Πώς μπορούν οι αστροβιολόγοι να βρουν εξωγήινη ζωή; Στην καθημερινή ζωή, συνήθως δεν έχουμε κανένα πρόβλημα να πούμε ότι ένα σκυλί ή ένα μπουμπούκι τριαντάφυλλου είναι ένα ζωντανό πράγμα και ένας βράχος δεν είναι. Στην κλιματική σκηνή της ταινίας «Europa Report» μπορούμε να πούμε με μια ματιά ότι το πολύπλευρο πλάσμα που ανακάλυψε ότι κολυμπά στον ωκεανό του φεγγαριού του Δία Europa είναι ζωντανό, περίπλοκο και πιθανώς έξυπνο.
Όμως, εκτός αν κάτι κολυμπήσει, περπατήσει, σέρνεται ή γλιστρήσει πέρα από τις κάμερες ενός διαστημικού σκάφους που παρακολουθεί, οι αστροβιολόγοι αντιμετωπίζουν πολύ πιο δύσκολη δουλειά. Πρέπει να επινοήσουν δοκιμές που θα τους επιτρέψουν να συμπεράνουν την παρουσία εξωγήινης μικροβιακής ζωής από δεδομένα διαστημικών σκαφών. Πρέπει να είναι σε θέση να αναγνωρίσουν τα απολιθώματα της προηγούμενης εξωγήινης ζωής. Πρέπει να είναι σε θέση να προσδιορίσουν εάν οι ατμόσφαιρες των μακρινών πλανητών που περιβάλλουν άλλα αστέρια περιέχουν τα ενδεικτικά ίχνη άγνωστων μορφών ζωής. Χρειάζονται τρόπους για να συνάγουν την παρουσία της ζωής από τη γνώση των ιδιοτήτων της. Ένας ορισμός της ζωής θα τους έλεγε ποιες είναι αυτές οι ιδιότητες και πώς να τις αναζητήσουν. Αυτή είναι η πρώτη σειρά δύο μερών που διερευνά πώς η έννοια της ζωής μας επηρεάζει την αναζήτηση εξωγήινης ζωής.
Τι είναι αυτό που ξεχωρίζει τα ζωντανά πράγματα; Για αιώνες, οι φιλόσοφοι και οι επιστήμονες αναζήτησαν μια απάντηση. Ο φιλόσοφος Αριστοτέλης (384-322 π.Χ.) αφιέρωσε μεγάλη προσπάθεια για την ανατομή των ζώων και τη μελέτη των ζωντανών πραγμάτων. Υποτίθεται ότι είχαν ξεχωριστές ειδικές ικανότητες που τους ξεχώριζαν από πράγματα που δεν είναι ζωντανά. Εμπνευσμένος από τις μηχανικές εφευρέσεις της εποχής του, ο αναγεννησιακός φιλόσοφος Rene Descartes (1596-1650) πίστευε ότι τα έμβια όντα ήταν σαν μηχανές ρολογιού, οι ειδικές τους ικανότητες απορρέουν από τον τρόπο οργάνωσης των μερών τους.
Το 1944, έγραψε ο φυσικός Erwin Schrödinger (1887-1961) Τι είναι η ζωή; Σε αυτό, πρότεινε ότι τα θεμελιώδη φαινόμενα της ζωής, συμπεριλαμβανομένου του τρόπου με τον οποίο οι γονείς μεταδίδουν τα χαρακτηριστικά τους στους απογόνους τους, θα μπορούσαν να γίνουν κατανοητά μελετώντας τη φυσική και τη χημεία των ζωντανών πραγμάτων. Το βιβλίο του Schrödinger αποτέλεσε έμπνευση για την επιστήμη της μοριακής βιολογίας.
Οι ζωντανοί οργανισμοί αποτελούνται από μεγάλα περίπλοκα μόρια με ραχοκοκαλιά συνδεδεμένων ατόμων άνθρακα. Οι μοριακοί βιολόγοι μπόρεσαν να εξηγήσουν πολλές από τις λειτουργίες της ζωής όσον αφορά αυτά τα οργανικά μόρια και τις χημικές αντιδράσεις που υφίστανται όταν διαλύθηκαν σε υγρό νερό. Το 1955 ο James Watson και ο Francis Crick ανακάλυψαν τη δομή του δεοξυριβονουκλεϊκού οξέος (DNA) και έδειξαν πώς θα μπορούσε να είναι η αποθήκη κληρονομικών πληροφοριών που μεταβιβάστηκαν από τον γονέα στον απόγονο.
Παρόλο που όλη αυτή η έρευνα και η θεωρία έχουν αυξήσει κατά πολύ την κατανόησή μας για τη ζωή, δεν έχει παράγει ικανοποιητικό ορισμό της ζωής έναν ορισμό που θα μας επέτρεπε να διακρίνουμε αξιόπιστα πράγματα που είναι ζωντανά από πράγματα που δεν είναι. Το 2012 ο φιλόσοφος Edouard Mahery υποστήριξε ότι η δημιουργία ενός ενιαίου ορισμού της ζωής ήταν αδύνατη και άσκοπη. Οι αστροβιολόγοι φτάνουν όσο καλύτερα μπορούν με ορισμούς που είναι μερικοί και που έχουν εξαιρέσεις. Η αναζήτησή τους εξαρτάται από τη γνώση μας για τα συγκεκριμένα χαρακτηριστικά της ζωής στη Γη. η μόνη ζωή που γνωρίζουμε σήμερα.
Εδώ στη Γη, τα ζωντανά πλάσματα είναι διακριτικά στη χημική τους σύνθεση. Εκτός από τον άνθρακα, τα στοιχεία υδρογόνο, άζωτο, οξυγόνο, φώσφορος και θείο είναι ιδιαίτερα σημαντικά για τα μεγάλα οργανικά μόρια που συνθέτουν την επίγεια ζωή. Το νερό είναι ένας απαραίτητος διαλύτης. Δεδομένου ότι δεν γνωρίζουμε με βεβαιότητα τι άλλο μπορεί να είναι δυνατό, η αναζήτηση εξωγήινης ζωής συνήθως υποθέτει ότι η χημική του σύνθεση θα είναι παρόμοια με εκείνη της ζωής στη Γη.
Χρησιμοποιώντας αυτήν την υπόθεση, οι αστροβιολόγοι αποδίδουν υψηλή προτεραιότητα στην αναζήτηση νερού σε άλλα ουράνια σώματα. Τα στοιχεία του διαστημικού σκάφους έχουν αποδείξει ότι ο Άρης είχε κάποτε σώματα υγρού νερού στην επιφάνεια του. Ο καθορισμός της ιστορίας και της έκτασης αυτού του νερού αποτελεί κεντρικό στόχο της εξερεύνησης του Άρη. Οι αστροβιολόγοι είναι ενθουσιασμένοι με στοιχεία για υποθαλάσσιους ωκεανούς νερού στο φεγγάρι του Δία Europa, το φεγγάρι του Κρόνου Enceladus, και ίσως σε άλλα φεγγάρια ή νάνους πλανήτες. Ωστόσο, ενώ η παρουσία υγρού νερού συνεπάγεται συνθήκες κατάλληλες για τη ζωή σαν τη Γη, δεν αποδεικνύει ότι τέτοια ζωή υπάρχει ή υπήρξε ποτέ.
Οι οργανικές χημικές ουσίες είναι απαραίτητες για τη ζωή που μοιάζει με τη Γη, αλλά, όπως και για το νερό, η παρουσία τους δεν αποδεικνύει ότι υπάρχει ζωή, επειδή τα οργανικά υλικά μπορούν επίσης να σχηματιστούν με μη βιολογικές διαδικασίες. Το 1976, οι δύο εκφορτωτές Viking της NASA ήταν το πρώτο διαστημικό σκάφος που έκανε επιτυχημένες προσγειώσεις στον Άρη. Έφεραν ένα όργανο. ονομάζεται αέριο χρωματογράφο-φασματόμετρο μάζας, το οποίο εξέτασε το έδαφος για οργανικά μόρια.
Ακόμα και χωρίς ζωή, οι επιστήμονες περίμεναν να βρουν κάποια οργανικά υλικά στο έδαφος του Άρη. Τα οργανικά υλικά που σχηματίζονται από μη βιολογικές διεργασίες βρίσκονται σε ανθρακούχους μετεωρίτες και ορισμένοι από αυτούς τους μετεωρίτες θα έπρεπε να έχουν πέσει στον Άρη. Ήταν έκπληκτοι που δεν βρήκαν καθόλου. Εκείνη την εποχή, η αποτυχία εύρεσης οργανικών μορίων θεωρήθηκε ένα μεγάλο πλήγμα για την πιθανότητα ζωής στον Άρη.
Το 2008, ο εκτοξευτής Phoenix της NASA ανακάλυψε μια εξήγηση για το γιατί η Viking δεν εντόπισε οργανικά μόρια. Εάν διαπιστωθεί ότι το έδαφος του Άρη περιέχει υπερχλωρικά άλατα. Περιέχοντας οξυγόνο και χλώριο, τα υπερχλωρικά είναι οξειδωτικά μέσα που μπορούν να διαλύσουν οργανικό υλικό. Ενώ τα υπερχλωρικά και τα οργανικά μόρια θα μπορούσαν να συνυπάρχουν στο έδαφος του Άρη, οι επιστήμονες αποφάσισαν ότι η θέρμανση του εδάφους για την ανάλυση των Βίκινγκ θα είχε προκαλέσει στα υπερχλωρικά να καταστρέψουν οποιοδήποτε οργανικό υλικό που περιείχε. Το Αριανό χώμα μπορεί να περιέχει οργανικά υλικά.
Σε μια ενημέρωση ειδήσεων τον Δεκέμβριο του 2014, η NASA ανακοίνωσε ότι ένα όργανο που μεταφερόταν στο Curiosity Mars rover είχε καταφέρει να εντοπίσει απλά οργανικά μόρια στον Άρη για πρώτη φορά. Οι ερευνητές πιστεύουν ότι είναι πιθανό τα μόρια που ανιχνεύονται να είναι προϊόντα διάσπασης πιο σύνθετων οργανικών μορίων που διασπάστηκαν από υπερχλωρικά κατά τη διάρκεια της διαδικασίας ανάλυσης.
Η χημική σύνθεση της επίγειας ζωής έχει επίσης καθοδηγήσει την αναζήτηση ιχνών ζωής στους μετεωρίτες του Άρη. Το 1996, μια ομάδα ερευνητών με επικεφαλής τον David McKay του Johnson Space Center στο Χιούστον ανέφερε στοιχεία ότι ένας μετεωρίτης του Άρη που βρέθηκε στο Alan Hills στην Ανταρκτική το 1984 περιείχε χημικά και φυσικά στοιχεία για την προηγούμενη ζωή του Άρη.
Έκτοτε υπήρξαν παρόμοιοι ισχυρισμοί για άλλους μετεωρίτες του Άρη. Όμως, έχουν προταθεί μη βιολογικές εξηγήσεις για πολλά από τα ευρήματα και το όλο θέμα παραμένει εμπλεκόμενο σε αντιπαραθέσεις. Οι μετεωρίτες δεν έχουν μέχρι στιγμής αποδείξει το είδος των αποδεικτικών στοιχείων που απαιτούνται για να αποδείξουν την ύπαρξη εξωγήινης ζωής πέρα από εύλογες αμφιβολίες.
Μετά τον Αριστοτέλη, οι περισσότεροι επιστήμονες προτιμούν να ορίσουν τη ζωή ως προς τις ικανότητές της παρά τη σύνθεσή της. Στη δεύτερη δόση, θα διερευνήσουμε πώς η κατανόηση των ικανοτήτων της ζωής επηρέασε την αναζήτηση εξωγήινης ζωής.
Αναφορές και περαιτέρω ανάγνωση:
N. Atkinson (2009) Υπερχλωρικά άλατα και ύδωρ για πιθανό κατοικήσιμο περιβάλλον στον Άρη, Space Magazine.
S. A. Benner (2010), Καθορισμός της ζωής, Αστροβιολογία, 10(10):1021-1030.
Ε. Machery (2012), Γιατί σταμάτησα να ανησυχώ για τον ορισμό της ζωής… και γιατί πρέπει επίσης, Συνθετικά, 185:145-164.
L. J. Mix (2015), Υπερασπιστικοί ορισμοί της ζωής, Αστροβιολογία, 15 (1) δημοσιεύτηκε on-line πριν από τη δημοσίευση.
T. Reyes (2014) Το Curiosity Rover της NASA ανιχνεύει το Methane, Organics on Mars, Space Magazine.
S. Tirard, M. Morange, and A. Lazcano, (2010), Ο ορισμός της ζωής: Μια σύντομη ιστορία μιας αόριστης επιστημονικής προσπάθειας, Αστροβιολογία, 10(10):1003-1009.
Βρήκαν οι εκφορτωτές του Viking Mars τα δομικά στοιχεία της ζωής; Το κομμάτι που λείπει εμπνέει νέα εμφάνιση στο παζλ. Science Daily Featured Research 5 Σεπτεμβρίου 2010
Η NASA rover βρίσκει ενεργή και αρχαία οργανική χημεία στον Άρη, εργαστήριο Jet Propulsion, Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνια, News, 16 Δεκεμβρίου 2014.
Europa: Συστατικά για τη ζωή;, Εθνική Διοίκηση Αεροναυτικής και Διαστήματος.
