Cum caută oamenii de știință viața extraterestră

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-16 16:15

Poate că există și alte lumi locuite undeva în univers. Dar, până când le găsim, programul minim este să demonstrăm că viața în afara Pământului este cel puțin într-o anumită formă. Cât de aproape suntem de asta?

Recent, auzim tot mai des despre descoperiri care „ar putea indica” existența vieții extraterestre. Abia în septembrie 2020, s-a cunoscut despre descoperirea gazului fosfin pe Venus - un potențial semn al vieții microbiene - și a lacurilor sărate de pe Marte, unde ar putea exista și microbi.

Dar, în ultimii 150 de ani, exploratorii spațiali și-au pierdut de mai multe ori dorințe. Nu există încă un răspuns de încredere la întrebarea principală. Sau există oricum, dar oamenii de știință sunt precauți din obișnuință?

Liniile telescopului

În anii 1870, astronomul italian Giovanni Schiaparelli a văzut linii lungi și subțiri pe suprafața lui Marte printr-un telescop și le-a declarat „canale”. El a intitulat fără ambiguitate cartea despre descoperirea sa „Viața pe planeta Marte”. „Este dificil să nu vedem pe Marte imagini similare cu cele care alcătuiesc peisajul nostru terestru”, a scris el.

În italiană, cuvântul canali însemna atât canale naturale, cât și artificiale (omul de știință însuși nu era sigur de natura lor), dar atunci când a fost tradus, a pierdut această ambiguitate. Adepții lui Schiaparelli au spus deja clar despre dura civilizație marțiană, care, într-un climat arid, a creat instalații colosale de irigare.

Lenin, care a citit cartea lui Percival Lowell „Marte și canalele sale” în 1908, a scris: „Lucrări științifice. Demonstrează că Marte este locuit, că canalele sunt un miracol al tehnologiei, că oamenii de acolo ar trebui să fie de 2/3 ori mai mari decât localnicii, de altfel cu trunchi, și acoperiți cu pene sau piei de animale, cu patru sau șase picioare.

N … da, autorul nostru ne-a înșelat, descriind frumusețile marțiane incomplet, ar trebui să fie conform rețetei: „Întunecarea adevărurilor de jos ne este mai dragă decât ridicăm înșelăciune”. Lowell a fost milionar și fost diplomat. Era pasionat de astronomie și și-a folosit banii pentru a construi unul dintre cele mai avansate observatoare din America. Datorită lui Lowell, subiectul vieții marțiane a ajuns pe primele pagini ale celor mai mari ziare din lume.

Adevărat, deja la sfârșitul secolului al XIX-lea, mulți cercetători erau îndoieli cu privire la deschiderea „canalelor”. Observațiile au dat în mod constant rezultate diferite - cărțile divergeau chiar și pentru Schiaparelli și Loeull. În 1907, biologul Alfred Wallace a demonstrat că temperatura de pe suprafața lui Marte este mult mai mică decât a presupus Lowell, iar presiunea atmosferică este prea scăzută pentru ca apa să existe sub formă lichidă.

Stația interplanetară „Mariner-9”, care a fotografiat planeta din spațiu în anii 1970, a pus capăt istoriei canalelor: „canalele” s-au dovedit a fi o iluzie optică.

Din a doua jumătate a secolului al XX-lea, speranțele de a găsi o viață extrem de organizată s-au diminuat. Studiile care utilizează nave spațiale au arătat că condițiile de pe planetele din apropiere nu sunt nici măcar apropiate de cele de pe Pământ: scăderea temperaturii prea puternice, o atmosferă fără semne de oxigen, vânturi puternice și presiune uriașă.

Pe de altă parte, studiul dezvoltării vieții pe Pământ a stimulat interesul pentru căutarea unor procese similare în spațiu. La urma urmei, încă nu știm cum și datorită a ceea ce, în principiu, a apărut viața.

Multe evenimente au avut loc în această direcție în ultimii ani. Principalul interes este căutarea apei, compuși organici din care s-ar putea forma forme de viață proteice, precum și biosemnături (substanțe care sunt produse de ființe vii) și eventuale urme de bacterii din meteoriți.

Rezistent la lichid

Prezența apei este o condiție prealabilă pentru existența vieții așa cum o cunoaștem. Apa acționează ca solvent și catalizator pentru anumite tipuri de proteine. Este, de asemenea, un mediu ideal pentru reacții chimice și transportul nutrienților. În plus, apa absoarbe radiația infraroșie, astfel încât poate reține căldura - acest lucru este important pentru corpurile cerești reci care sunt destul de departe de lumina.

Datele observaționale arată că apă în stare solidă, lichidă sau gazoasă există la polii lui Mercur, în interiorul meteoriților și cometelor, precum și pe Jupiter, Saturn, Uranus și Neptun. Oamenii de știință au sugerat, de asemenea, că lunile lui Jupiter, Europa, Ganymede și Callisto, au vaste oceane subterane de apă lichidă. L-au găsit într-o formă sau alta în gazul interstelar și chiar în locuri incredibile precum fotosfera stelelor.

Dar studiul urmelor de apă poate fi promițător pentru astrobiologi (specialiști în biologie extraterestră) doar atunci când există și alte condiții adecvate. De exemplu, temperaturile, presiunea și compoziția chimică de pe același Saturn și Jupiter sunt prea extreme și schimbătoare pentru ca organismele vii să se adapteze la ele.

Un alt lucru sunt planetele apropiate de noi. Chiar dacă astăzi arată neospitalier, pe ele pot rămâne mici oaze cu „rămășițe din fostul lux”.

În 2002, orbiterul Mars Odyssey a descoperit depozite de gheață de apă sub suprafața lui Marte. Șase ani mai târziu, sonda Phoenix a confirmat rezultatele predecesorului său, obținând apă lichidă dintr-o probă de gheață de pe stâlp.

Acest lucru a fost în concordanță cu teoria conform căreia apa lichidă a fost prezentă pe Marte destul de recent (după standardele astronomice). Potrivit unor surse, pe Planeta Roșie a plouat „cu doar” 3,5 miliarde de ani în urmă, potrivit altora – chiar și acum 1,25 milioane de ani.

Cu toate acestea, imediat a apărut un obstacol: apa de pe suprafața lui Marte nu poate exista în stare lichidă. La presiune atmosferică scăzută, începe imediat să fiarbă și să se evapore - sau îngheață. Prin urmare, cea mai mare parte a apei cunoscute de pe suprafața planetei este în stare de gheață. Era speranța că cel mai interesant se petrecea sub suprafață. Așa a apărut ipoteza lacurilor sărate de sub Marte. Și chiar zilele trecute a primit confirmarea.

Oamenii de știință de la Agenția Spațială Italiană au descoperit la unul dintre polii lui Marte un sistem de patru lacuri cu apă lichidă, care sunt situate la o adâncime de peste 1,5 kilometri. Descoperirea a fost făcută folosind date de sondare radio: dispozitivul direcționează undele radio în interiorul planetei, iar oamenii de știință, prin reflectarea lor, determină compoziția și structura acesteia.

Existența unui întreg sistem de lacuri, potrivit autorilor lucrării, sugerează că acesta este un fenomen obișnuit pentru Marte.

Concentrația specifică exactă a sărurilor din lacurile marțiane este încă necunoscută, precum și compoziția acestora. Potrivit directorului științific al programului Marte, Roberto Orosei, vorbim de soluții foarte puternice cu „zeci de procente” de sare.

Există microbi halofili pe Pământ care iubesc salinitatea ridicată, explică microbiologul Elizaveta Bonch-Osmolovskaya. Ei eliberează substanțe care ajută la menținerea echilibrului apă-electric și protejează structurile celulare. Dar chiar și în lacurile subterane extrem de sărate (brins) cu o concentrație de până la 30% există puțini astfel de microbi.

Potrivit lui Orosei, în lacurile marțiane ar putea rămâne urme ale formelor de viață care existau atunci când pe suprafața planetei erau clime mai calde și apă și condițiile semănau cu Pământul timpuriu.

Dar există un alt obstacol: însăși compoziția apei. Solul marțian este bogat în perclorati - săruri ale acidului percloric. Soluțiile de perclorat îngheață la temperaturi semnificativ mai scăzute decât apa obișnuită sau chiar apa de mare. Dar problema este că perclorații sunt oxidanți activi. Ele favorizează descompunerea moleculelor organice, ceea ce înseamnă că sunt dăunătoare microbilor.

Poate că subestimăm capacitatea vieții de a se adapta la cele mai dure condiții. Dar pentru a demonstra acest lucru, trebuie să găsiți cel puțin o celulă vie.

„Cărămizi” fără tragere

Formele de viață care trăiesc pe Pământ nu pot fi imaginate fără molecule organice complexe care conțin carbon. Fiecare atom de carbon poate crea până la patru legături cu alți atomi în același timp, rezultând o bogăție extraordinară de compuși. „Scheletul” de carbon este prezent în baza tuturor substanțelor organice – inclusiv proteinele, polizaharidele și acizii nucleici, care sunt considerate cele mai importante „blocuri” ale vieții.

Ipoteza panspermiei doar afirmă că viața în cele mai simple forme a venit pe Pământ din spațiu. Undeva în spațiul interstelar s-au dezvoltat condiții care au făcut posibilă asamblarea moleculelor complexe.

Poate nu sub forma unei celule, ci sub forma unui fel de protogenom - nucleotide care se pot reproduce în cel mai simplu mod și codifica informațiile necesare supraviețuirii unei molecule.

Pentru prima dată, temeiurile unor astfel de concluzii au apărut acum 50 de ani. Molecule de uracil și xantină au fost găsite în interiorul meteoritului Marchison, care a căzut în Australia în 1969. Acestea sunt baze azotate capabile să formeze nucleotide, din care sunt deja compuși polimerii acizilor nucleici - ADN și ARN.

Sarcina oamenilor de știință a fost să stabilească dacă aceste descoperiri sunt o consecință a poluării de pe Pământ, după cădere, sau au o origine extraterestră. Și în 2008, folosind metoda radiocarbonului, a fost posibil să se stabilească că uracilul și xantina s-au format într-adevăr înainte ca meteoritul să cadă pe Pământ.

Acum, în Marchison și în meteoriți similari (se numesc condrite carbonice), oamenii de știință au găsit tot felul de baze din care sunt construite atât ADN-ul, cât și ARN-ul: zaharuri complexe, inclusiv riboză și dezoxiriboză, diverși aminoacizi, inclusiv acizi grași esențiali. Mai mult, există indicii că substanțele organice se formează direct în spațiu.

În 2016, cu ajutorul aparatului Rosetta al Agenției Spațiale Europene, în coada cometei Gerasimenko au fost găsite urme ale celui mai simplu aminoacid - glicina - precum și fosfor, care este și o componentă importantă pentru originea vieții. - Churiumov.

Dar astfel de descoperiri sugerează mai degrabă cum ar fi putut fi adusă viața pe Pământ. Nu este încă clar dacă poate supraviețui și dezvolta o perioadă lungă de timp în afara condițiilor terestre. „Moleculele mari, molecule complexe, pe care le-am clasifica drept organice pe Pământ fără nicio opțiune, pot fi sintetizate în spațiu fără participarea ființelor vii”, spune astronomul Dmitry Vibe. „Știm că materia organică interstelară a intrat în sistemul solar și Pământul. Dar apoi i s-a întâmplat altceva - compoziția izotopică și simetria se schimbau.”

Urme în atmosferă

Un alt mod promițător de a căuta viața este asociat cu biosemnăturile sau biomarkerii. Acestea sunt substanțe, a căror prezență în atmosfera sau solul planetei indică cu siguranță prezența vieții. De exemplu, în atmosfera Pământului există mult oxigen, care se formează ca urmare a fotosintezei cu participarea plantelor și algelor verzi. De asemenea, conține mult metan și dioxid de carbon, care sunt produse de bacterii și alte organisme vii în procesul de schimb de gaze în timpul respirației.

Dar găsirea de urme de metan sau oxigen în atmosferă (precum și apă) nu este încă un motiv pentru a deschide șampanie. De exemplu, metanul poate fi găsit și în atmosfera unor obiecte asemănătoare stelelor - pitici maro.

Și oxigenul se poate forma ca urmare a divizării vaporilor de apă sub influența radiațiilor ultraviolete puternice. Astfel de condiții sunt observate pe exoplaneta GJ 1132b, unde temperatura ajunge la 230 de grade Celsius. Viața în astfel de condiții este imposibilă.

Pentru ca un gaz să fie considerat biosemnătură, trebuie dovedită originea sa biogenă, adică trebuie să se formeze tocmai ca urmare a activității ființelor vii. O astfel de origine a gazelor este indicată, de exemplu, de variabilitatea lor în atmosferă. Observațiile arată că nivelurile de metan de pe Pământ fluctuează în funcție de sezon (și activitatea viețuitoarelor depinde de anotimp).

Dacă pe o altă planetă metanul dispare din atmosferă, atunci apare (și acest lucru poate fi înregistrat, de exemplu, pe parcursul unui an), înseamnă că cineva îl emite.

Marte s-a dovedit a fi din nou una dintre posibilele surse de metan „viu”. Primele semne ale acesteia în sol au fost dezvăluite de dispozitivele programului Viking, care au fost trimise pe planetă încă din anii 1970 - tocmai cu scopul de a căuta materie organică. Moleculele de metan descoperite în combinație cu clorul au fost luate inițial drept dovezi. Dar în 2010, un număr de cercetători au revizuit acest punct de vedere.

Ei au descoperit că perclorații deja cunoscuți de noi în solul marțian, atunci când sunt încălziți, distrug cea mai mare parte a materiei organice. Și mostrele de la vikingi au fost încălzite.

În atmosfera lui Marte, urme de metan au fost descoperite pentru prima dată în 2003. Descoperirea a reînviat imediat conversațiile despre locuibilitatea lui Marte. Faptul este că orice cantități semnificative din acest gaz din atmosferă nu ar dura mult, dar ar fi distruse de radiațiile ultraviolete. Și dacă metanul nu se descompune, oamenii de știință au ajuns la concluzia că există o sursă permanentă a acestui gaz pe Planeta Roșie. Și totuși, oamenii de știință nu aveau încredere fermă: datele obținute nu exclueau că metanul găsit să fie aceeași „poluare”.

Dar observațiile de la roverul Curiosity din 2019 au înregistrat o creștere anormală a nivelului de metan. Mai mult, s-a dovedit că acum concentrația sa este de trei ori mai mare decât nivelul de gaz înregistrat în 2013. Și apoi s-a întâmplat un lucru și mai misterios - concentrația de metan a scăzut din nou la valorile de fundal.

Ghicitoarea metanului încă nu are un răspuns clar. Potrivit unor versiuni, roverul poate fi situat în partea de jos a unui crater, în care există o sursă subterană de metan, iar eliberarea acestuia este asociată cu activitatea tectonică a planetei.

Cu toate acestea, biosemnăturile pot fi destul de neevidente. De exemplu, în septembrie 2020, o echipă de la Universitatea Cardiff a detectat urme de fosfină pe Venus, un compus special de fosfor care este implicat în metabolismul bacteriilor anaerobe.

În 2019, simulările pe computer au arătat că fosfina nu se poate forma pe planete cu un nucleu solid decât ca urmare a activității organismelor vii. Iar cantitatea de fosfină găsită pe Venus a vorbit în favoarea faptului că aceasta nu a fost o eroare sau o impuritate accidentală.

Dar un număr de oameni de știință sunt sceptici cu privire la descoperire. Astrobiologul și expertul în stările reduse ale fosforului Matthew Pasek a sugerat că există un proces exotic care nu a fost luat în considerare de simulările computerizate. El era cel care putea avea loc pe Venus. Pasek a adăugat că oamenii de știință încă nu sunt siguri cum viața de pe Pământ produce fosfină și dacă aceasta este produsă de organisme.

Îngropat în piatră

Un alt semn posibil de viață, asociat din nou cu Marte, este prezența în mostre de pe planetă a unor structuri ciudate asemănătoare cu rămășițele ființelor vii. Acestea includ meteoritul marțian ALH84001. A zburat de pe Marte în urmă cu aproximativ 13.000 de ani și a fost găsit în Antarctica în 1984 de către geologii care se aflau cu snowmobilul în jurul Dealurilor Allan (ALH înseamnă Allan Hills) din Antarctica.

Acest meteorit are două caracteristici. În primul rând, este o mostră de roci din epoca aceluiași „Marte umed”, adică momentul în care ar putea fi apă pe el. Al doilea - au fost găsite structuri ciudate în el, care amintesc de obiectele biologice fosilizate. Mai mult, s-a dovedit că acestea conțin urme de materie organică! Cu toate acestea, aceste „bacterii fosilizate” nu au nimic de-a face cu microorganismele terestre.

Sunt prea mici pentru orice viață celulară terestră. Cu toate acestea, este posibil ca astfel de structuri să indice predecesorii vieții. În 1996, David McKay de la Centrul Johnson pentru NASA și colegii săi au găsit așa-numitele pseudomorfe într-un meteorit - structuri cristaline neobișnuite care imită forma (în acest caz) unui corp biologic.

La scurt timp după anunțul din 1996, Timothy Swindle, un om de știință planetar de la Universitatea din Arizona, a efectuat un sondaj informal asupra a peste 100 de oameni de știință pentru a afla ce părere a comunității științifice în legătură cu afirmațiile.

Mulți oameni de știință au fost sceptici cu privire la afirmațiile grupului McKay. În special, un număr de cercetători au susținut că aceste incluziuni pot apărea ca urmare a proceselor vulcanice. O altă obiecție a fost legată de dimensiunile foarte mici (nanometrice) ale structurilor. Cu toate acestea, susținătorii s-au opus acestui fapt că nanobacterii au fost găsite pe Pământ. Există o lucrare care arată indistinguirea fundamentală a nanobacteriilor moderne de obiectele din ALH84001.

Dezbaterea este blocată din același motiv ca și în cazul fosfinei venusiane: încă avem puțină idee despre cum se formează astfel de structuri. Nimeni nu poate garanta că asemănarea nu este o coincidență. Mai mult decât atât, există cristale pe Pământ, precum cheritul, care sunt greu de distins de resturile „fosilizate” chiar și ale microbilor obișnuiți (ca să nu mai vorbim de nanobacterii slab studiate).

Căutarea vieții extraterestre este ca și cum ai alerga după propria ta umbră. Se pare că răspunsul este în fața noastră, trebuie doar să ne apropiem. Dar se îndepărtează, dobândind noi complexități și rezerve. Așa funcționează știința - prin eliminarea „falselor pozitive”. Ce se întâmplă dacă analiza spectrală nu se aprinde? Ce se întâmplă dacă metanul de pe Marte este doar o anomalie locală? Ce se întâmplă dacă structurile care arată ca bacterii ar fi doar un joc al naturii? Toate îndoielile nu pot fi excluse complet.

Este foarte posibil ca în Univers să apară în mod constant izbucniri de viață - ici și acolo. Și noi, cu telescoapele și spectrometrele noastre, întârziam mereu la o întâlnire. Sau, invers, ajungem prea devreme. Dar dacă credeți în principiul copernican, care spune că Universul în ansamblu este omogen și procesele pământești trebuie să aibă loc în altă parte, mai devreme sau mai târziu ne vom intersecta. Este o chestiune de timp și tehnologie.