Hvordan videnskabsmænd søger efter udenjordisk liv

2024 Forfatter: Seth Attwood | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-16 16:01

Måske er der andre beboede verdener et eller andet sted i universet. Men indtil vi fandt dem, er minimumsprogrammet at bevise, at liv uden for Jorden i det mindste er i en eller anden form. Hvor tæt er vi på det?

For nylig hører vi i stigende grad om opdagelser, der "kunne indikere" eksistensen af udenjordisk liv. Først i september 2020 blev det kendt om opdagelsen af phosphingas på Venus - et potentielt tegn på mikrobielt liv - og saltsøer på Mars, hvor mikrober også kunne eksistere.

Men i løbet af de sidste 150 år har rumforskere mere end én gang forladt ønsketænkning. Der er stadig ikke noget pålideligt svar på hovedspørgsmålet. Eller er der alligevel, men videnskabsmænd er forsigtige af vane?

Teleskop linjer

I 1870'erne så den italienske astronom Giovanni Schiaparelli lange, tynde linjer på overfladen af Mars gennem et teleskop og erklærede dem for "kanaler". Han gav utvetydigt titlen til bogen om sin opdagelse "Livet på planeten Mars". "Det er svært ikke at se billeder på Mars, der ligner dem, der udgør vores terrestriske landskab," skrev han.

På italiensk betød ordet canali både naturlige og kunstige kanaler (videnskabsmanden selv var ikke sikker på deres natur), men når det blev oversat, mistede det denne tvetydighed. Schiaparellis tilhængere har allerede tydeligt udtalt om den barske Mars-civilisation, som i et tørt klima skabte kolossale kunstvandingsanlæg.

Lenin, der læste Percival Lowells bog "Mars and Its Canals" i 1908, skrev: "Videnskabeligt arbejde. Beviser, at Mars er beboet, at kanalerne er et mirakel af teknologi, at mennesker der burde være 2/3 gange større end den lokale befolkning, desuden med kufferter, og dækket med fjer eller dyrehud, med fire eller seks ben.

N … ja, vores forfatter snød os og beskrev Mars-skønhederne ufuldstændigt, burde være i henhold til opskriften: "Mørket af lave sandheder er kærere for os, end vi rejser bedrag". Lowell var millionær og tidligere diplomat. Han var glad for astronomi og brugte sine egne penge til at bygge et af de mest avancerede observatorier i Amerika. Det var takket være Lowell, at emnet om marslivet ramte forsiderne på de største aviser i verden.

Sandt nok var mange forskere allerede i slutningen af det 19. århundrede i tvivl om åbningen af "kanalerne". Observationer gav konstant forskellige resultater - kortene divergerede selv for Schiaparelli og Loeull. I 1907 beviste biolog Alfred Wallace, at temperaturen på overfladen af Mars er meget lavere end Lowell antog, og atmosfærisk tryk er for lavt til, at vand kan eksistere i flydende form.

Den interplanetariske station "Mariner-9", som tog billeder af planeten fra rummet i 1970'erne, satte en stopper for kanalernes historie: "kanalerne" viste sig at være en optisk illusion.

Siden anden halvdel af det 20. århundrede er håbet om at finde et højt organiseret liv blevet mindre. Undersøgelser, der bruger rumfartøjer, har vist, at forholdene på de nærliggende planeter ikke engang er tæt på dem på Jorden: for kraftige temperaturfald, en atmosfære uden tegn på ilt, stærk vind og et enormt tryk.

På den anden side har studiet af udviklingen af liv på Jorden ansporet interessen for søgen efter lignende processer i rummet. Vi ved jo stadig ikke, hvordan og takket være, hvad livet i princippet opstod.

Mange begivenheder har fundet sted i denne retning i de senere år. Hovedinteressen er eftersøgningen af vand, organiske forbindelser, hvoraf proteinlivsformer kunne dannes, samt biosignaturer (stoffer, der produceres af levende ting) og mulige spor af bakterier i meteoritter.

Væsketæt

Tilstedeværelsen af vand er en forudsætning for eksistensen af liv, som vi kender det. Vand fungerer som opløsningsmiddel og katalysator for visse typer proteiner. Det er også et ideelt medium til kemiske reaktioner og transport af næringsstoffer. Derudover absorberer vand infrarød stråling, så det kan holde på varmen – det er vigtigt for kolde himmellegemer, der er ret langt fra lyset.

Observationsdata viser, at vand i fast, flydende eller gasform findes ved Merkurs poler, inde i meteoritter og kometer, såvel som på Jupiter, Saturn, Uranus og Neptun. Forskere har også foreslået, at Jupiters måner Europa, Ganymedes og Callisto har store underjordiske oceaner af flydende vand. De fandt det i en eller anden form i interstellar gas og endda på utrolige steder som stjernernes fotosfære.

Men undersøgelsen af spor af vand kan kun være lovende for astrobiologer (specialister i udenjordisk biologi), når der er andre egnede forhold. For eksempel er temperaturer, tryk og kemisk sammensætning på samme Saturn og Jupiter for ekstreme og foranderlige til, at levende organismer kan tilpasse sig dem.

En anden ting er planeterne tæt på os. Selvom de i dag ser ugæstfrie ud, kan små oaser med "rester af tidligere luksus" forblive på dem.

I 2002 opdagede Mars Odyssey-kredsløbet aflejringer af vandis under overfladen af Mars. Seks år senere bekræftede Phoenix-sonden resultaterne af sin forgænger, idet den fik flydende vand fra en isprøve fra polen.

Dette var i overensstemmelse med teorien om, at flydende vand var til stede på Mars for ganske nylig (efter astronomiske standarder). Ifølge nogle kilder regnede det på den røde planet for "kun" for 3,5 milliarder år siden, ifølge andre - endda for 1,25 millioner år siden.

Der opstod dog straks en hindring: vand på Mars overflade kan ikke eksistere i flydende tilstand. Ved lavt atmosfærisk tryk begynder det straks at koge og fordampe – eller fryser. Derfor er det meste af det kendte vand på planetens overflade i tilstanden af is. Der var håb om, at det mest interessante foregik under overfladen. Sådan opstod hypotesen om saltsøer under Mars. Og netop forleden fik hun bekræftelse.

Forskere fra den italienske rumfartsorganisation har ved en af polerne på Mars opdaget et system af fire søer med flydende vand, som ligger i mere end 1,5 kilometers dybde. Opdagelsen blev gjort ved hjælp af radiolydende data: Enheden leder radiobølger ind i planetens indre, og videnskabsmænd bestemmer ved deres refleksion dens sammensætning og struktur.

Eksistensen af et helt system af søer tyder ifølge forfatterne af værket på, at dette er et almindeligt fænomen for Mars.

Den nøjagtige specifikke koncentration af salte i Mars-søerne er stadig ukendt, såvel som deres sammensætning. Ifølge den videnskabelige direktør for Mars-programmet, Roberto Orosei, taler vi om meget stærke løsninger med "tiere af procent" salt.

Der er halofile mikrober på Jorden, der elsker høj saltholdighed, forklarer mikrobiolog Elizaveta Bonch-Osmolovskaya. De frigiver stoffer, der hjælper med at opretholde vand-elektrisk balance og beskytte cellestrukturer. Men selv i ekstremt salte underjordiske søer (brins) med en koncentration på op til 30% er der få sådanne mikrober.

Ifølge Orosei kunne spor af livsformer, der fandtes, da der var varmere klimaer og vand på planetens overflade, og forhold, der lignede den tidlige Jord, forblive i Mars-søerne.

Men der er en anden hindring: selve sammensætningen af vandet. Marsjorden er rig på perchlorater - salte af perchlorsyre. Perkloratopløsninger fryser ved væsentligt lavere temperaturer end almindeligt eller endda havvand. Men problemet er, at perklorater er aktive oxidanter. De fremmer nedbrydningen af organiske molekyler, hvilket betyder, at de er skadelige for mikrober.

Måske undervurderer vi livets evne til at tilpasse sig de hårdeste forhold. Men for at bevise dette skal du finde mindst én levende celle.

"Bricks" uden affyring

De livsformer, der lever på Jorden, kan ikke forestilles uden komplekse organiske molekyler indeholdende kulstof. Hvert kulstofatom kan skabe op til fire bindinger med andre atomer på samme tid, hvilket resulterer i et enormt væld af forbindelser. Kulstof-"skelettet" er til stede i basis af alle organiske stoffer - herunder proteiner, polysaccharider og nukleinsyrer, som anses for at være de vigtigste "byggesten" i livet.

Panspermia-hypotesen hævder blot, at livet i dens simpleste former kom til Jorden fra rummet. Et sted i det interstellare rum udviklede der sig forhold, der gjorde det muligt at samle komplekse molekyler.

Måske ikke i form af en celle, men i form af en slags protogenom - nukleotider, der kan formere sig på den enkleste måde og kode for den information, der er nødvendig for et molekyles overlevelse.

For første gang dukkede grundlaget for sådanne konklusioner op for 50 år siden. Molekyler af uracil og xanthin blev fundet inde i Marchison-meteoritten, som faldt i Australien i 1969. Det er nitrogenholdige baser, der er i stand til at danne nukleotider, hvorfra nukleinsyrepolymerer - DNA og RNA - allerede er sammensat.

Forskernes opgave var at fastslå, om disse fund er en konsekvens af forurening på Jorden efter faldet eller har en udenjordisk oprindelse. Og i 2008 var det ved hjælp af radiocarbon-metoden muligt at fastslå, at uracil og xanthin faktisk blev dannet, før meteoritten faldt til Jorden.

Nu i Marchison og lignende meteoritter (de kaldes kulstofholdige kondritter) har forskere fundet alle slags baser, hvorfra både DNA og RNA er bygget: komplekse sukkerarter, herunder ribose og deoxyribose, forskellige aminosyrer, herunder essentielle fedtsyrer. Desuden er der tegn på, at organiske stoffer dannes direkte i rummet.

I 2016 blev der ved hjælp af Rosetta-apparatet fra European Space Agency fundet spor af den enkleste aminosyre - glycin - samt fosfor, som også er en vigtig bestanddel for livets oprindelse, i halen på kometen Gerasimenko - Churyumov.

Men sådanne opdagelser antyder snarere, hvordan liv kunne være blevet bragt til Jorden. Hvorvidt den kan overleve og udvikle sig i lang tid uden for terrestriske forhold er stadig uklart. "Store molekyler, komplekse molekyler, som vi ville klassificere som organiske på Jorden uden nogen muligheder, kan syntetiseres i rummet uden deltagelse af levende væsener," siger astronom Dmitry Vibe. "Vi ved, at interstellart organisk stof kom ind i solsystemet og Jorden. Men så skete der noget andet med hende - isotopsammensætningen og symmetrien ændrede sig."

Spor i atmosfæren

En anden lovende måde at søge efter liv på er forbundet med biosignaturer eller biomarkører. Disse er stoffer, hvis tilstedeværelse i atmosfæren eller jorden på planeten definitivt indikerer tilstedeværelsen af liv. For eksempel er der meget ilt i jordens atmosfære, som dannes som følge af fotosyntese med deltagelse af planter og grønalger. Det indeholder også en masse metan og kuldioxid, som produceres af bakterier og andre levende organismer i processen med gasudveksling under respiration.

Men at finde spor af metan eller ilt i atmosfæren (samt vand) er endnu ikke en grund til at åbne champagne. Metan kan for eksempel også findes i atmosfæren af stjernelignende genstande - brune dværge.

Og ilt kan dannes som et resultat af spaltning af vanddamp under påvirkning af stærk ultraviolet stråling. Sådanne forhold observeres på exoplaneten GJ 1132b, hvor temperaturen når 230 grader Celsius. Livet under sådanne forhold er umuligt.

For at en gas kan betragtes som en biosignatur, skal dens biogene oprindelse være bevist, det vil sige, at den er dannet netop som et resultat af levende væseners aktivitet. En sådan oprindelse af gasser angives for eksempel ved deres variation i atmosfæren. Observationer viser, at metanniveauet på Jorden svinger med årstiden (og levende tings aktivitet afhænger af årstiden).

Hvis metan på en anden planet forsvinder fra atmosfæren, så dukker det op (og det kan registreres i løbet af f.eks. et år), det betyder, at nogen udsender det.

Mars viste sig igen at være en af de mulige kilder til "levende" metan. De første tegn på det i jorden blev afsløret af vikingeprogrammets apparater, som blev sendt til planeten tilbage i 1970'erne - netop med det formål at søge efter organisk stof. De opdagede molekyler af metan i kombination med klor blev oprindeligt taget som bevis. Men i 2010 reviderede en række forskere dette synspunkt.

De fandt ud af, at de perklorater, vi allerede kender i Mars-jorden, ødelægger det meste af det organiske stof, når de opvarmes. Og prøverne fra vikingerne blev opvarmet.

I atmosfæren på Mars blev spor af metan først opdaget i 2003. Fundet genoplivede straks samtaler om Mars' beboelighed. Faktum er, at enhver betydelig mængde af denne gas i atmosfæren ikke ville vare længe, men ville blive ødelagt af ultraviolet stråling. Og hvis metan ikke nedbrydes, har forskerne konkluderet, at der er en permanent kilde til denne gas på den røde planet. Og alligevel havde forskerne ikke fast tillid: de opnåede data udelukkede ikke, at den fundne metan var den samme "forurening".

Men observationer fra Curiosity-roveren i 2019 registrerede en unormal stigning i metanniveauerne. Desuden viste det sig, at dens koncentration nu er tre gange højere end niveauet af gas registreret i 2013. Og så skete der en endnu mere mystisk ting - koncentrationen af metan faldt igen til baggrundsværdier.

Metan-gåden har stadig ikke noget entydigt svar. Ifølge nogle versioner kan roveren være placeret i bunden af et krater, hvor der er en underjordisk kilde til metan, og dens frigivelse er forbundet med planetens tektoniske aktivitet.

Biosignaturer kan dog være ret uoplagte. For eksempel opdagede et hold ved Cardiff University i september 2020 spor af phosphingas på Venus, en speciel fosforforbindelse, der er involveret i metabolismen af anaerobe bakterier.

I 2019 viste computersimuleringer, at phosphin ikke kan dannes på planeter med en fast kerne undtagen som følge af levende organismers aktivitet. Og mængden af fosphin fundet på Venus talte til fordel for, at dette ikke var en fejl eller en utilsigtet urenhed.

Men en række videnskabsmænd er skeptiske over for opdagelsen. Astrobiolog og ekspert i reducerede fosfortilstande Matthew Pasek foreslog, at der er en eksotisk proces, som ikke er blevet taget i betragtning ved computersimuleringer. Det var ham, der kunne finde sted på Venus. Pasek tilføjede, at forskerne stadig ikke er sikre på, hvordan livet på Jorden producerer fosphin, og om det overhovedet produceres af organismer.

Begravet i sten

Et andet muligt tegn på liv, igen forbundet med Mars, er tilstedeværelsen i prøver fra planeten af mærkelige strukturer, der ligner resterne af levende væsener. Disse omfatter Mars-meteoritten ALH84001. Den fløj fra Mars for omkring 13.000 år siden og blev fundet i Antarktis i 1984 af geologer, der kørte på snescooter rundt i Allan Hills (ALH står for Allan Hills) i Antarktis.

Denne meteorit har to karakteristika. For det første er det en prøve af sten fra æraen af den samme "våde Mars", det vil sige det tidspunkt, hvor der kunne være vand på den. Den anden - mærkelige strukturer blev fundet i det, der minder om fossiliserede biologiske objekter. Desuden viste det sig, at de indeholder spor af organisk stof! Disse "fossiliserede bakterier" har dog intet at gøre med terrestriske mikroorganismer.

De er for små til noget jordbaseret cellulært liv. Det er dog muligt, at sådanne strukturer peger på livets forgængere. I 1996 fandt David McKay fra Johnson Center for NASA og hans kolleger såkaldte pseudomorfer i en meteorit – usædvanlige krystallinske strukturer, der efterligner formen af (i dette tilfælde) et biologisk legeme.

Kort efter 1996-meddelelsen gennemførte Timothy Swindle, en planetarisk videnskabsmand ved University of Arizona, en uformel undersøgelse af over 100 videnskabsmænd for at finde ud af, hvordan det videnskabelige samfund havde det med påstandene.

Mange videnskabsmænd var skeptiske over for McKay-gruppens påstande. Især har en række forskere argumenteret for, at disse indeslutninger kan opstå som følge af vulkanske processer. En anden indvending var relateret til strukturernes meget små (nanometer) dimensioner. Tilhængere protesterede dog imod dette, at der blev fundet nanobakterier på Jorden. Der er et værk, der viser den grundlæggende umulighed af moderne nanobakterier fra objekter fra ALH84001.

Debatten er fastlåst af samme grund som i tilfældet med venusisk fosfin: vi har stadig lidt idé om, hvordan sådanne strukturer dannes. Ingen kan garantere, at ligheden ikke er en tilfældighed. Desuden er der krystaller på Jorden, såsom kerit, som er svære at skelne fra de "fossiliserede" rester af selv almindelige mikrober (for ikke at nævne dårligt undersøgte nanobakterier).

Søgen efter udenjordisk liv er som at løbe efter din egen skygge. Det ser ud til, at svaret ligger foran os, vi skal bare komme nærmere. Men han flytter væk og får nye kompleksiteter og forbehold. Sådan fungerer videnskaben – ved at eliminere "falske positive". Hvad hvis spektralanalysen slår fejl? Hvad hvis metan på Mars bare er en lokal anomali? Hvad hvis de strukturer, der ligner bakterier, bare er et naturspil? Al tvivl kan ikke helt udelukkes.

Det er meget muligt, at der konstant dukker livsudbrud op i Universet – her og der. Og vi, med vores teleskoper og spektrometre, kommer altid for sent til en date. Eller omvendt kommer vi for tidligt. Men hvis du tror på det kopernikanske princip, som siger, at universet som helhed er homogent og jordiske processer skal foregå et andet sted, vil vi før eller siden krydse hinanden. Det er et spørgsmål om tid og teknologi.