Tí, ktorí dnes žijú na Zemi, môžu byť určení na to, aby našli odpoveď na jednu z najstarších otázok, ktoré zaujímajú ľudstvo: sme vo vesmíre sami?
Len čo terénny robot, ktorý sa zachytáva na podmorskej strane ľadovej kryhy v jednom z Aljašských jazier, dostane signál z laboratória Jet Propulsion Laboratory NASA v Pasadene v Kalifornii, blikne na ňom reflektor. "Fungovalo to!" - volá inžinier John Leicty, schúlený v stane na ľade. Pravdepodobne sa táto udalosť nedá nazvať veľkým technologickým krokom, ale bude to prvý krok na ceste k prieskumu vzdialeného satelitu inej planéty.
Viac ako sedemtisíc kilometrov na juh v Mexiku putuje geomikrobiológka Penelope Bostonová po kolená vo vode cez nepreniknuteľnú tmu jaskyne. Rovnako ako ďalší vedci z jej skupiny, Boston nasadila silný respirátor a odvliekla plechovku vzduchu, aby nebola otrávená sírovodíkom a oxidom uhoľnatým, ktoré presakujú do jaskýň, a podzemný prúd, ktorý jej umýva topánky, nesie kyselinu sírovú. Zrazu lúč bostonskej baterky osvetlí pretiahnutú kvapku hustej priesvitnej kvapaliny, ktorá vyteká z pórovitej vápencovej steny jaskyne. „Nie je to nádherné?“Volá.
Možno bude v zamrznutom arktickom jazere a tropickej jaskyni naplnenej toxickými výparmi možné nájsť stopy, ktoré pomôžu odpovedať na jednu z najnepriechodnejších a najstarších otázok na Zemi: existuje na Marse život? (No, alebo aspoň niekde mimo našej planéty?) Život iných svetov, či už v našej slnečnej sústave alebo v blízkosti iných hviezd, môže číhať pod ľadom, ktorý pokrýva celé oceány, ako napríklad na Európe, mesiaci Jupitera, alebo v tesne uzavretých a plynom plnené jaskyne, ktorých je na Marse pravdepodobne veľa. Ak sa naučíte identifikovať a identifikovať formy života, ktorým sa darí v podobných podmienkach na Zemi, bude ľahšie nájsť niečo podobné aj mimo nej.
Je ťažké povedať, v akom okamihu sa hľadanie života medzi hviezdami zmenilo od sci-fi k vede, ale jednou z kľúčových udalostí bolo stretnutie vedcov v novembri 1961. Zorganizoval to Frank Drake, mladý rádioastronóm, nadšený pre myšlienku nájsť rádiové vlny mimozemského pôvodu.
„V tom čase,“pripomína Drake, ktorý má v súčasnosti 84 rokov, „hľadanie mimozemskej inteligencie [vo Vyhľadávaní mimozemskej inteligencie - SETI] bolo akýmsi tabu.“S podporou riaditeľa svojho laboratória však Frank spojil niekoľko astronómov, chemikov, biológov a technikov, aby diskutovali o problémoch, ktorými sa dnes astrobiológia - veda o mimozemskom živote - zaoberá.
Drake chcel, aby mu kolegovia poradili, aké chytré by bolo venovať značný čas rádioteleskopu načúvaniu rádiových vysielaní od mimozemšťanov a ktorý spôsob hľadania mimozemského života by mohol byť najsľubnejší. Zaujímalo ho tiež, koľko civilizácií môže mať naša galaxia, Mliečna cesta, a predtým, ako dorazili hostia, napísal Frank na tabuľu rovnicu.
Propagačné video:
Táto dnes známa Drakeova rovnica určuje počet civilizácií, ktoré môžeme zistiť, na základe rýchlosti tvorby hviezd v Mliečnej ceste vynásobenej zlomkom hviezd s planétami, potom priemerným počtom planét s vhodnými podmienkami pre život v jednej hviezdnej sústave (planéty musia mať veľkosť o veľkosti Zeme a nachádzať sa v obývateľnej zóne jej hviezdy), potom na podiel planét, kde by mohol vzniknúť život, a na podiel tých z nich, kde by sa mohla objaviť myseľ, a nakoniec na podiel tých, kde sú schopné dosiahnuť formy inteligentného života takej úrovne rozvoja, aby vysielali rozpoznateľné rádiové signály, a za priemerný čas, počas ktorého ich tieto civilizácie naďalej vysielajú alebo dokonca existujú.
Ak majú takéto spoločnosti sklon k ničeniu sa v jadrovej vojne iba niekoľko desaťročí po vynájdení rádia, potom bude ich počet pravdepodobne v danom okamihu veľmi malý.
Rovnica je skvelá, až na jednu nezrovnalosť. Nikto nemal ani len hmlistú predstavu o tom, čomu sa všetky tieto zlomky a počty rovnajú, s výnimkou úplne prvej premennej, rýchlosti tvorby hviezd podobných slnku. Všetko ostatné boli číre dohady. Samozrejme, ak by vedci hľadajúci život vo vesmíre dokázali detekovať mimozemský rádiový signál, všetky tieto predpoklady by stratili zmysel. Ak však také chýbali, museli odborníci na všetky premenné Drakeovej rovnice nájsť ich presné hodnoty - aby zistili, ako často majú hviezdy slnečného typu planéty. No, alebo odhalte tajomstvo pôvodu života na Zemi …
Trvalo tretie storočie, kým sa do rovnice dali dosadiť čo i len približné hodnoty. V roku 1995 Michel Mayor a Didier Kelo zo Ženevskej univerzity objavili prvú planétu v inej hviezdnej sústave slnečnej triedy. Táto planéta - 51 Pegasi b, 50 svetelných rokov od nás, je obrovská plynná guľa, ktorá je asi o polovicu menšia ako Jupiter; jeho obežná dráha je tak blízko hviezdy, že rok na nej trvá iba štyri dni a teplota na povrchu presahuje tisíc stupňov Celzia.
Nikto si ani nemyslel, že život môže vzniknúť v takýchto pekelných podmienkach. Ale objav čo i len jedinej exoplanéty mal už teraz obrovský úspech. Začiatkom budúceho roka našiel tím vedený Jeffreym Marcym, potom na univerzite v San Franciscu a teraz v Berkeley, druhú exoplanétu a potom tretiu a hrádza praskla. Dnes astronómovia poznajú takmer dvetisíc najrôznejších exoplanét - obe väčšie ako Jupiter a menšie ako Zem; ďalších niekoľko tisíc (väčšina bola objavená pomocou ultracitlivého vesmírneho ďalekohľadu Kepler) čaká na potvrdenie objavu.
Žiadna zo vzdialených planét nie je presnou kópiou Zeme, vedci však nepochybujú, že sa to v blízkej budúcnosti nájde. Na základe údajov z niekoľkých väčších planét astronómovia vypočítali, že viac ako pätina hviezd slnečného typu má obývateľné planéty podobné Zemi. Existuje štatistická pravdepodobnosť, že najbližšia z nich je vzdialená 12 svetelných rokov - podľa kozmických štandardov na neďalekej ulici.
To je povzbudivé. Avšak v posledných rokoch si obývaní svetoví lovci uvedomili, že je úplne zbytočné obmedzovať ich hľadanie na hviezdy podobné Slnku. „Keď som bol v škole,“pripomína David Charbonneau, astronóm na Harvarde, „povedali nám, že Zem sa točí okolo najbežnejšej priemernej hviezdy. Ale nie je to tak. ““V skutočnosti je 70 až 80 percent hviezd v Mliečnej ceste malých, relatívne chladných, slabých, červenkastých telies - červených a hnedých trpaslíkov.
Keby sa suchozemská planéta točila okolo takého trpaslíka v správnej vzdialenosti (bližšie k hviezde ako k Zemi, aby nezamrzla), mohli by sa na ňom vyvinúť podmienky pre vznik a vývoj života. Planéta navyše nemusí mať takú veľkosť, aby bola obývateľná. „Ak vás zaujíma môj názor,“hovorí Dimitar Sasselov, ďalší harvardský astronóm, „potom je ideálna akákoľvek hmotnosť medzi jednou a piatimi zemami.“Zdá sa, že rozmanitosť obývateľných hviezdnych systémov je oveľa bohatšia, ako predpokladal Frank Drake a jeho účastníci konferencie v roku 1961.
A to nie je všetko: ukazuje sa, že teplotný rozdiel a rozmanitosť chemického prostredia, v ktorom môžu prosperovať extrémofilné organizmy (doslova „milovníci extrémnych podmienok“), sú tiež širšie, ako si pred polstoročím predstavovali. V 70. rokoch objavili oceánografi vrátane Roberta Ballarda sponzorovaného spoločnosťou National Geographic Society veľmi horúce pramene na dne oceánu - čierni fajčiari, v blízkosti ktorých sa nachádzajú bohaté bakteriálne spoločenstvá.
Mikróby, ktoré sa živia sírovodíkom a inými chemickými zlúčeninami, zase slúžia ako potrava pre zložitejšie organizmy. Vedci navyše našli formy života, ktorým sa darí v gejzíroch na súši, v ľadových jazerách ukrytých pod vrstvou antarktického ľadu hrubého stovky metrov, v podmienkach vysokej kyslosti, zásaditosti alebo rádioaktivity, v kryštáloch solí a dokonca aj v horninových mikrotrhlinách hlboko v útrobách Zeme. … „Na našej planéte sú to obyvatelia úzkych výklenkov,“hovorí Lisa Kalteneggerová, ktorá pracuje na čiastočný úväzok na Harvarde a v Astronomickom ústave Maxa Plancka v Heidelbergu v Nemecku. „Je však ľahké si predstaviť, že na iných planétach môžu zvíťaziť.“
Jediným faktorom, bez ktorého podľa biológov život, ako ho poznáme, nemôže existovať, je tekutá voda - silné rozpúšťadlo schopné dodávať živiny do všetkých častí tela. Pokiaľ ide o našu slnečnú sústavu, po expedícii medziplanetárnej stanice Mariner 9 na Mars v roku 1971 vieme, že kedysi dávno tiekli po povrchu červenej planéty prúdy vody. Možno tam tiež existoval život, prinajmenšom mikroorganizmy - a je možné, že niektoré z nich prežili v kvapalnom prostredí pod povrchom planéty.
Na relatívne mladej ľadovej ploche Európy, na Jupiterovom mesiaci, sú viditeľné praskliny, ktoré naznačujú, že oceán sa vlní pod ľadom. Vo vzdialenosti asi 800 miliónov kilometrov od Slnka by mala voda zamrznúť, ale na Európe sa pod vplyvom Jupitera a niekoľkých ďalších jeho satelitov neustále vyskytujú prílivové javy, preto sa uvoľňuje teplo a voda pod vrstvou ľadu zostáva tekutá. Teoreticky tam môže existovať aj život.
V roku 2005 objavila medziplanetárna kozmická loď NASA Cassini vodné gejzíry na povrchu Enceladus, ďalšieho mesiaca Jupitera; výskum uskutočnený spoločnosťou Cassini v apríli tohto roku potvrdil prítomnosť podzemných vodných zdrojov na tomto mesiaci. Vedci však zatiaľ nevedia, koľko vody sa skrýva v ľadovej pokrývke Enceladu, ani to, ako dlho zostáva voda v tekutom stave, aby slúžila ako kolíska života. Titan, najväčší mesiac Saturnu, má rieky a jazerá a prší. Toto však nie je voda, ale kvapalné uhľovodíky ako metán a etán. Možno tam žije život, ale je veľmi ťažké si predstaviť, čo to je.
Mars sa oveľa viac podobá Zemi a je k nej oveľa bližšie ako všetky tieto vzdialené satelity. A od každého nového zjazdového vozidla očakávame správy o objavení tamojšieho života. A teraz vozítko Curiosity NASA skúma kráter Gale, kde pred miliardami rokov bolo obrovské jazero, podmienky, v ktorých boli, na základe chemického zloženia sedimentov, priaznivé podmienky pre existenciu mikróbov.
Jaskyňa v Mexiku samozrejme nie je Mars a jazero na severe Aljašky nie je Európa. Bolo to však hľadanie mimozemského života, ktoré viedlo astrobiológa NASA Kevina Handa a členov jeho tímu, vrátane Johna Laketyho, k jazeru Sukok na Aljaške. A práve kvôli tomu Penelope Boston a jej kolegovia opakovane stúpajú do jedovatej jaskyne Cueva de Villa Luz v blízkosti mexického mesta Tapihulapa.
Astrobiológ Kevin Hand sa pripravuje na spustenie robota pod ľadom jazera Sukok na Aljaške.
A tam a tam vedci testujú nové technológie na hľadanie života v podmienkach, ktoré sú aspoň čiastočne podobné tým, v ktorých sa môžu nachádzať vesmírne sondy. Hľadajú najmä „stopy života“- geologické alebo chemické znaky, ktoré naznačujú jeho prítomnosť, teraz alebo v minulosti.
Zoberme si napríklad mexickú jaskyňu. Orbity získali informácie o tom, že na Marse sú dutiny. Čo keby tam mikroorganizmy prežili, potom, čo planéta pred zhruba tromi miliardami rokov stratila atmosféru a vodu na povrchu? Obyvatelia marťanských jaskýň by museli nájsť iný zdroj energie ako slnečné svetlo, rovnako ako kvapka slizu, ktorá potešila Boston. Vedci označujú tieto neatraktívne pruhy analogicky so stalaktitmi ako snotity. [V ruštine by tento výraz mohol znieť ako „fľakatý“. - Približne. prekladateľ.] V jaskyni sú ich tisíce, od centimetra do pol metra a vyzerajú neatraktívne. V skutočnosti ide o biofilm - spoločenstvo mikróbov, ktoré tvoria viskóznu, viskóznu bublinu.
"Mikroorganizmy, ktoré vytvárajú snotity, sú chemotrofy," vysvetľuje Boston. „Oxidujú sírovodík, jediný zdroj energie, ktorý majú k dispozícii, a uvoľňujú tento hlien.“Snotity sú iba jedným z miestnych spoločenstiev mikroorganizmov. Boston, výskumný pracovník v Novom Mexiku, banícky a technologický inštitút a Národný ústav pre výskum jaskýň a krasu, hovorí: „V jaskyni je asi tucet takýchto spoločenstiev. Každá z nich má veľmi výrazný vzhľad. Každá je zabudovaná do iného výživového systému. ““Jedno z týchto spoločenstiev je obzvlášť zaujímavé: netvorí kvapky ani bubliny, ale pokrýva steny jaskyne vzormi škvŕn a čiar, podobných hieroglyfom.
Astrobiológovia tieto vzory nazvali biovermy, od slova „vermicule“- kučeravý ornament. Ukazuje sa, že takéto vzory „kreslia“nielen mikroorganizmy žijúce v klenbách jaskýň. „Stopy ako tieto sa objavujú na najrôznejších miestach, kde je nedostatok výživy,“hovorí Keith Schubert, inžinier a špecialista na zobrazovacie systémy na Baylor University, ktorý cestoval do Cueva de Villa Luz, aby tam nastavil kamery na dlhodobé sledovanie v jaskyni. … - Korene trávy a stromov tiež vytvárajú biovermy v suchých oblastiach; to isté sa stane, keď sa púštne pôdy vytvárajú pod vplyvom bakteriálnych spoločenstiev, ako aj lišajníkov. “
Dnes sú stopami života, ktoré astrobiológovia hľadajú, hlavne plyny, ako napríklad kyslík, ktoré vydávajú živé organizmy na Zemi. Kyslíkové spoločenstvá však môžu byť len jednou z mnohých foriem života. „Pre mňa,“hovorí Penelope Boston, „sú biovermy zaujímavé, pretože napriek svojej rôznej miere a povahe prejavov sú tieto vzorce všade veľmi podobné.“
Boston a Schubert veria, že vznik bioveriem, podmienený jednoduchými pravidlami rozvoja a bojom o zdroje, môže slúžiť ako indikátor života charakteristický pre celý Vesmír. Biovermy navyše pretrvávajú aj po smrti samotných mikrobiálnych spoločenstiev. „Ak rover nájde niečo také v klenbách marťanskej jaskyne,“hovorí Schubert, „je okamžite jasné, na čo sa zamerať.“
Vedci a inžinieri, ktorí sa trasú, pracujú pri jazere Sukok s podobným účelom. Jedna zo skúmaných oblastí jazera sa nachádza vedľa tábora troch malých stanov, ktoré nazvali „NASAville“, druhá - s jediným stanom - sa nachádza asi kilometer odtiaľ. Pretože bubliny metánu uvoľňované na dne jazera narúšajú vodu, vytvárajú sa na ňom polynyy a na to, aby ste sa snežným skútrom dostali z jedného tábora do druhého, musíte ísť okružnou cestou - inak ľadom dlho neprepadnete.
Vďaka metánu v roku 2009 vedci prvýkrát upozornili na Sukok a ďalšie blízke jazerá na Aljaške. Tento plyn sa uvoľňuje baktériami tvoriacimi metán, rozkladajúcimi sa organickými látkami, a slúži tak ako jeden zo znakov života, ktoré môžu astrobiológovia zistiť. Metán sa však uvoľňuje napríklad pri sopečných erupciách, ktoré sa prirodzene tvoria v atmosfére obrovských planét, ako je Jupiter, ako aj v atmosfére Saturnovho mesiaca Titan. Preto je pre vedcov dôležité rozlíšiť metán od biologických zdrojov od metánu od nebiologických zdrojov. Ak je predmetom výskumu Európa pokrytá ľadom, ako je napríklad Kevin Hand, potom jazero Sukok nie je ani zďaleka tým najhorším miestom na prípravu.
Držiteľ grantu National Geographic pre mladých objaviteľov uprednostňuje Európu pred Marsom z jedného dôvodu. „Predpokladajme,“hovorí, „že pôjdeme na Mars a nájdeme pod jeho povrchom živé organizmy, ktoré majú DNA ako na Zemi. To by mohlo znamenať, že DNA je univerzálna molekula života, a to je veľmi pravdepodobné. Môže to však znamenať aj to, že život na Zemi a na Marse má spoločný pôvod. ““
S určitosťou je známe, že úlomky hornín vyrazené z povrchu Marsu nárazmi asteroidov sa dostali na Zem a padali vo forme meteoritov. Pravdepodobne a fragmenty suchozemských hornín dosiahli Mars. Keby vo vnútri týchto vesmírnych tulákov boli živé mikroorganizmy, ktoré by mohli cestu prežiť, zrodili by život na planéte, kde „pristáli“. „Ak sa ukáže, že marťanský život je založený na DNA,“hovorí Hand, „bude pre nás ťažké určiť, či vznikol nezávisle od Zeme.“Tu sa Európa nachádza oveľa ďalej od nás. Ak sa tam nájde život, bude to znamenať jeho nezávislý pôvod - dokonca aj s DNA.
Európa má nepochybne podmienky pre život: dostatok vody a na dne oceánu môžu byť horúce pramene, ktoré dodávajú mikroživiny. Na Európu niekedy dopadajú kométy, ktoré obsahujú organické látky, čo tiež prispieva k rozvoju života. Preto sa myšlienka expedície na tento mesiac Jupitera javí ako veľmi atraktívna.
Pod popraskanou ľadovou vrstvou Európy, ktorú vidíme na tomto obrázku z kozmickej lode Galileo, leží oceán, kde možno nájsť všetky podmienky potrebné pre život.
Štart kozmickej lode, ktorý Americká rada pre výskum odhadla na 4,7 miliárd dolárov, sa, bohužiaľ, považoval za vedecky oprávnený a príliš drahý. Tím v laboratóriu Jet Propulsion Laboratory pod vedením Roberta Pappalarda sa vrátil k projektom a vyvinul nový projekt: Europa Clipper by obiehal okolo Jupitera skôr ako v Európe, čo by spotrebovalo menej paliva a ušetrilo peniaze; zároveň sa priblíži k Európe 45-krát, aby vedci videli jej povrch a určili chemické zloženie atmosféry, a nepriamo, oceánu.
Pappalardo uviedol, že nový projekt bude stáť necelé 2 miliardy dolárov. „Ak bude táto myšlienka schválená, mohli by sme ju spustiť začiatkom alebo v polovici 20. rokov 20. storočia,“hovorí. Nosná raketa Atlas V pomôže dostať sa do Európy za šesť rokov a ak bude zapojený nový nosný systém, ktorý NASA momentálne vyvíja, bude to trvať iba 2,7 roka.
Vedci v laboratóriu Jet Propulsion Laboratory NASA skúmajú sondu podobnú tej, ktorá bude čoskoro schopná preniknúť na ľad Jupiterovho mesiaca Európa.
Clipper pravdepodobne nebude môcť nájsť život na Európe, ale bude zhromažďovať údaje, ktoré ospravedlnia ďalšiu expedíciu, už zostupové vozidlo, ktoré bude brať vzorky ľadu a študovať jeho chemické zloženie, ako to robili rovery. Clipper navyše určí najlepšie miesta na pristátie. Ďalší krok po pristátí - vyslanie sondy do Európy na štúdium oceánu - môže byť oveľa ťažší: všetko bude závisieť od hrúbky ľadovej pokrývky. Vedci tiež ponúkajú alternatívu: preskúmať jazero, ktoré môže byť blízko povrchu ľadu. „Keď sa naša ponorka konečne narodí,“hovorí Hand, „bude to Homo sapiens v porovnaní s australopitekom, ktorý testujeme na Aljaške.“
Zariadenie, ktoré sa bude testovať na jazere Sukok, sa plazí po spodnej strane 30-centimetrovej ľadovej kryhy, ktorá sa k nemu prilieha, a jeho senzory merajú teplotu, hladinu slanosti a kyslosti a ďalšie parametre vody. Nehľadá však priamo živé organizmy - to je úloha vedcov pracujúcich na druhej strane jazera. Jedným z nich je John Priscu z Montanskej univerzity, ktorý minulý rok objavil živé baktérie v Willianskom jazere, ktoré sa nachádza 800 metrov pod ľadovou vrstvou západnej Antarktídy. Prisu spolu s geobiológkou Alison Murrayovou z Inštitútu pre výskum púšte v Rene v Nevade zisťuje, aké musia byť podmienky studenej vody na podporu života a kto tam žije.
Štúdium extremofilov je rovnako užitočné pre pochopenie podstaty života mimo našej planéty, ale poskytuje iba pozemské stopy na odhalenie mimozemských záhad. Čoskoro však budeme mať ďalšie spôsoby, ako nájsť chýbajúce premenné Drakeovej rovnice: NASA naplánovala na rok 2017 štart teleskopu - TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite, alebo satelit na štúdium prechádzajúcich exoplanét, teda tých, ktoré prechádzajú na pozadí disku ich hviezdy). TESS bude nielen hľadať planéty v blízkosti hviezd najbližších k nám, ale aj identifikovať stopy plynov v ich atmosfére, čo naznačuje prítomnosť života. Aj keď starý muž Hubble umožnil objavenie mračien na nadzemskej Zemi - GJ 1214b.
Fascinácia hľadaním stôp života a extrémofilov však naznačuje, že na všetkých planétach molekuly živých vecí obsahujú uhlík a voda slúži ako rozpúšťadlo. To je úplne prijateľné, pretože uhlík a voda sú v našej galaxii rozšírené. Navyše len nevieme, aké znamenia treba hľadať pre neuhlíkový život. "Ak pri hľadaní postupujeme z takýchto priestorov, nemusíme nájsť vôbec nič," hovorí Dimitar Sasselov. „Musíte si predstaviť aspoň niektoré z možných alternatív a pochopiť, na čo ešte musíte pri štúdiu mimozemskej atmosféry venovať pozornosť.“Predstavte si napríklad, že namiesto uhlíkového cyklu, ktorý prevláda na Zemi, sa vyskytuje sírový cyklus …
Medzi týmito polofantastickými projektmi sa úplne stratila myšlienka, s ktorou začala astrobiológia pred polstoročím. Frank Drake, hoci je oficiálne na dôchodku, pokračuje v hľadaní mimozemských signálov - pátranie, ktoré, ak uspeje, zatieni všetko ostatné. Napriek tomu, že financovanie SETI sa takmer skončilo, Drake je nadšený z nového projektu - namiesto rádiových signálov hľadá záblesky svetla vyžarované mimozemskými civilizáciami. „Musíme vyskúšať všetky možnosti,“hovorí, „pretože vôbec netušíme, čo a ako vlastne cudzinci robia.“
National Geographic júl 2014