A mai Földön élőknek talán az a célja, hogy megtudják a választ az emberiséget érdeklő egyik legősibb kérdésre: egyedül vagyunk-e az univerzumban?
Amint egy terepjáró robot, amely az alaszkai egyik tó jégtáblájának víz alatti oldalára akad, jelet kap a NASA kaliforniai Pasadenában található sugárhajtómű laboratóriumától, egy reflektor villog rajta. "Működött!" - kiáltja John Leicty mérnök, sátorba húzódva a jégen. Valószínűleg ez az esemény nem nevezhető a technológia nagy lépésének, de egy másik bolygó távoli műholdjának felfedezésének első lépéseként megteszi.
Több mint hétezer kilométerre délre, Mexikóban Penelope Boston geomikrobiológus térdig ér a vízben, egy barlang áthatolhatatlan sötétségén keresztül. Csoportjának többi tudósához hasonlóan Boston is erős légzőkészüléket húzott magához, és egy doboz kannát húzott magához, hogy ne mérgezze meg a barlangokba beszivárgó kén-szulfid és szén-monoxid, és a csizmáját mosó földalatti patak kénsavat hordoz. Hirtelen egy bostoni zseblámpasugár megvilágít egy hosszúkás vastag, áttetsző folyadékcseppet, amely a barlang porózus mészkő falából szivárog. - Hát nem kedves? - kiáltja.
Talán egy befagyott sarkvidéki tóban és egy mérgező füstökkel teli trópusi barlangban olyan nyomokat lehet találni, amelyek segítenek megválaszolni a Föld egyik legkezelhetetlenebb és legősibb kérdését: van-e élet a Marson? (Nos, vagy legalábbis valahol a bolygónkon kívül?) Más világok élete, akár naprendszerünkben, akár más csillagok közelében, az egész óceánokat borító jég alatt rejtőzhet, mint az Európán, a Jupiter holdján, vagy szorosan lezárt és gázzal töltött barlangok, amelyekből valószínűleg sok van a Marson. Ha megtanulja azonosítani és azonosítani azokat az életformákat, amelyek hasonló körülmények között gyarapodnak a Földön, könnyebb lesz valami hasonlót találni rajta kívül.
Nehéz megmondani, hogy a csillagok között az élet keresése melyik pillanatban fordult a tudományos-fantasztikus irodalomtól a tudományig, de az egyik legfontosabb esemény a tudósok 1961. novemberi találkozója volt. Frank Drake, egy fiatal rádiócsillagász szervezte, aki az idegen eredetű rádióhullámok megtalálásának gondolatára törekedett.
"Akkoriban - emlékeztet a most 84 éves Drake -" a földönkívüli intelligencia keresése [a Földön kívüli intelligencia keresése - SETI] egyfajta tabu volt. Laboratóriumának igazgatója támogatásával azonban Frank több csillagászt, vegyészt, biológust és mérnököt hozott össze, hogy megvitassák azokat a kérdéseket, amelyekkel ma az asztrobiológia - a földönkívüli élet tudománya - foglalkozik.
Drake azt akarta, hogy kollégái tanácsolják neki, milyen okos lenne jelentős rádióteleszkóp-időt fordítani az idegenek rádióadásainak hallgatására, és a földön kívüli élet megtalálásának melyik módja lehet a legígéretesebb. Az is érdekelte, hogy galaxisunk, a Tejút hány civilizációval számolhat, és a vendégek megérkezése előtt Frank egyenletet írt a táblára.
Promóciós videó:
Ez a ma már híres Drake-egyenlet meghatározza a civilizációk számát, amelyeket fel tudunk fedezni a Tejútrendszer csillagainak képződési sebessége alapján, szorozva a bolygókkal rendelkező csillagok töredékével, majd az élethez megfelelő feltételekkel rendelkező bolygók átlagos számával egy csillagrendszerben (a bolygóknak meg kell egyezniük a méretével körülbelül a Föld nagysága és a csillag lakható zónájában legyen), majd a bolygók azon részéhez, ahol az élet létrejöhet, és azoknak a részéhez, ahol az elme megjelenhet, és végül azoknak a részéhez, ahol az intelligens életformák képesek elérni ilyen szintű fejlettség felismerhető rádiójelek küldésére, és átlagosan arra az időre, amely alatt az ilyen civilizációk tovább továbbítják őket, vagy akár léteznek is.
Ha az ilyen társadalmak csak néhány évtizeddel a rádió feltalálása után hajlamosak elpusztulni egy nukleáris háborúban, akkor számuk bármikor valószínűleg nagyon kicsi lesz.
Az egyenlet nagy, kivéve egy következetlenséget. Senkinek még homályos elképzelése sem volt arról, hogy ezek a törtek és számok miben különböznek, kivéve a legelső változót, a naphoz hasonló csillagok képződési sebességét. Minden más tiszta találgatás volt. Természetesen, ha az űrben életet kereső tudósok képesek lennének egy földönkívüli rádiójelet észlelni, ezek a feltételezések elveszítenék értelmüket. De ennek hiányában a Drake-egyenlet minden változójának szakembereknek meg kellett találniuk a pontos értékeiket - hogy megtudják, milyen gyakran vannak a napelemes csillagok bolygói. Nos, vagy fedje fel a földi élet eredetének titkát …
Harmadszázad telt el, mire még hozzávetőleges értékeket is be lehetett helyezni az egyenletbe. 1995-ben Michel Mayor és Didier Kelo, a Genfi Egyetem felfedezte az első bolygót egy másik napenergia-csillagrendszerben. Ez a bolygó - 51 Pegasi b, tőlünk 50 fényévnyire, egy hatalmas gázgömb, a Jupiter felének akkora fele; pályája olyan közel van a csillaghoz, hogy egy évig csak négy napig tart, a felszínen a hőmérséklet meghaladja az ezer Celsius-fokot.
Senki sem gondolta, hogy ilyen pokoli körülmények között élet alakulhat ki. De már egyetlen exobolygó felfedezése is hatalmas sikert aratott. A következő év elején egy csapat, Jeffrey Marcy vezetésével, akkor a San Francisco-i Egyetemen, majd a Berkeley-ben talált egy második exobolygót, majd egy harmadikat, és a gát felszakadt. Ma a csillagászok körülbelül kétezer legismertebb exobolygót ismernek - mind a Jupiternél nagyobbak, mind pedig a Földnél kisebbek; még több ezer (a legtöbbet az ultraszenzitív Kepler űrtávcsővel fedezték fel) várják a felfedezés megerősítését.
A távoli bolygók egyike sem a Föld pontos mása, de a tudósok nem kételkednek abban, hogy ez a közeljövőben megtalálható lesz. Több nagyobb bolygó adatai alapján a csillagászok becslése szerint a naptípusú csillagok több mint ötöde rendelkezik lakható, Föld-szerű bolygókkal. Statisztikai valószínűség szerint a legközelebbi közülük 12 fényévnyire van tőlünk - kozmikus mércével mérve - a következő utcában.
Ez biztató. Az utóbbi években azonban a lakott világvadászok rájöttek, hogy teljesen felesleges keresésüket a Naphoz hasonló csillagokra korlátozni. „Amikor iskolás voltam - emlékezik vissza David Charbonneau, a Harvard csillagásza -, azt mondták nekünk, hogy a Föld a legközönségesebb, átlagos csillag körül forog. De ez nem így van. Valójában a Tejútrendszer csillagainak 70-80 százaléka kicsi, viszonylag hűvös, halvány, vöröses test - vörös és barna törpe.
Ha egy földi bolygó a megfelelő távolságban (közelebb a csillaghoz, mint a Föld, hogy ne fagyjon át) egy ilyen törpe körül forogjon, kialakulhassanak rajta az élet megjelenésének és fejlődésének feltételei. Sőt, egy bolygónak nem kell akkora lennie, mint a Föld, hogy lakható legyen. "Ha érdekel a véleményem" - mondja Dimitar Sasselov, egy másik Harvard-csillagász, "akkor minden tömeg egy és öt Föld között ideális." Úgy tűnik, hogy a lakható csillagrendszerek változatossága sokkal gazdagabb, mint Frank Drake és konferencia résztvevői feltételezhették volna 1961-ben.
És ez még nem minden: kiderült, hogy a hőmérséklet-különbség és az olyan kémiai környezetek sokfélesége, amelyekben az extremofil organizmusok (szó szerint "az extrém körülmények szerelmesei") boldogulhatnak, szintén szélesebb, mint azt fél évszázaddal ezelőtt elképzelni lehetett. Az 1970-es években az okeanográfusok, köztük a National Geographic Society által támogatott Robert Ballard, szuper meleg forrásokat fedeztek fel az óceán fenekén - fekete dohányosok, amelyek közelében gazdag baktériumközösségek vannak.
A hidrogén-szulfiddal és más kémiai vegyületekkel táplálkozó mikrobák viszont táplálékul szolgálnak a bonyolultabb szervezetek számára. Ezenkívül a tudósok olyan életformákat találtak, amelyek a szárazföldi gejzírekben, a jeges tavakban rejtőznek az antarktiszi jégréteg alatt, több száz méter vastagságban, magas savasságban, lúgosságban vagy radioaktivitásban, sókristályokban és még a Föld belében mélyen lévő kőzet mikrorepedésekben is. … "Bolygónkon ezek szűk fülkék lakói" - mondja Lisa Kaltenegger, aki részmunkaidőben dolgozik a Harvardon és a németországi Heidelbergben található Max Planck Csillagászati Intézetben. "Azonban könnyen elképzelhető, hogy más bolygókon is érvényesülhetnek."
Az egyetlen tényező, amely nélkül a biológusok szerint az élet, amiről tudjuk, hogy nem létezhet, a folyékony víz - egy erős oldószer, amely tápanyagokat juttathat a test minden részébe. Ami a naprendszerünket illeti, a Mariner 9 bolygóközi állomás 1971-es Mars-expedíciója után tudjuk, hogy valamikor a vörös bolygó felszínén vízfolyások folytak. Talán ott is létezett élet, legalábbis mikroorganizmusok - és lehetséges, hogy egyikük folyékony közegben életben maradhat a bolygó felszínén.
Az Európa viszonylag fiatal jégfelületén, a Jupiter holdján repedések láthatók, jelezve, hogy az óceán hullámzik a jég alatt. A Naptól mintegy 800 millió kilométer távolságban a víznek meg kell fagynia, de Európában a Jupiter és számos más műholdjának hatása alatt folyamatosan árapályjelenségek jelentkeznek, amelyek miatt hő szabadul fel, és a jégréteg alatt a víz folyékony marad. Elméletileg ott is létezhet élet.
2005-ben a NASA Cassini bolygóközi űrhajója vízi gejzíreket fedezett fel a Jupiter másik holdjának, az Enceladusnak a felszínén; a Cassini által idén áprilisban végzett kutatás megerősítette a föld alatti vízforrások jelenlétét ezen a holdon. A tudósok azonban még nem tudják, mennyi vizet rejt az Enceladus jégtakarója, és azt sem, hogy a víz mennyi ideig marad folyékony állapotban, hogy az élet bölcsőjeként szolgáljon. A Titánnak, a Szaturnusz legnagyobb holdjának folyói és tavai vannak, és esik az eső. De ez nem víz, hanem folyékony szénhidrogének, például metán és etán. Talán van ott élet, de nagyon nehéz elképzelni, mi ez.
A Mars sokkal inkább hasonlít a Földre és sokkal közelebb van hozzá, mint ezek a távoli műholdak. És minden új leszálló járműtől híreket várunk az ottani élet felfedezéséről. És most a NASA Curiosity roverje felfedezi a Gale-krátert, ahol egy hatalmas tó állt évmilliárdokkal ezelőtt, olyan körülmények között, amelyekben az üledékek kémiai összetételéből ítélve kedvezőek voltak a mikrobák létezése.
Természetesen egy mexikói barlang nem Mars, az Alaszka északi részén fekvő tó pedig nem Európa. De a földönkívüli élet keresése vezette a NASA asztrobiológust, Kevin Handet és csapatának tagjait, köztük John Lakety-t az alaszkai Sukok-tóhoz. És ezért mászik fel Penelope Boston és munkatársai a mérgező Cueva de Villa Luz barlangba a mexikói Tapihulapa város közelében.
Kevin Hand asztrobiológus robot elindítására készül az alaszkai Sukok-tó jége alatt.
És ott és ott a tudósok új technológiákat tesztelnek az élet megtalálásához olyan körülmények között, amelyek legalább részben hasonlítanak azokhoz, amelyekben az űrszondák találhatják magukat. Különösen az élet nyomait keresik - geológiai vagy kémiai jeleket, amelyek jelzik jelenlétét, akár most, akár korábban.
Vegyünk például egy mexikói barlangot. A keringők arról kaptak információt, hogy üregek vannak a Marson. Mi lenne, ha a mikroorganizmusok túlélnék ott, miután a bolygó körülbelül hárommilliárd évvel ezelőtt elvesztette atmoszféráját és vizét a felszínen? A marsi barlangok lakóinak a napfénytől eltérő energiaforrást kell találniuk - csakúgy, mint a cseppnyi iszap, amely Bostont örömmel töltötte el. A tudósok ezeket a nem vonzó csíkokat cseppfolyóknak nevezik a cseppkövekhez hasonlóan. [Oroszul ez a kifejezés "pofásnak" tűnhet. - kb. fordító.] Ezrek vannak a barlangban, centimétertől fél méterig, és vonzónak tűnnek. Valójában ez egy biofilm - mikrobák közössége, amelyek viszkózus, viszkózus buborékot alkotnak.
"A mikroorganizmusok, amelyek snotitokat hoznak létre, kemotrófok" - magyarázza Boston. "Oxidálják a kén-szulfidot, amely a rendelkezésükre álló egyetlen energiaforrás, és felszabadítják ezt a nyákot." A sznotiták csak egyike a mikroorganizmusok helyi közösségeinek. Boston, a New Mexico Bányászati és Technológiai Intézet, valamint a Nemzeti Barlangok és Karsztkutató Intézet kutatója szerint: „A barlangban körülbelül egy tucat ilyen közösség él. Mindegyik nagyon jellegzetes megjelenéssel rendelkezik. Mindegyik más táplálkozási rendszerbe van építve. " E közösségek egyike különösen érdekes: nem képez cseppeket vagy buborékokat, hanem a hieroglifákhoz hasonlóan foltok és vonalakkal borítja a barlang falát.
Az asztrobiológusok ezeket a mintákat biovermáknak nevezték, a "vermicule" szóból - egy göndör dísz. Kiderült, hogy az ilyen minták nemcsak a barlangok boltozatában élő mikroorganizmusokat "vonzzák". "Az ilyen számok sokféle helyen jelennek meg, ahol a táplálkozás szűkös" - mondja Keith Schubert, a Baylor Egyetem mérnöke és képalkotó rendszereinek szakembere, aki Cueva de Villa Luz-ba utazott, hogy kamerákat állítson fel a barlang hosszú távú megfigyelésére. … - A fű és a fák gyökerei biovermákat is létrehoznak a száraz területeken; ugyanez történik akkor, amikor a sivatagi talaj baktériumközösségek, valamint zuzmók hatására alakul ki."
Ma az élet nyomai, amelyeket az asztrobiológusok keresnek, főleg olyan gázok, mint például az oxigén, amelyeket a Földön élő organizmusok leadnak. Az oxigénközösségek azonban csak egyek lehetnek a sokféle életforma közül. "Számomra - mondja Penelope Boston - a biovermák azért érdekesek, mert eltérő megnyilvánulási mértékük és jellegük ellenére ezek a minták mindenhol nagyon hasonlóak."
Boston és Schubert úgy véli, hogy a biovermák megjelenése, amelyet a fejlődés egyszerű szabályai és az erőforrásokért folytatott harc szab, az egész Univerzumra jellemző életjelzőként szolgálhat. A biovermák ráadásul a mikrobiális közösségek halála után is fennmaradnak. "Ha a rover ilyesmit talál a marsi barlang boltozatában - mondta Schubert -, akkor azonnal világos, mire kell összpontosítanunk."
Borzongó tudósok és mérnökök hasonló céllal dolgoznak a Sukok-tónál. A tó egyik vizsgált területe egy három kis sátorból álló tábor mellett található, amelyet "NASAville" -nek neveztek el, a másik - egyetlen sátorral - körülbelül egy kilométerre található. Mivel a tó fenekén felszabaduló metánbuborékok megzavarják a vizet, polinyák képződnek rajta, és ahhoz, hogy motoros szánokkal eljuthasson az egyik táborból a másikba, körkörös utat kell választania - különben nem esik sokáig át a jégen.
A metánnak köszönhető, hogy 2009-ben a tudósok először Sukokra és más közeli alaszkai tavakra hívták fel a figyelmet. Ezt a gázt metánképző baktériumok szabadítják fel, lebontva a szerves anyagokat, és ezáltal az élet egyik jele, amelyet az asztrobiológusok képesek észlelni. A metán azonban felszabadul, például olyan vulkánkitörések során, amelyek természetesen keletkeznek olyan óriásbolygók atmoszférájában, mint a Jupiter, valamint a Szaturnusz Titan holdjának légkörében. Ezért fontos, hogy a tudósok megkülönböztessék a metánt a biológiai forrásoktól a metántól a nem biológiai forrásoktól. Ha a kutatás tárgya a jéggel borított Európa, mint Kevin Hand, akkor a Sukok-tó messze nem a legrosszabb hely a felkészüléshez.
Hand, a fiatal felfedezőknek szóló National Geographic támogatás birtokosa, egy okból Európának kedvez a Mars felett. „Tegyük fel - mondja -, hogy elmegyünk a Marsra, és élő organizmusokat találunk a felszíne alatt, és DNS-sel rendelkeznek, mint a Földön. Ez azt jelentheti, hogy a DNS az élet univerzális molekulája, és ez nagyon valószínű. De ez azt is jelentheti, hogy a Föld és a Mars életének közös eredete van."
Bizonyos, hogy a Mars felszínéről aszteroida ütközések által kiütött kődarabok eljutottak a Földre, és meteoritok formájában hullottak le. Valószínűleg, és a szárazföldi kőzetek töredékei elérték a Marsot. Ha ezekben az űrbarangolókban élő mikroorganizmusok lennének képesek túlélni az utat, akkor életet szülnének azon a bolygón, ahol „leszálltak”. "Ha kiderül, hogy a marsi élet DNS-en alapul" - mondja Hand ", akkor nehéz lesz meghatároznunk, hogy a Földtől függetlenül keletkezett-e." Itt Európa tőlünk sokkal távolabb helyezkedik el. Ha ott található az élet, akkor az független eredetét is jelzi - akár DNS-sel is.
Európában kétségtelenül vannak életfeltételek: rengeteg víz, és az óceán fenekén lehetnek forró források, amelyek mikroelemeket szolgáltathatnak. Az üstökösök időnként Európára esnek, amelyek szerves anyagokat tartalmaznak, ami szintén hozzájárul az élet fejlődéséhez. Ezért nagyon vonzónak tűnik egy expedíció ötlete a Jupiter e holdjára.
Az Europa repedt jégtakarója alatt, amelyet ezen a képen láthatunk a Galileo űrhajóról, egy óceán fekszik, ahol az élethez szükséges összes feltétel megtalálható.
Sajnos az űrszonda indítását - amelyet az Egyesült Államok Nemzeti Kutatási Tanácsa 4,7 milliárd dollárra becsült - tudományosan megalapozottnak tartották, bár túl drágának. A sugárhajtómű laboratóriumának egy csapata, Robert Pappalardo vezetésével, visszatért a tervrajzokhoz, és új projektet dolgozott ki: az Europa Clipper a Jupiter körül keringene, nem pedig Európán, amely kevesebb üzemanyagot és pénzt takarít meg; ugyanakkor 45 alkalommal fog megközelíteni Európát, hogy a tudósok láthassák annak felszínét, és meghatározhassák a légkör kémiai összetételét, és közvetve - az óceánét is.
Pappalardo szerint az új projekt kevesebb, mint 2 milliárd dollárba kerül. "Ha ezt az elképzelést jóváhagyják" - mondja -, a 2020-as évek elején vagy közepén elindíthatnánk. " Az Atlas V hordozórakéta hat év múlva segít Európába jutni, és ha az új indítórendszer, amelyet a NASA jelenleg fejleszt, csak 2,7 év alatt bekapcsolódik.
A NASA sugárhajtómű laboratóriumában a tudósok egy olyan szondát vizsgálnak, amely hasonló lesz ahhoz, amely hamarosan behatolhat a Jupiter Europa-hold jégébe.
Valószínűleg a Clipper nem talál életet az Europán, de adatokat gyűjt a következő expedíció igazolására, amely már leszálló jármű, amely jégmintákat vesz és megvizsgálja annak kémiai összetételét, ahogyan a roverek. Ezenkívül a Clipper meghatározza a legjobb leszállási helyeket. A leszálló után következő lépés - szondát küldeni az Europának az óceán tanulmányozására - sokkal nehezebb lehet: minden a jégtakaró vastagságától függ. A tudósok tartalékot is kínálnak: a tó felfedezésére, amely a jég felszíne közelében lehet. "Amikor végre megmerül a búvárunk, mondja Homo sapiens, az Alaszkában tesztelt Australopithecushoz képest."
A Sukoki-tavon kipróbálandó eszköz egy 30 centiméteres jégtábla alsó részén csúszik, hozzá simulva, és érzékelői mérik a hőmérsékletet, a sótartalmat és a savasságot, valamint egyéb vízparamétereket. Élő organizmusokat azonban nem közvetlenül keresi - ez a tó túlsó partján dolgozó tudósok feladata. Az egyik John Priscu, a Montanai Egyetem munkatársa, aki tavaly élő baktériumokat fedezett fel a Willians-tóban, 800 méterre a Nyugat-Antarktisz jégtakarója alatt. Alison Murray geobiológussal, a nevadai Reno-i Sivatagi Kutatóintézet munkatársaival együtt Priscu kitalálja, milyeneknek kell lennie a hidegvíz viszonyoknak az élet támogatásához, és ki él ott.
Bármilyen hasznos is az extrémofilok tanulmányozása a bolygónkon kívüli élet természetének megértéséhez, csak földi nyomokat nyújt a földönkívüli rejtélyek megoldásához. Hamarosan azonban más módjaink lesznek megtalálni a Drake-egyenletek hiányzó változóit: a NASA megtervezte a távcső - TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite, vagy műhold az áthaladó exobolygók, vagyis azoknak, amelyek csillaguk lemeze hátterén haladnak át) tanulmányozását 2017-ben. A TESS nemcsak a hozzánk legközelebb eső csillagok közelében keres bolygókat, hanem a légkörükben lévő gázok nyomát is azonosítja, jelezve az élet jelenlétét. Bár az idős ember, Hubble lehetővé tette a felhők felfedezését a szuperföldön - GJ 1214b.
Az élet és az extrémofilek felkutatása iránti elbűvölés azonban azt sugallja, hogy az élőlények molekulái minden bolygón szenet tartalmaznak, és a víz oldószerként szolgál. Ez tökéletesen elfogadható, mivel galaxisunkban rengeteg szén és víz található. Ráadásul csak nem tudjuk, milyen jeleket kell keresni a széndioxid-mentes életre. "Ha ilyen helyiségekből indulunk a keresés során, akkor lehet, hogy egyáltalán nem találunk semmit" - mondja Dimitar Sasselov. "El kell képzelnie legalább néhány lehetséges alternatívát, és meg kell értenie, mire kell még figyelnie az idegen légkör tanulmányozása során." Képzelje el például, hogy a Földön uralkodó szénforgalom helyett a kénciklus …
E félig fantasztikus projektek között teljesen elveszett az ötlet, amellyel az asztrobiológia fél évszázaddal ezelőtt kezdődött. Frank Drake, bár hivatalosan visszavonult, továbbra is a földönkívüli jelek után kutat - ez a keresés, ha sikerrel jár, minden mást be fog árnyékolni. Annak ellenére, hogy a SETI finanszírozása szinte leállt, Drake tele van lelkesedéssel egy új projekt iránt - rádiójelek helyett a földönkívüli civilizációk által kibocsátott fényvillanások keresésére. "Ki kell próbálnunk az összes lehetőséget" - mondja -, mert fogalmunk sincs, mit és hogyan csinálnak valójában az idegenek."
National Geographic 2014. július