Як астробіологи можуть знайти позаземне життя? У повсякденному житті ми зазвичай не маємо жодних проблем сказати, що собака чи трояндочка - це жива істота, а скеля - ні. У кліматичній сцені фільму «Європовіт» ми можемо з першого погляду сказати, що багатонаправлена істота виявила плавання в океані місяця Юпітера Європа жива, складна і цілком можливо розумна.
Але якщо щось не плаває, не ходить, не повзає або ковзає повз камери спостерігаючого космічного корабля, астробіологи стикаються з набагато жорсткішою роботою. Їм потрібно розробити тести, які дозволять зробити висновок про наявність чужорідного життя мікробів з даних космічних кораблів. Їм потрібно вміти розпізнавати викопні сліди минулого чужорідного життя. Їм потрібно вміти визначати, чи містять атмосфери далеких планет, що кружляють інші зірки, показові сліди незнайомих форм життя. Вони потребують способів зробити висновок про наявність життя з пізнання його властивостей. Визначення життя підказало б їм, що таке властивості, і як їх шукати. Це перша з двох частин серії, яка вивчає, як наша концепція життя впливає на пошук позаземного життя.
Що це роз'єднує живі істоти? Протягом століть філософи та вчені шукали відповіді. Філософ Арістотель (384-322 рр. До н. Е.) Присвятив багато зусиль розсіченню тварин та вивченню живого. Він припускав, що вони мають особливі особливі можливості, що відрізняють їх від речей, які не існують. Натхненний механічними винаходами своїх часів, філософ епохи Відродження Рене Декарт (1596-1650) вважав, що живі істоти - це як годинникові машини, їх особливі можливості випливають із того, як організовуються їх частини.
У 1944 р. Писав фізик Ервін Шредінгер (1887-1961) Що таке життя? У ньому він запропонував, щоб основні явища життя, включаючи навіть те, як батьки передають свої риси нащадкам, можна зрозуміти, вивчаючи фізику та хімію живого. Книга Шредінгера була натхненником науки про молекулярну біологію.
Живі організми складаються з великих складних молекул з кістяками пов'язаних атомів вуглецю. Молекулярні біологи змогли пояснити багато функцій життя з точки зору цих органічних молекул та хімічних реакцій, які вони зазнають при розчиненні у рідкій воді. У 1955 році Джеймс Уотсон і Френсіс Крик відкрили структуру дезоксирибонуклеїнової кислоти (ДНК) і показали, як це може бути сховище спадкової інформації, що передається від батьків до потомства.
Хоча все це дослідження та теоретизація значно збільшили наше розуміння життя, воно не дало задовільного визначення життя; визначення, яке б дозволило нам надійно відрізняти живі речі від речей, яких немає. У 2012 році філософ Едуард Махері стверджував, що придумати єдине визначення життя було і неможливо, і безглуздо. Астробіологи отримують якнайкраще, з частковими визначеннями, які мають винятки. Їх пошук зумовлений нашими знаннями про особливості життя на Землі; єдине життя, яке ми знаємо в даний час.
Тут, на Землі, живі істоти відрізняються своїм хімічним складом. Крім вуглецю, елементи водню, азоту, кисню, фосфору та сірки особливо важливі для великих органічних молекул, що складають земне життя. Вода - необхідний розчинник. Оскільки ми точно не знаємо, що ще можливо, пошук позаземного життя, як правило, припускає, що його хімічний склад буде подібний до життя на Землі.
Скориставшись цим припущенням, астробіологи приділяють великий пріоритет пошуку води на інших небесних тілах. Докази космічних апаратів довели, що колись на Марсі були тіла рідкої води. Визначення історії та масштабів цієї води є центральною метою дослідження Марса. Астробіологи схвильовані свідченнями надводних океанів води на Місяці Європі Юпітера, Місяці Енцелада Сатурна і, можливо, на інших місяцях або карликових планетах. Але хоча наявність рідкої води означає умови, придатні для життя, подібного до Землі, це не доводить, що таке життя існує або коли-небудь існувало.
Органічні хімічні речовини необхідні для життя, подібного до Землі, але, як і для води, їх присутність не підтверджує існування життя, оскільки органічні матеріали також можуть утворюватися небіологічними процесами. У 1976 році два десанти вікінгів NASA стали першим космічним кораблем, який здійснив цілком успішні посадки на Марс. Вони несли інструмент; називається газовим хроматографом-масовим спектрометром, який випробовував ґрунт на органічні молекули.
Навіть без життя вчені розраховували знайти в марсіанському ґрунті деякі органічні матеріали. Органічні матеріали, утворені небіологічними процесами, знаходяться у вуглекислих метеоритах, і деякі з цих метеоритів повинні були впасти на Марс. Вони були здивовані, що взагалі нічого не знайшли. У той час невиконання органічних молекул вважалося головним ударом щодо можливості життя на Марсі.
У 2008 році наземний десант NASA Фенікс виявив пояснення того, чому «Вікінг» не виявив органічних молекул. Якщо буде встановлено, що марсіанський ґрунт містить перхлорати. Перхлорати, що містять кисень та хлор, є окислювачами, здатними руйнувати органічний матеріал. Хоча перхлорати та органічні молекули можуть співіснувати в марсіанській грунті, вчені визначили, що нагрівання ґрунту для аналізу вікінгів призвело до того, що перхлорати знищать будь-який органічний матеріал, який він містить. Зрештою, марсіанський ґрунт може містити органічні матеріали.
На брифінгу в грудні 2014 року NASA оголосила, що інструмент, що перебуває на борту марсохода Curiosity Mars, вперше виявив прості органічні молекули на Марсі. Дослідники вважають, що можливо, що виявлені молекули можуть бути продуктами розпаду більш складних органічних молекул, які були розбиті перхлоратами в процесі аналізу.
Хімічний склад земного життя також керувався пошуком слідів життя в марсіанських метеоритах. У 1996 році група дослідників під керівництвом Девіда Маккея з Космічного центру Джонсона в Х'юстоні повідомила, що марсіанський метеорит, знайдений на Алан-Хіллз в Антарктиді в 1984 році, містив хімічні та фізичні докази минулого життя Марсія.
З тих пір були подібні твердження щодо інших марсіанських метеоритів. Але були запропоновані небіологічні пояснення для багатьох висновків, і вся тема залишилася вплутаною у суперечки. Метеорити ще не давали такого роду доказів, необхідних для доведення існування позаземного життя поза розумним сумнівом.
Слідом за Арістотелем більшість вчених вважають за краще визначати життя з точки зору його можливостей, а не за складом. У другій партії ми вивчимо, як наше розуміння життєвих можливостей вплинуло на пошук позаземного життя.
Посилання та додаткове читання:
Н. Аткінсон (2009) Перхлорати та вода для створення потенційного середовища на Марсі, космічний журнал.
С. А. Беннер (2010), Визначення життя, Астробіологія, 10(10):1021-1030.
E. Machery (2012), чому я перестав турбуватися про визначення життя ... і чому ви також повинні так, Синтез, 185:145-164.
Л. Дж. Мікс (2015), захищаючи визначення життя, Астробіологія, 15 (1) розміщено в режимі он-лайн перед публікацією.
Т. Рейєс (2014), цікавий Ровер NASA, виявляє метан, органіку на Марсі, космічний журнал.
С. Тірард, М. Моранж та А. Ласкано, (2010), визначення життя: коротка історія невловимого наукового починання, Астробіологія, 10(10):1003-1009.
Чи знайшли землевласники вікінгів на Марсі життєві блоки? Зниклий фрагмент надихає новий погляд на головоломку. Science Daily Featured Research 5 вересня 2010 року
Ровер NASA знаходить активну та стародавню органічну хімію на Марсі, лабораторії реактивного руху, Каліфорнійський технологічний інститут, новини, 16 грудня 2014 року.
Європа: інгредієнти для життя?, Національне управління з питань аеронавтики та космосу.
