Cei care trăiesc astăzi pe Pământ sunt probabil destinați să afle răspunsul la una dintre cele mai vechi întrebări de interes pentru omenire: suntem singuri în univers?
De îndată ce un robot pentru toate terenurile s-a agățat de partea subacvatică a unui floare de gheață într-unul din lacurile din Alaska, primește un semnal de la Laboratorul de propulsie cu jet al NASA din Pasadena, California, un semnalizator luminează pe el. "A mers!" - exclamă inginerul John Leicty, strâns într-un cort pe gheață. Probabil că acest eveniment nu poate fi numit un mare pas în tehnologie, dar ca primul pas pe calea explorării unui satelit îndepărtat al unei alte planete, o va face.
La mai mult de șapte mii de kilometri sud în Mexic, geomicrobiologul Penelope Boston rătăcește până la genunchi în apă prin întunericul impenetrabil al unei peșteri. La fel ca alți oameni de știință din grupul ei, Boston a tras un respirator puternic și a târât o cutie de aer pentru a nu fi otrăvită de hidrogen sulfurat și monoxid de carbon, care se infiltrează în grote, iar râul subteran care îi spală cizmele transportă acid sulfuric. Dintr-o dată, un fascicul de lanternă din Boston luminează o picătură alungită de lichid gros translucid, care se scurge din peretele poros de calcar al peșterii. - Nu este minunat? Exclamă ea.
Poate că într-un lac arctic înghețat și într-o peșteră tropicală plină de vapori toxici, va fi posibil să găsim indicii care să ajute la răspunsul la una dintre cele mai insolubile și mai vechi întrebări de pe Pământ: există viață pe Marte? (Ei bine, sau cel puțin undeva în afara planetei noastre?) Viața altor lumi, indiferent dacă este în sistemul nostru solar sau în apropierea altor stele, poate să se ascundă sub gheața care acoperă oceane întregi, ca pe Europa, luna lui Jupiter sau în peșteri pline de gaz, dintre care probabil sunt multe pe Marte. Dacă învățați să identificați și să identificați formele de viață care prosperă în condiții similare pe Pământ, va fi mai ușor să găsiți ceva similar în afara acestuia.
Este greu de spus în ce moment căutarea vieții printre stele s-a transformat din science fiction în science, dar unul dintre evenimentele cheie a fost întâlnirea oamenilor de știință din noiembrie 1961. A fost organizat de Frank Drake, un tânăr radioastronom, fascinat de ideea de a găsi unde radio de origine extraterestră.
„Pe vremea aceea”, își amintește Drake, acum în vârstă de 84 de ani, „căutarea inteligenței extraterestre [în Căutarea inteligenței extraterestre - SETI] era un fel de tabu”. Cu toate acestea, cu sprijinul directorului laboratorului său, Frank a reunit mai mulți astronomi, chimiști, biologi și ingineri pentru a discuta problemele cu care se ocupă astăzi astrobiologia - știința vieții extraterestre.
Drake a dorit ca colegii săi să-l sfătuiască cât de inteligent ar fi să dedice un timp considerabil de radiotelescop ascultării transmisiunilor radio de la extratereștri și care modalitate de a găsi viața extraterestră ar putea fi cea mai promițătoare. El a fost, de asemenea, interesat de câte civilizații poate avea galaxia noastră, Calea Lactee și, înainte de sosirea oaspeților, Frank a scris o ecuație pe tablă.
Video promotional:
Această faimoasă ecuație Drake determină numărul de civilizații pe care le putem detecta, pe baza ratei de formare a stelelor din Calea Lactee, înmulțită cu fracția de stele cu planete, apoi cu numărul mediu de planete cu condiții adecvate de viață într-un sistem stelar (planetele trebuie să aibă dimensiunea despre dimensiunea Pământului și să se afle în zona locuibilă a stelei sale), apoi - la cota planetelor unde ar putea apărea viața și la cota celor dintre ele unde ar putea apărea inteligența și, în cele din urmă, la cota celor în care formele de viață inteligente sunt capabile să realizeze un astfel de nivel de dezvoltare pentru a trimite semnale radio recunoscute și pentru timpul mediu în care astfel de civilizații continuă să le trimită sau chiar să existe.
Dacă astfel de societăți sunt înclinate să se distrugă în războiul nuclear doar la câteva decenii după inventarea radioului, atunci numărul lor va fi probabil foarte mic în orice moment.
Ecuația este grozavă, cu excepția unei inconsecvențe. Nimeni nu avea nici măcar o idee vagă cu ce erau egale toate aceste fracții și numere, cu excepția primei variabile, rata de formare a stelelor asemănătoare soarelui. Toate celelalte au fost presupuneri pure. Desigur, dacă oamenii de știință care caută viață în spațiu ar fi capabili să detecteze un semnal radio extraterestru, toate aceste presupuneri și-ar pierde sensul. Dar, în absența unor asemenea, specialiștii în toate variabilele ecuației Drake au trebuit să-și găsească valorile exacte - pentru a afla cât de des stelele de tip solar au planete. Ei bine, sau dezvăluie secretul originii vieții pe Pământ …
A trecut o treime de secol înainte ca valorile aproximative să poată fi înlocuite în ecuație. În 1995, Michel Mayor și Didier Kelo de la Universitatea din Geneva au descoperit prima planetă dintr-un alt sistem stelar de clasă solară. Această planetă - 51 Pegasi b, la 50 de ani lumină distanță de noi, este o minge gazoasă uriașă de aproximativ jumătate din dimensiunea lui Jupiter; orbita sa este atât de apropiată de stea încât durează doar patru zile timp de un an, iar temperatura la suprafață depășește o mie de grade Celsius.
Nimeni nu credea că viața ar putea apărea în astfel de condiții infernale. Dar descoperirea chiar și a unei singure exoplanete a fost deja un succes uriaș. La începutul anului următor, un grup condus de Jeffrey Marcy, apoi la Universitatea din San Francisco și acum la Berkeley, a găsit o a doua exoplanetă, apoi o a treia, iar barajul a izbucnit. Astăzi astronomii cunosc aproximativ două mii dintre cele mai diverse exoplanete - ambele mai mari decât Jupiter și mai mici decât Pământul; alte câteva mii (majoritatea au fost descoperite cu telescopul spațial Kepler ultra-sensibil) așteaptă confirmarea descoperirii.
Niciuna dintre planetele îndepărtate nu este o copie exactă a Pământului, dar oamenii de știință nu au nicio îndoială că acest lucru va fi găsit în viitorul apropiat. Pe baza datelor de la mai multe planete mai mari, astronomii au estimat că mai mult de o cincime din stelele de tip solar au planete locuibile, asemănătoare Pământului. Există o probabilitate statistică ca cel mai apropiat dintre ei să fie la 12 ani lumină distanță - conform standardelor cosmice, pe o stradă din apropiere.
Acest lucru este încurajator. Cu toate acestea, în ultimii ani, vânătorii mondiali locuitori și-au dat seama că nu este deloc necesar să se limiteze căutările lor la stele similare Soarelui. „Când eram la școală”, își amintește David Charbonneau, astronom la Harvard, „ni s-a spus că Pământul se învârte în jurul celei mai obișnuite stele medii. Dar nu este așa. De fapt, între 70 și 80% dintre stelele din Calea Lactee sunt corpuri mici, relativ reci, slabe, roșiatice - pitici roșii și maronii.
Dacă o planetă terestră se învârtea în jurul unui astfel de pitic la distanța corectă (mai aproape de stea decât Pământul, pentru a nu îngheța), condițiile pentru apariția și dezvoltarea vieții s-ar putea dezvolta pe ea. Mai mult, o planetă nu trebuie să aibă dimensiunea Pământului pentru a fi locuibilă. „Dacă te interesează părerea mea”, spune Dimitar Sasselov, un alt astronom de la Harvard, „atunci orice masă între unul și cinci Pământuri este ideală”. Se pare că varietatea sistemelor stelare locuibile este mult mai bogată decât ar fi putut presupune Frank Drake și participanții la conferință în 1961.
Și asta nu este tot: se pare că diferența de temperatură și varietatea mediilor chimice în care organismele extremofile (literalmente, „iubitorii de condiții extreme”) pot prospera sunt, de asemenea, mai largi decât s-ar fi putut imagina acum o jumătate de secol. În anii 1970, oceanografii, inclusiv Robert Ballard, sponsorizat de National Geographic Society, au descoperit izvoare super-fierbinți pe fundul oceanului - fumători negri, lângă care există comunități bacteriene bogate.
Microbii care se hrănesc cu hidrogen sulfurat și alți compuși chimici, la rândul lor, servesc drept hrană pentru organismele mai complexe. În plus, oamenii de știință au găsit forme de viață care prosperă în gheizerele de pe uscat, în lacurile înghețate ascunse sub un strat de gheață din Antarctica gros de sute de metri, în condiții de aciditate ridicată, alcalinitate sau radioactivitate, în cristale de sare și chiar în microfisuri de roci aflate în adâncurile pământului. … „Pe planeta noastră, aceștia sunt locuitori ai nișelor înguste”, spune Lisa Kaltenegger, care lucrează cu jumătate de normă la Harvard și la Institutul Astronomic Max Planck din Heidelberg, Germania. "Cu toate acestea, este ușor să ne imaginăm că pe alte planete pot prevala."
Singurul factor, fără de care, potrivit biologilor, viața așa cum știm că nu poate exista, este apa lichidă - un solvent puternic capabil să furnizeze substanțe nutritive către toate părțile corpului. În ceea ce privește sistemul nostru solar, după expediția stației interplanetare Mariner 9 pe Marte în 1971, știm că odată curgeau apă de-a lungul suprafeței planetei roșii. Poate că acolo a existat și viață, cel puțin microorganisme - și este posibil ca unele dintre ele să poată supraviețui într-un mediu lichid sub suprafața planetei.
Pe suprafața relativ tânără de gheață din Europa, luna lui Jupiter, sunt vizibile fisuri, ceea ce indică faptul că oceanul ondulează sub gheață. La o distanță de aproximativ 800 de milioane de kilometri de Soare, apa ar trebui să înghețe, dar în Europa, sub influența lui Jupiter și a mai multor alți sateliți ai săi, apar în mod constant fenomene de maree, motiv pentru care se eliberează căldură, iar apa de sub stratul de gheață rămâne lichidă. În teorie, viața poate exista și acolo.
În 2005, vehiculul interplanetar NASA Cassini a descoperit gheizerele de apă pe suprafața Enceladului, o altă lună a lui Jupiter; cercetările efectuate de Cassini în aprilie anul acesta au confirmat prezența surselor de apă subterane pe această lună. Cu toate acestea, oamenii de știință nu știu încă cât de multă apă este ascunsă de calota de gheață a Enceladului și nici cât timp apa rămâne în stare lichidă pentru a servi drept leagăn al vieții. Titan, cea mai mare lună a lui Saturn, are râuri și lacuri și plouă. Dar aceasta nu este apă, ci hidrocarburi lichide precum metanul și etanul. Poate că există viață acolo, dar este foarte greu să ne imaginăm ce este.
Marte este mult mai asemănător Pământului și mult mai aproape de el decât toți acești sateliți îndepărtați. Și de la fiecare nou vehicul de coborâre, ne așteptăm la știri despre descoperirea vieții acolo. Și acum roverul Curiosity al NASA explorează craterul Gale, unde în urmă cu miliarde de ani exista un lac uriaș, condiții în care, judecând după compoziția chimică a sedimentelor, erau favorabile existenței microbilor.
Desigur, o peșteră din Mexic nu este Marte, iar un lac din nordul Alaska nu este Europa. Dar căutarea vieții extraterestre a condus astrobiologul NASA Kevin Hand și membrii echipei sale, inclusiv John Lakety, la Lacul Sukok din Alaska. Și tocmai pentru asta Penelope Boston și colegii ei se urcă în mod repetat în Cueva de Villa Luz otrăvitoare din vecinătatea orașului mexican Tapihulapa.
Astrobiologul Kevin Hand se pregătește să lanseze un robot sub gheața lacului Sukok din Alaska.
Și acolo, și acolo, oamenii de știință testează noi tehnologii pentru găsirea vieții în condiții care sunt cel puțin parțial similare cu cele în care s-ar putea găsi sondele spațiale. În special, ei caută „urme de viață” - semne geologice sau chimice care indică prezența acesteia, acum sau în trecut.
Luați o peșteră mexicană, de exemplu. Orbitarii au obținut informații că există cavități pe Marte. Ce se întâmplă dacă microorganismele ar supraviețui acolo după ce planeta și-a pierdut atmosfera și apa la suprafață acum aproximativ trei miliarde de ani? Locuitorii peșterilor marțiene ar trebui să găsească o altă sursă de energie decât lumina soarelui, la fel ca picătura de nămol care a încântat Bostonul. Oamenii de știință se referă la aceste dungi neatractive ca snotite prin analogie cu stalactitele. [În limba rusă, acest termen ar putea suna ca „snoty”. - Aproximativ. traducător.] Există mii de oameni în peșteră, de la un centimetru la jumătate de metru lungime, și par neatractivi. De fapt, acesta este un biofilm - o comunitate de microbi care formează o bulă vâscoasă, vâscoasă.
„Microorganismele care creează snotite sunt chemotrofe”, explică Boston. „Oxidează hidrogenul sulfurat, singura sursă de energie disponibilă și eliberează acest mucus”. Snotitele sunt doar una dintre comunitățile locale de microorganisme. Boston, cercetător la New Mexico Institute of Mining and Technology și la National Caves and Karst Research Institute, spune: „Există aproximativ o duzină de astfel de comunități în peșteră. Fiecare are un aspect foarte distinctiv. Fiecare este încorporat într-un sistem nutrițional diferit. Una dintre aceste comunități este deosebit de interesantă: nu formează picături sau bule, ci acoperă pereții peșterii cu modele de pete și linii, similare cu hieroglifele.
Astrobiologii au numit aceste tipare bioverme, din cuvântul „vermicule” - un ornament realizat din bucle. Se pare că astfel de modele „atrag” nu numai microorganismele care trăiesc în bolțile de peșteri. „Urme ca acestea apar într-o mare varietate de locuri în care alimentația este redusă”, spune Keith Schubert, inginer și specialist în sisteme de imagistică la Universitatea Baylor, care a călătorit la Cueva de Villa Luz pentru a configura camere de supraveghere pe termen lung în peșteră. … - Rădăcinile ierbii și copacilor creează și bioverme în regiunile aride; la fel se întâmplă în timpul formării solurilor deșertice sub influența comunităților bacteriene, precum și a lichenilor."
Astăzi, urmele vieții pe care astrobiologii le caută sunt în principal gaze, cum ar fi oxigenul, pe care îl dau organismele vii de pe Pământ. Cu toate acestea, comunitățile de oxigen pot fi doar una dintre multele forme de viață. „Pentru mine”, spune Penelope Boston, „biovermele sunt interesante deoarece, în ciuda dimensiunii și naturii lor diferite de manifestare, aceste tipare sunt foarte asemănătoare peste tot”.
Boston și Schubert cred că apariția biovermelor, condiționată de reguli simple de dezvoltare și lupta pentru resurse, poate servi drept indicator al vieții caracteristic întregului Univers. Mai mult, biovermele persistă chiar și după moartea comunităților microbiene. „Dacă rover-ul găsește așa ceva în bolțile unei peșteri marțiene”, a spus Schubert, „este imediat clar pe ce să ne concentrăm”.
Oamenii de știință și inginerii tremurând lucrează la Lacul Sukok cu un scop similar. Una dintre zonele inspectate ale lacului este situată lângă o tabără de trei corturi mici, pe care au numit-o „NASAville”, alta - cu un singur cort - se află la aproximativ un kilometru distanță. Deoarece bulele de metan eliberate în fundul lacului perturbă apa, se formează găuri de gheață pe ea și, pentru a ajunge dintr-o tabără în alta pe un snowmobil, trebuie să urmați un traseu circuitat - altfel nu veți cădea mult timp prin gheață.
Datorită metanului, în 2009 oamenii de știință au atras pentru prima dată atenția asupra Sukok și a altor lacuri din Alaska. Acest gaz este eliberat de bacteriile care formează metan, descompunând materia organică și, astfel, servește ca unul dintre semnele vieții pe care astrobiologii le pot detecta. Cu toate acestea, metanul este eliberat, de exemplu, în timpul erupțiilor vulcanice, formate în mod natural în atmosfera unor planete uriașe, cum ar fi Jupiter, precum și în atmosfera lunii lui Saturn, Titan. Prin urmare, este important ca oamenii de știință să distingă metanul de la sursele biologice de la metanul la sursele non-biologice. Dacă subiectul cercetării este Europa acoperită de gheață, precum cea a lui Kevin Hand, atunci Lacul Sukok este departe de cel mai prost loc de pregătire.
Hand, deținător al Grantului Național Geografic pentru Tinerii Exploratori, favorizează Europa față de Marte dintr-un singur motiv. „Să presupunem”, spune el, „că mergem pe Marte și găsim organisme vii sub suprafața sa și că au ADN, ca pe Pământ. Acest lucru ar putea însemna că ADN-ul este o moleculă universală a vieții și acest lucru este foarte probabil. Dar ar putea însemna și că viața pe Pământ și pe Marte are o origine comună.
Se știe cu siguranță că fragmente de rocă scoase de pe suprafața lui Marte de impactul asteroidului au ajuns pe Pământ și au căzut sub formă de meteoriți. Probabil, și fragmente de roci terestre au ajuns pe Marte. Dacă ar exista microorganisme vii în interiorul acestor rătăcitori spațiali care ar putea supraviețui călătoriei, ar da naștere vieții pe planeta unde au „aterizat”. „Dacă se dovedește că viața marțiană se bazează pe ADN”, spune Hand, „ne va fi greu să stabilim dacă a apărut independent de Pământ”. Aici Europa este situată mult mai departe de noi. Dacă viața se găsește acolo, aceasta va indica originea sa independentă - chiar și cu ADN.
Europa are, fără îndoială, condiții de viață: multă apă și pot exista izvoare termale pe fundul oceanului care ar putea furniza micronutrienți. Cometele cad uneori asupra Europei, care conține materie organică, ceea ce contribuie și la dezvoltarea vieții. Prin urmare, ideea unei expediții în această lună a lui Jupiter pare foarte atractivă.
Sub stratul de gheață crăpat al Europei, pe care îl vedem în această imagine a navei spațiale Galileo, se află un ocean în care pot fi găsite toate condițiile necesare vieții.
Din păcate, lansarea navei spațiale, pe care Consiliul Național de Cercetare al SUA a estimat-o la 4,7 miliarde de dolari, a fost considerată, deși justificată științific, prea costisitoare. O echipă de la Jet Propulsion Laboratory, condusă de Robert Pappalardo, s-a întors la planuri și a dezvoltat un nou proiect: Europa Clipper ar orbita mai degrabă Jupiter decât Europa, care ar folosi mai puțin combustibil și ar economisi bani; în același timp, se va apropia de Europa de 45 de ori, astfel încât oamenii de știință să-i poată vedea suprafața și să determine compoziția chimică a atmosferei și, indirect, a oceanului.
Pappalardo a declarat că noul proiect va costa mai puțin de 2 miliarde de dolari. „Dacă această idee este aprobată”, spune el, „am putea lansa la începutul sau la jumătatea anului 2020”. Vehiculul de lansare Atlas V îl va ajuta să ajungă în Europa în șase ani și dacă noul sistem de lansare, pe care NASA îl dezvoltă în prezent, este implicat, în doar 2,7 ani.
La Laboratorul de propulsie cu jet al NASA, oamenii de știință examinează o sondă similară cu ceea ce va putea în curând să pătrundă în gheața lunii Europa a lui Jupiter.
Probabil, Clipper nu va putea găsi viață pe Europa, dar va colecta date pentru a justifica următoarea expediție, deja un vehicul de coborâre, care va preleva probe de gheață și va studia compoziția sa chimică, așa cum au făcut-o roverii. În plus, Clipper va identifica cele mai bune locuri de aterizare. Următorul pas după aterizare - pentru a trimite o sondă în Europa pentru a studia oceanul - poate fi mult mai dificil: totul va depinde de grosimea stratului de gheață. Oamenii de știință oferă, de asemenea, o rezervă: explorarea lacului, care ar putea fi aproape de suprafața gheții. „Când submersibilul nostru se va naște în sfârșit”, spune Hand, „va fi Homo sapiens în comparație cu Australopithecusul pe care îl testăm în Alaska”.
Dispozitivul, care va fi testat pe Lacul Sukok, se târăște de-a lungul unei suprafețe de gheață de 30 de centimetri, cufundându-se împotriva acestuia, iar senzorii săi măsoară temperatura, salinitatea și nivelurile de aciditate și alți parametri ai apei. Cu toate acestea, el nu caută organisme vii direct - aceasta este sarcina oamenilor de știință care lucrează de cealaltă parte a lacului. Unul dintre ei este John Priscu de la Universitatea din Montana, care anul trecut a descoperit bacterii vii în lacul Willians, situat la 800 de metri sub stratul de gheață din vestul Antarcticii. Împreună cu geobiologul Alison Murray de la Institute for Desert Research din Reno, Nevada, Priscu își dă seama cum trebuie să fie condițiile de apă rece pentru a susține viața și cine locuiește acolo.
Pe cât de util este studiul extremofililor pentru înțelegerea naturii vieții în afara planetei noastre, oferă doar indicii pământești pentru a dezlega misterele extraterestre. Cu toate acestea, în curând vom avea alte modalități de a găsi variabilele lipsă ale ecuației Drake: NASA a planificat pentru 2017 începutul telescopului - TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite, sau un satelit pentru studierea exoplanetelor trecătoare, adică cele care trec pe fundalul discului stelei lor). TESS va căuta nu numai planete în apropierea stelelor cele mai apropiate de noi, dar va identifica și urme de gaze în atmosfera lor, indicând prezența vieții. Deși bătrânul Hubble a permis descoperirea norilor pe super-pământ - GJ 1214b.
Cu toate acestea, fascinația pentru căutarea urmelor vieții și a extremofililor implică faptul că pe toate planetele moleculele ființelor vii conțin carbon, iar apa servește ca solvent. Acest lucru este perfect acceptabil, deoarece carbonul și apa sunt răspândite în toată galaxia noastră. În plus, pur și simplu nu știm ce semne trebuie să căutăm viața fără carbon. "Dacă plecăm de la astfel de premise în căutarea noastră, este posibil să nu găsim nimic", spune Dimitar Sasselov. „Trebuie să vă imaginați cel puțin unele dintre posibilele alternative și să înțelegeți la ce altceva trebuie să fiți atenți atunci când studiați atmosfera extraterestră”. Imaginați-vă, de exemplu, în loc să predomine ciclul carbonului pe Pământ, ciclul sulfului …
Printre aceste proiecte semi-fantastice, ideea cu care astrobiologia a început în urmă cu jumătate de secol este complet pierdută. Frank Drake, deși a fost pensionat oficial, continuă să caute semnale extraterestre - o căutare care, dacă va reuși, va umbri orice altceva. În ciuda faptului că finanțarea pentru SETI aproape a încetat, Drake este plin de entuziasm pentru un nou proiect - de a căuta flash-uri de lumină emise de civilizațiile extraterestre în loc de semnale radio. „Trebuie să încercăm toate opțiunile”, spune el, „deoarece nu avem nicio idee despre ce și cum fac extratereștrii de fapt”.
National Geographic iulie 2014
