Înainte de 1976, când Viking 1 și 2 au devenit prima navă spațială care a aterizat cu succes și să funcționeze pe suprafața planetei Marte, imaginația globală tânjea cu disperare de o planetă roșie care dădea viață. Pământerii vikingi au fost concepuți pentru a testa microbii, dar adevărata speranță, deținută chiar și de cei mai șchiopiști oameni de știință planetari, a fost că nava spațială a NASA va descoperi viață complexă pe Marte - ceva care a înfiorat, sau poate un arbust înfiorător. Marte, până la urmă, a fost ultima noastră, cea mai bună speranță, după ce astronomii (și nava spațială Mariner 2) au învins pentru totdeauna noțiunea de dinozauri care stăpâneau pe bălțile umede și venusiene. Era Marte sau bust; Mercur era chiar prea aproape de soare și, dincolo de centura asteroidului, se credea, nu se afla un pământ de microbi gigantici de gaze și lună înghețată.
Explorarea sistemului solar de când Viking a reprezentat o apucare din lume pentru ceva - orice - care ar putea sugera viața așa cum o cunoaștem (sau viața așa cum nu suntem noi). Astăzi oceanele lunii Europa de Jupiter sunt ceea ce au fost mlaștinile Venus și canalele de pe Marte pentru secolul XX: poate cea mai bună opțiune pentru anihilarea singurătății umane. Următoarea misiune emblematică a planetelor externe a NASA, Europa Clipper, va încerca să determine capacitatea de locuință a lunii înghețate. Un anumit viitor terestru sau înotător va trebui să găsească viața dacă este acolo. Zona locuibilă a sistemului solar include acum, potențial, fiecare planetă din sistemul solar. Enceladus și Titan, care înconjoară Saturn, sunt candidați buni, la fel ca Triton în jurul Neptunului. La fel ca apa, viața ar putea fi peste tot.
Și totuși, am găsit-o doar aici, unde vine - unde este aparent indestructibil, în ciuda evenimentelor multiple la nivel de dispariție. Un asteroid se ciocnește cu Pământul și șterge aproape totul? Microbii fac o casă în crăpăturile cauzate de afectatorul criminal și totul începe din nou. Pe baza eșantionului nostru despre o singură lume, odată ce viața începe, este foarte, foarte greu de făcut să plece. Și astfel continuăm să căutăm.
Un mozaic al Europei, cea de-a patra lună a lui Jupiter, realizată din imagini realizate de navele spațiale Galileo în 1995 și 1998. Se crede că Europa are un ocean sub-suprafață global, cu mai multă apă decât Pământul, ceea ce îl face unul dintre cele mai promițătoare locuri din sistemul solar. pentru ca astrobiologii să caute viața. (Institutul NASA / JPL-Caltech / SETI) Scânteirea vieții din viață - cunoscută sub numele de abiogeneză - este un proces pe care oamenii de știință încep să-l înțeleagă doar. Astronomii, biologii, chimiștii și oamenii de știință planetari lucrează împreună pentru a crea cu atenție un puzzle care traversează discipline și obiecte cerești. De exemplu, condritele carbonace - unele dintre cele mai vechi roci din sistemul solar - au fost găsite recent să adăpostească acid piruvic, care este esențial pentru metabolism. Când condriții au plouat pe această planetă sub formă de meteoriți, este posibil să fi fertilizat un Pământ fără viață. Această teorie nu răspunde la întrebarea atotcuprinzătoare: „De unde am venit?”, Dar reprezintă încă un indiciu în căutarea modului în care a început totul.
Abiogeneza nu necesită chiar ADN - sau cel puțin, nu ADN, deoarece există în toate formele de viață cunoscute. ADN-ul este format din patru baze nucleotide, dar la începutul acestui an, geneticienii au creat un ADN sintetic folosind opt baze. (L-au numit ADN hachimoji.) Acest cod genetic ciudat poate forma helixuri duble stabile. Se poate reproduce. Poate chiar muta. Oamenii de știință nu au creat viață; au dovedit totuși că concepția noastră despre viață este cea mai bună în provincie.
„Earth-Like“
În timp ce munca în laboratoare va ajuta la definirea modului în care viața ar putea rezulta din materie neînsuflețită, telescoape spațiale precum Kepler, care a încheiat operațiunile anul trecut, și TESS, care a fost lansat anul trecut, găsesc noi planete de studiat. Aceste nave spațiale caută exoplanete folosind metoda de tranzit, detectând scăderi minime în lumina unei stele pe măsură ce o planetă trece între ea și noi. Acum douăzeci și cinci de ani, existența planetelor care orbitau alte stele era ipotetică. Acum exoplanetele sunt la fel de reale ca cele care ne înconjoară soarele. Singur Kepler a descoperit cel puțin 2.662 de exoplanete. Majoritatea sunt inhospitabile pentru viață așa cum o știm, deși uneori o mână sunt caracterizate ca „asemănătoare Pământului”.
„Când spunem:„ Am găsit cea mai asemănătoare planetă, „oamenii spun uneori că raza este corectă, masa este corectă și trebuie să fie în zona locuibilă”, spune John Wenz, autorul Planetelor pierdute., povestea eforturilor de vânătoare exoplanetă timpurie, care va fi publicată mai târziu în acest an de MIT Press. „Știm însă că majoritatea exoplanetelor descoperite se află în jurul stelelor pitice roșii. Mediul lor nu trebuie să fie foarte asemănător Pământului și există șanse mari ca mulți dintre ei să nu aibă atmosfere. ”
Nu este faptul că Pământul este cea mai specială planetă din tot universul. În sistemul nostru solar, Venus s-ar înregistra cu ușurință la vânătorii de exoplanetați extratereștri ca gemeni ai Pământului. Dar planetele cu adevărat ca Pământul sunt mai dificil de găsit, atât pentru că sunt mai mici decât gigantii cu gaz, cât și pentru că nu-și orbitează stelele gazdă la fel de aproape de planetele din jurul piticilor roșii.
„S-ar putea ca adevăratele planete asemănătoare Pământului să fie incredibil de comune, dar că nu avem resurse pentru a ne dedica căutării lor”, spune Wenz. Cel mai promițător exoplanet Earth 2.0 găsit până acum este Kepler-452b, care este ceva mai mare decât Pământul, cu o masă ceva mai mare și are o orbită plăcută de 385 de zile în jurul unei stele asemănătoare soarelui. Problema este că s-ar putea să nu existe, așa cum a sugerat un studiu anul trecut. Poate fi pur și simplu un zgomot statistic, deoarece detectarea sa a fost la marginea capacităților lui Kepler, iar nava spațială a murit înainte de a putea fi efectuate alte observații.
Conceptul artistului de Kepler-186f, un exoplanet de dimensiunea Pământului aflat la aproximativ 500 de ani lumină distanță, care orbitează în zona locuibilă a stelei sale. Planeta este mai mică de zece la sută mai mare decât Pământul, iar steaua ei gazdă are aproximativ jumătate din dimensiunea și masa soarelui. (NASA Ames / JPL-Caltech / T. Pyle) Odată lansat la începutul anilor 2020, Telescopul spațial James Webb va viza multe dintre exoplanetele descoperite de Kepler și TESS. Acesta va putea doar să rezolve lumile îndepărtate la un pixel sau doi, dar va răspunde la întrebări apăsătoare în știința exoplanetelor, cum ar fi dacă o planetă care orbitează o stea pitică roșie poate ține atmosfera în ciuda frecventelor eșecuri și erupții de la o astfel de stele. JWST poate prezenta chiar dovezi indirecte ale oceanelor extraterestre.
„Nu veți vedea continentele”, spune Wenz. „[Dar] s-ar putea să te uiți la ceva și să vezi un punct albastru, sau tipul de gaz care nu te-ai imagina dintr-un ciclu continuu de evaporare.”
Zona Abiogenezei
Catalogul Habitat Exoplanet listează în prezent 52 de lumi din afara sistemului nostru solar care ar putea susține viața, deși știrile ar putea să nu fie chiar atât de palpitante ca asta. A fi distanța corectă de la o stea pentru ca temperaturile de suprafață să treacă peste îngheț și sub fierbere nu este singura cerință pentru viață - și, cu siguranță, nu este singura cerință pentru a începe viața. Potrivit lui Marcos Jusino-Maldonado, un cercetător la Universitatea din Puerto Rico la Mayaguez, cantitatea corectă de lumină ultravioletă (UV) care lovește o planetă din steaua gazdă este o modalitate prin care viața ar putea să se ridice din moleculele organice din mediile prebiotice (deși nu singura cale).
„Pentru reacțiile care să permită apariția abiogenezei, o planetă trebuie să se afle în zona locuibilă, deoarece are nevoie de apă de suprafață lichidă”, spune Jusino-Maldonado. „Conform teoriei ciorbei primordiale, moleculele și apa sărată reacționează și, în cele din urmă, generează viață.” Dar se crede că reacțiile acestea scânteie doar într-un loc numit zona abiogenezei. „Aceasta este zona critică din jurul stelei în care moleculele precursoare importante pentru viață pot fi produse prin reacții fotochimice.”
Radiația UV poate să fi fost cheia reacțiilor scânteie care duc la formarea blocurilor de viață pe Pământ, cum ar fi nucleotide, aminoacizi, lipide și în cele din urmă ARN. Cercetările din 2015 au sugerat că cianura de hidrogen - posibil adusă pe Pământ atunci când carbonul în meteoriți a reacționat cu azot în atmosferă - ar fi putut fi un ingredient crucial în aceste reacții conduse de lumina UV.
Pentru a testa teoria mai departe, anul trecut, după cum se raportează în revistele Science Advances and Chemistry Communications, oamenii de știință au folosit lămpi UV pentru a iradia un amestec de hidrogen sulfurat și ioni de hidrogen cianură. Reacțiile fotochimice rezultate au fost apoi comparate cu același amestec de substanțe chimice în absența luminii UV, iar cercetătorii au descoperit că radiațiile UV erau necesare pentru ca reacțiile să producă precursorii ARN-ului necesar pentru viață.
ARN (acid ribonucleic) și ADN (acid dezoxiribonucleic) sunt acizi nucleici care, împreună cu carbohidrați, lipide și proteine, sunt esențiali pentru toate formele de viață cunoscute. (Sponk / Roland1952 prin Wikicommons sub CC BY-SA 3.0) Pentru ca fotochimia UV să producă aceste blocuri de construcții celulare, lungimea de undă a luminii UV trebuie să fie în jur de 200 până la 280 nanometri. Jusino-Maldonado spune că în opera sa, acest concept a fost aplicat modelului de exoplanetă locuibilă. „Dintre toate exoplanetele locuibile, doar opt dintre ele se găsesc în zona locuibilă și în zona abiogenezei.”
Deși toate cele opt sunt atât în zone locuibile, cât și în zone de abiogeneză, niciuna nu este deosebit de favorabilă vieții, spune Jusino-Maldonado. Fiecare dintre cele opt lumi este fie un „super-Pământ”, fie un „mini-Neptun”. Cei mai probabili candidați sunt Kepler-452b (dacă există) și poate τ Cet e (dacă raza sa este adecvată). Nu s-au descoperit încă lumi de dimensiunea Pământului atât în zonele locuibile, cât și în cele de abiogeneză.
Stabilirea standardelor
Pe măsură ce căutarea unei lumi extraterestre cu adevărat locuibile, astrobiologii încearcă să creeze un cadru pentru a categoriza, discuta și studia aceste planete. Eforturile științifice mari de a lucra necesită standarde de definire și măsurare. Astrobiologia este un domeniu de studiu tânăr, relativ vorbind, iar una dintre întrebările apăsătoare, nepriviate cu care se confruntă este, cum definiți locuința? Cum definiți viața?
„Lucrez la această problemă de zece ani”, spune Abel Mendéz, astrobiolog planetar și director al Laboratorului de locuințe planetare de la Universitatea Puerto Rico din Arecibo. „Știam că problema de locuință avea nevoie de muncă. Toată lumea s-a ocupat de cum să o definească. ”La începutul acestui an, la cea de-a 50-a Conferință anuală de științe lunare și planetare din Houston, Texas, Mendéz a prezentat lucrările sale recente asupra unui model global de locuință de suprafață aplicabil planetelor atât în sistemul nostru solar cât și în afara acestuia .
După ce a trecut prin literatura de specialitate, el și-a dat seama că astrobiologii nu au fost primii care s-au confruntat cu probleme de definire, clasificare și uniformitate în ceea ce privește locuința. Acum patruzeci de ani, ecologii se confruntau cu aceeași provocare. „Toată lumea definește locuința așa cum își dorea în diferite lucrări”, spune Mendéz. În anii 80, ecologii s-au reunit pentru a crea o definiție formală. Ei au scos medii pentru a măsura locuința, dezvoltând un sistem cu o gamă cuprinsă între 0 și 1, 0 fiind nelocuibil și 1 fiind foarte locuibil.
Având un cadru singular a fost esențial pentru avansarea ecologiei și a lipsit grav de astrobiologie, spune Mendéz. Construirea unui model de locuință pentru planete întregi a început cu identificarea variabilelor care pot fi măsurate astăzi. „După ce dezvolți un sistem formal, poți să creezi sisteme din asta și să creezi o bibliotecă de locuințe pentru diferite contexte.”
Grafic de exoplanete potențial locuibile. (Abel Mendez / Laborator de locuințe planetare / UPR-Arecibo) În primul rând, Mendéz a trebuit să se ocupe de singura măsurare a adecvării habitatului „1” din universul cunoscut. „Dacă vă propuneți un model de locuință, trebuie să faceți Pământul să funcționeze”, spune el. Laboratorul său s-a folosit de modelul său pentru a compara habitatele diferiților biomi, cum ar fi deșerturile, oceanele, pădurile și tundra.
„Dacă calculăm locuința unei regiuni - nu luăm în considerare viața, dar cât de multă masă și energie este disponibilă pentru viața independentă - este mai mult o măsură de mediu. O corelăm cu o măsurare reală a productivității biologice într-o regiune: adevărul nostru de bază. Acesta este testul nostru. Când grupul său a trasat graficul asupra locuinței de mediu și a productivității biologice, au descoperit ceea ce Mendéz a descris drept „corelații frumoase”.
Astăzi, modelul lui Mendéz pentru locuință are în vedere capacitatea planetelor stâncoase de a susține apa de suprafață, vârsta și comportamentul stelelor lor, precum și dinamica orbitală și forțele mareei care acționează asupra acestor lumi. Modelul are în vedere masa și energia dintr-un sistem și procentul de masă și energie menționate disponibile pentru o specie sau biosferă. (Acest procent este partea cea mai grea a ecuației. Nu puteți revendica 100% din masa Pământului, de exemplu, este disponibilă vieții.)
Limitat la „stratul subțire aproape de suprafață al unui corp planetar”, modelul fixează capacitatea de suprafață a Pământului la 1, Marte timpurie să fie mai mică sau egală cu 0, 034, iar Titan să fie mai mică sau egală cu 0, 000139. Modelul este independent de tipul de viață analizat - animale față de plante, de exemplu - și lumi precum Europa cu „biosfere subterane” nu sunt încă luate în considerare.
O astfel de lucrare la sol este de neprețuit, dar este încă limitată în capacitatea sa de a prezice locuința, parțial pentru că se aplică numai vieții așa cum o cunoaștem. În 2017, cercetătorii Cornell au publicat o lucrare care dezvăluie o moleculă de acrilonitril (cianură de vinil) pe Titan, care, ipotetic, ar putea fi cheia vieții pe bază de metan într-o lume fără oxigen - o viață cu adevărat extraterestră, spre deosebire de orice am avut vreodată. cunoscut. În cazul în care viața va înflori într-o lume atât de inhospitalară convențională precum Titan și ar trebui să o găsim, Mendez scrie într-un abstract care descrie modelul său, „O anticorelare între măsurile de locuință și biosemnaturi poate fi interpretată ca un proces abiotic sau ca viață așa cum nu îl facem noi ”. nu știu. "
În orice caz, lipsa de până acum de lumi exterioare favorabile vieții înseamnă că omenirea trebuie să continue îmbunătățirea observatorilor și aruncarea ochilor spre tărâmuri îndepărtate. Este o galaxie mare, plină de dezamăgiri. Nu mai sperăm ca marțienii săpând căi navigabile sau dinozauri care ajung la mușchi pe copaci venusieni, dar încă visăm să înoarcă calmarul prin mările europene și cine știe ce anume se află în lacurile de hidrocarburi din Titan. Dacă aceste lumi nu reușesc să se livreze, depinde de exoplanete - și se află chiar în afara capacităților noastre de observație și un drum foarte lung de acasă.
