu princípu, ktorý hovorí, že Vesmír ako celok je homogénny a pozemské procesy musia prebiehať niekde inde, skôr či neskôr sa pretneme. Je to otázka času a technológie.