NASA: Η εξωγήινη ζωή στους πλανήτες του Σύμπαντος – Ακολουθώντας το νερό και τη φωτιά μέχρι να φτάσουμε στο «Εύρηκα»

Μια μέρα, ίσως στο όχι πολύ μακρινό μέλλον, ένας μακρινός πλανήτης θα μπορούσε να δώσει ενδείξεις ότι μπορεί να φιλοξενεί κάποια μορφή ζωής – αλλά να παραδώσει τα μυστικά του απρόθυμα, τονίζει η NASA στο επικαιροποιημένο της εγχειρίδιο αναζήτησης εξωγήινης ζωής.

Τα διαστημικά μας τηλεσκόπια θα μπορούσαν να ανιχνεύσουν ένα μείγμα αερίων στην ατμόσφαιρά του που να μοιάζει με τη δική μας. Υπολογιστικά μοντέλα θα προσφέρουν προβλέψεις σχετικά με τις δυνατότητες του πλανήτη να φιλοξενήσει ζωή. Οι ειδικοί θα συζητούσαν κατά πόσον τα στοιχεία συνηγορούν υπέρ της παρουσίας ζωής ή θα προσπαθούσαν να βρουν ακόμη περισσότερα στοιχεία που θα υποστήριζαν μια τέτοια πρωτοποριακή ερμηνεία.

Αναζήτηση για τη ζωή

“Βρισκόμαστε στην αρχή μιας χρυσής εποχής αυτή τη στιγμή”, δήλωσε ο Ravi Kopparapu, επιστήμονας στο Κέντρο Διαστημικών Πτήσεων Goddard της NASA στο Greenbelt του Maryland, ο οποίος μελετά κατοικήσιμους πλανήτες. “Για πρώτη φορά στην ιστορία του πολιτισμού μπορεί να είμαστε σε θέση να απαντήσουμε στο ερώτημα: Υπάρχει ζωή πέρα από τη Γη;”

Για τους εξωπλανήτες – πλανήτες γύρω από άλλα άστρα – η εποχή αυτή ανοίγει με το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb της NASA. Τα όργανα στο διαστημικό σκάφος ανιχνεύουν τη σύνθεση της ατμόσφαιρας των εξωπλανητών. Καθώς η ισχύς των τηλεσκοπίων θα αυξάνεται τα επόμενα χρόνια, τα μελλοντικά προηγμένα όργανα θα μπορούσαν να καταγράψουν πιθανά σημάδια ζωής – “βιοσήματα” – από έναν πλανήτη που βρίσκεται έτη φωτός μακριά.

Εντός του ηλιακού μας συστήματος, το ρόβερ Perseverance στον Άρη συλλέγει δείγματα πετρωμάτων για την ενδεχόμενη επιστροφή τους στη Γη, ώστε οι επιστήμονες να μπορέσουν να τα εξετάσουν για ενδείξεις ζωής.

Και η επερχόμενη αποστολή Europa Clipper θα επισκεφθεί ένα παγωμένο φεγγάρι του Δία, την πολλά υποσχόμενη Ευρώπη. Στόχος της: να προσδιορίσει αν οι συνθήκες σε αυτό το φεγγάρι θα επέτρεπαν τη ζωή να ευδοκιμήσει στον παγκόσμιο ωκεανό του, θαμμένο κάτω από ένα παγκόσμιο παγωμένο κέλυφος.

Ευρώπη: Ο αινιγματικός δορυφόρος του Δία αποκαλύπτει τα μυστικά του – Γιατί ο υπόγειος ωκεανός του είναι σχεδόν βέβαιο πως φιλοξενεί ζωή

Αλλά κάθε ένδειξη ζωής πέρα από τη Γη θα συνοδεύεται από ένα άλλο μεγάλο ερώτημα: Πόσο ασφαλή μπορούν να είναι τα επιστημονικά συμπεράσματα;

“Η πρόκληση είναι να αποφασίσουμε τι είναι ζωή – πότε θα πούμε “τη βρήκα””, δήλωσε η Laurie Barge από το Origins and Habitability Lab στο Jet Propulsion Laboratory της NASA στη Νότια Καλιφόρνια.

Με τόσα πολλά άγνωστα για το τι συνιστά ακόμη και “σημάδι ζωής”, οι αστροβιολόγοι εργάζονται πάνω σε ένα νέο πλαίσιο για να κατανοήσουν τη δύναμη των αποδείξεων. Ένα δειγματοληπτικό πλαίσιο, που προτείνεται το 2021, περιλαμβάνει μια κλίμακα που κυμαίνεται από το 1 έως το 7, με ενδείξεις για άλλη ζωή στο επίπεδο 1, σε όλο και πιο σημαντικές ενδείξεις, μέχρι τη βεβαιότητα για ζωή αλλού στο επίπεδο 7. Αυτό το πλαίσιο, το οποίο συζητείται και αναθεωρείται, αναγνωρίζει ότι η επιστημονική εξερεύνηση στην αναζήτηση ζωής είναι ένας δαιδαλώδης, ελικοειδής δρόμος και όχι ένα ευθύγραμμο μονοπάτι.

Και ο εντοπισμός οριστικών ενδείξεων παραμένει αρκετά δύσκολος για τη “ζωή όπως την ξέρουμε”. Ακόμα πιο αβέβαιη θα ήταν η εύρεση στοιχείων για τη ζωή όπως δεν την ξέρουμε, φτιαγμένη από άγνωστους μοριακούς συνδυασμούς ή βασισμένη σε έναν διαλύτη διαφορετικό από το νερό.

Παρόλα αυτά, καθώς η αναζήτηση για τη ζωή ξεκινάει σοβαρά, μεταξύ των πλανητών του δικού μας ηλιακού συστήματος καθώς και των μακρινών συστημάτων που είναι γνωστά μόνο από το φως τους, οι επιστήμονες της NASA και οι συνεργάτες τους σε όλο τον κόσμο έχουν κάποιες ιδέες που χρησιμεύουν ως σημεία εκκίνησης.

Ζωή που εξελίσσεται

Πρώτον, υπάρχει ο λιγότερο από επίσημος, μη δεσμευτικός, αλλά παρόλα αυτά χρήσιμος ορισμός εργασίας της NASA για τη ζωή: “Ένα αυτοσυντηρούμενο χημικό σύστημα ικανό για δαρβινική εξέλιξη”. Ο Κάρολος Δαρβίνος περιέγραψε ως γνωστόν την εξέλιξη μέσω φυσικής επιλογής, με χαρακτηριστικά που διατηρούνται από γενιά σε γενιά και οδηγούν σε αλλαγές στους οργανισμούς με την πάροδο του χρόνου.

Ο ορισμός προέκυψε τη δεκαετία του 1990 από μια ομάδα εργασίας εξωβιολογίας της NASA και δεν χρησιμοποιείται για το σχεδιασμό αποστολών ή ερευνητικών έργων. Βοηθάει όμως στον καθορισμό των προσδοκιών και στην εστίαση της συζήτησης στα κρίσιμα ζητήματα γύρω από ένα άλλο ακανθώδες ζήτημα: Πότε η μη-ζωή γίνεται ζωή;

“Η βιολογία είναι χημεία με ιστορία”, λέει ο Gerald Joyce, ένα από τα μέλη της ομάδας εργασίας που βοήθησε στη δημιουργία του ορισμού της NASA και τώρα καθηγητής έρευνας στο Ινστιτούτο Salk στο La Jolla της Καλιφόρνια.

Αυτό σημαίνει ότι η ιστορία καταγράφεται από την ίδια τη χημεία – στην περίπτωσή μας, εγγράφεται στο DNA μας, το οποίο κωδικοποιεί γενετικά δεδομένα που μπορούν να μεταφραστούν στις δομές και τις φυσικές διεργασίες που συνθέτουν το σώμα μας.

Η καταγραφή του DNA πρέπει να είναι ισχυρή, πολύπλοκη, αυτοαναπαραγόμενη και ανοιχτή, προτείνει ο Τζόις, για να αντέξει και να προσαρμοστεί επί δισεκατομμύρια χρόνια.

“Αυτό θα ήταν ένα όπλο που καπνίζει: απόδειξη ότι οι πληροφορίες έχουν καταγραφεί σε μόρια”, δήλωσε ο Joyce.

Ένα τέτοιο μόριο από έναν άλλο κόσμο του ηλιακού μας συστήματος, είτε πρόκειται για DNA, RNA ή κάτι άλλο, θα μπορούσε να εμφανιστεί σε ένα δείγμα από τον Άρη, π.χ. από την αποστολή επιστροφής δειγμάτων από τον Άρη που σχεδιάζει τώρα η NASA.

Ή θα μπορούσε να βρεθεί ανάμεσα στους “ωκεάνιους κόσμους” στο εξωτερικό ηλιακό σύστημα – το φεγγάρι του Δία, την Ευρώπη, τον Εγκέλαδο του Κρόνου ή κάποιο από τα άλλα φεγγάρια των αέριων γιγάντων που κρύβουν τεράστιους ωκεανούς κάτω από κελύφη πάγου.

Δεν μπορούμε να πάρουμε δείγματα τέτοιων μορίων που φέρουν πληροφορίες από πλανήτες εκτός του ηλιακού μας συστήματος, καθώς βρίσκονται τόσο μακριά που θα χρειαζόταν δεκάδες χιλιάδες χρόνια για να ταξιδέψουμε εκεί ακόμη και με τα ταχύτερα διαστημόπλοια που έχουν κατασκευαστεί ποτέ. Αντ’ αυτού, θα πρέπει να βασιστούμε στην εξ αποστάσεως ανίχνευση πιθανών βιολογικών υπογραφών, μετρώντας τους τύπους και τις ποσότητες των αερίων στις ατμόσφαιρες των εξωπλανητών για να προσπαθήσουμε να προσδιορίσουμε αν δημιουργήθηκαν από μορφές ζωής. Αυτό πιθανότατα θα απαιτήσει βαθύτερη γνώση για το τι χρειάζεται η ζωή για να ξεκινήσει – και να παραμείνει αρκετά για να ανιχνευθεί.

Ένα μέρος όπου αναδύεται η ζωή

Δεν υπάρχει πραγματική συναίνεση σε έναν κατάλογο απαιτήσεων για τη ζωή, είτε στο ηλιακό μας σύστημα είτε στα άστρα πέρα από αυτό. Αλλά ο Joyce, ο οποίος ερευνά την προέλευση και την ανάπτυξη της ζωής, προτείνει μερικά πιθανά “απαραίτητα”.

Στην κορυφή της λίστας βρίσκεται το υγρό νερό. Παρά το ευρύ φάσμα των περιβαλλοντικών συνθηκών στις οποίες κατοικούν τα έμβια όντα στη Γη, όλη η ζωή στον πλανήτη φαίνεται να το απαιτεί. Το υγρό νερό παρέχει ένα μέσο για τα χημικά συστατικά της ζωής να διατηρούνται με την πάροδο του χρόνου και να ενώνονται για αντιδράσεις, με τρόπο που ο αέρας ή η επιφάνεια ενός βράχου δεν κάνουν το ίδιο καλά.

Επίσης απαραίτητη: μια πηγή ενέργειας, τόσο για τις χημικές αντιδράσεις που παράγουν δομές όσο και για τη δημιουργία “τάξης” έναντι της παγκόσμιας τάσης προς την “αταξία” – γνωστή και ως εντροπία.

Μια ανισορροπία στα ατμοσφαιρικά αέρια θα μπορούσε επίσης να προσφέρει ένα προφητικό σημάδι της παρουσίας ζωής.

“Στην ατμόσφαιρα της Γης, το οξυγόνο και το μεθάνιο είναι εξαιρετικά αντιδραστικά μεταξύ τους”, δήλωσε ο Kopparapu. Αν αφεθούν μόνα τους, θα αλληλοεξουδετερώνονταν γρήγορα.

“Δεν πρέπει να τα βλέπουμε μαζί”, είπε. “Γιατί λοιπόν βλέπουμε μεθάνιο, γιατί βλέπουμε οξυγόνο; Κάτι πρέπει να αναπληρώνει συνεχώς αυτές τις ενώσεις”.

Στη Γη, αυτό το “κάτι” είναι η ζωή, που διοχετεύει περισσότερα από τα δύο στην ατμόσφαιρα και τη διατηρεί εκτός ισορροπίας. Μια τέτοια ανισορροπία, σε αυτές τις ενώσεις ή σε άλλες, θα μπορούσε να ανιχνευθεί σε έναν μακρινό εξωπλανήτη, υποδηλώνοντας την παρουσία μιας ζωντανής βιόσφαιρας. Όμως οι επιστήμονες θα πρέπει επίσης να αποκλείσουν γεωλογικές διεργασίες όπως ηφαιστειακή ή υδροθερμική δραστηριότητα που θα μπορούσαν να δημιουργήσουν μόρια τα οποία διαφορετικά θα μπορούσαμε να συσχετίσουμε με τη ζωή.

Θα χρειαστεί προσεκτική εργαστηριακή εργασία και μοντελοποίηση ακριβείας των πιθανών ατμοσφαιρών των εξωπλανητών για να γίνει η διαφορά.

Αλλαγές και βίαιες ανακατατάξεις

Η Barge τοποθετεί επίσης ψηλά στη λίστα την ιδέα των “κλίσεων” ή των αλλαγών που συμβαίνουν με την πάροδο του χρόνου και της απόστασης, όπως το υγρό σε ξηρό, το ζεστό σε κρύο και πολλά άλλα πιθανά περιβάλλοντα. Οι κλίσεις δημιουργούν μέρη για να περάσει η ενέργεια, αλλάζοντας στην πορεία και δημιουργώντας μόρια ή χημικά συστήματα που αργότερα μπορεί να ενσωματωθούν σε μορφές ζωής.

Η τεκτονική των πλακών στη Γη και η ανακύκλωση αερίων όπως το διοξείδιο του άνθρακα – που θάβονται κάτω από το φλοιό της Γης με καταβύθιση, ίσως, ή απελευθερώνονται πίσω στην ατμόσφαιρα από τα ηφαίστεια – αντιπροσωπεύουν ένα είδος κλίσης.

Η ειδικότητα του Barge, η χημεία των υδροθερμικών πηγών στον πυθμένα των ωκεανών πριν από δισεκατομμύρια χρόνια, είναι ένα άλλο είδος. Είναι μια πιθανή οδός για να έχει δημιουργηθεί ένα είδος πρωτόγονου μεταβολισμού – η μετατροπή των οργανικών ενώσεων σε ενέργεια – ως πιθανός πρόδρομος των πραγματικών μορφών ζωής.

“Ποιες διαβαθμίσεις υπήρχαν πριν από τη ζωή;” αναρωτιέται. “Αν η ζωή εξαρτάται τόσο πολύ από τις διαβαθμίσεις, θα μπορούσε η προέλευση της ζωής να έχει επωφεληθεί επίσης από αυτές τις διαβαθμίσεις;”

Η σαφέστερη χαρτογράφηση των πιθανών διαδρομών προς τη ζωή θα μπορούσε τελικά να ενημερώσει το σχεδιασμό των μελλοντικών διαστημικών τηλεσκοπίων, που θα αναλάβουν να αναλύσουν τα αέρια στις ατμόσφαιρες των δυνητικά κατοικήσιμων εξωπλανητών.

“Αν θέλουμε να είμαστε σίγουροι ότι προέρχεται από τη βιολογία, δεν πρέπει να αναζητήσουμε μόνο τα αέρια- πρέπει να εξετάσουμε πώς εκπέμπονται από τον πλανήτη, αν εκπέμπονται στις σωστές ποσότητες, με τον σωστό τρόπο”, δήλωσε ο Kopparapu. “Με τα μελλοντικά τηλεσκόπια, θα είμαστε πιο σίγουροι γιατί θα είναι σχεδιασμένα για να αναζητούν ζωή σε άλλους πλανήτες”.

• NASA
• ΔΙΑΣ
• εγκέλαδος
• εξωγήινη ζωή
• εξωγήινοι
• Τιτάνας