Paano naghahanap ang mga siyentipiko ng extraterrestrial na buhay

2024 May -akda: Seth Attwood | [email protected]. Huling binago: 2023-12-16 16:18

Marahil ay may iba pang mga naninirahan na mundo sa isang lugar sa uniberso. Ngunit, hanggang sa matagpuan namin sila, ang pinakamababang programa ay upang patunayan na ang buhay sa labas ng Earth ay hindi bababa sa ilang anyo. Gaano tayo kalapit niyan?

Kamakailan, lalo nating naririnig ang tungkol sa mga pagtuklas na "maaaring magpahiwatig" ng pagkakaroon ng extraterrestrial na buhay. Noong Setyembre 2020 lamang, nalaman ang tungkol sa pagtuklas ng phosphine gas sa Venus - isang potensyal na tanda ng microbial life - at mga lawa ng asin sa Mars, kung saan maaari ding umiral ang mga mikrobyo.

Ngunit sa nakalipas na 150 taon, ang mga explorer sa kalawakan ay higit sa isang beses na nawalan ng pagnanasa. Wala pa ring maaasahang sagot sa pangunahing tanong. O mayroon pa rin, ngunit ang mga siyentipiko ay maingat dahil sa ugali?

Mga linya ng teleskopyo

Noong 1870s, ang Italyano na astronomo na si Giovanni Schiaparelli ay nakakita ng mahahabang, manipis na mga linya sa ibabaw ng Mars sa pamamagitan ng isang teleskopyo at idineklara ang mga ito na "mga channel." Malinaw niyang pinamagatan ang libro tungkol sa kanyang pagkatuklas na "Buhay sa planetang Mars". "Mahirap na hindi makita sa Mars ang mga larawan na katulad ng mga bumubuo sa ating terrestrial landscape," isinulat niya.

Sa Italyano, ang salitang canali ay nangangahulugang parehong natural at artipisyal na mga channel (ang siyentipiko mismo ay hindi sigurado sa kanilang kalikasan), ngunit kapag isinalin, nawala ang kalabuan na ito. Malinaw nang sinabi ng mga tagasunod ni Schiaparelli ang tungkol sa malupit na sibilisasyong Martian, na, sa isang tuyo na klima, ay lumikha ng napakalaking pasilidad ng irigasyon.

Si Lenin, na nagbasa ng aklat ni Percival Lowell "Mars and Its Canals" noong 1908, ay sumulat: "Ang gawaing siyentipiko. Nagpapatunay na ang Mars ay tinatahanan, na ang mga kanal ay isang himala ng teknolohiya, na ang mga tao doon ay dapat na 2/3 beses na mas malaki kaysa sa ang mga lokal na tao, bukod dito ay may mga putot, at natatakpan ng mga balahibo o balat ng hayop, na may apat o anim na paa.

N … oo, niloko tayo ng ating may-akda, na naglalarawan sa mga kagandahan ng Martian nang hindi kumpleto, ay dapat ayon sa recipe: "Ang kadiliman ng mababang katotohanan ay mas mahal sa atin kaysa tayo ay nagtataas ng panlilinlang". Si Lowell ay isang milyonaryo at dating diplomat. Siya ay mahilig sa astronomiya at ginamit ang kanyang sariling pera upang magtayo ng isa sa mga pinaka-advanced na obserbatoryo sa Amerika. Ito ay salamat kay Lowell na ang paksa ng buhay ng Martian ay tumama sa mga front page ng pinakamalaking pahayagan sa mundo.

Totoo, sa pagtatapos ng ika-19 na siglo, maraming mga mananaliksik ang nagdududa tungkol sa pagbubukas ng "mga kanal". Ang mga obserbasyon ay patuloy na nagbigay ng iba't ibang mga resulta - ang mga kard ay naghiwalay kahit para sa Schiaparelli at Loeull. Noong 1907, pinatunayan ng biologist na si Alfred Wallace na ang temperatura sa ibabaw ng Mars ay mas mababa kaysa sa inaakala ni Lowell, at ang presyon ng atmospera ay masyadong mababa para umiral ang tubig sa likidong anyo.

Ang interplanetary station na "Mariner-9", na kumuha ng mga litrato ng planeta mula sa kalawakan noong 1970s, ay nagtapos sa kasaysayan ng mga kanal: ang "mga kanal" ay naging isang optical illusion.

Mula noong ikalawang kalahati ng ika-20 siglo, ang pag-asa na makahanap ng isang napaka-organisadong buhay ay nabawasan. Ang mga pag-aaral na gumagamit ng spacecraft ay nagpakita na ang mga kondisyon sa kalapit na mga planeta ay hindi malapit sa mga nasa Earth: masyadong malakas na pagbaba ng temperatura, isang kapaligiran na walang mga palatandaan ng oxygen, malakas na hangin, at napakalaking presyon.

Sa kabilang banda, ang pag-aaral ng pag-unlad ng buhay sa Earth ay nag-udyok ng interes sa paghahanap ng mga katulad na proseso sa kalawakan. Pagkatapos ng lahat, hindi pa rin natin alam kung paano at salamat sa kung ano, sa prinsipyo, bumangon ang buhay.

Maraming mga kaganapan ang naganap sa direksyong ito sa mga nakaraang taon. Ang pangunahing interes ay ang paghahanap ng tubig, mga organikong compound kung saan maaaring mabuo ang mga protina ng buhay, pati na rin ang mga biosignature (mga sangkap na ginawa ng mga buhay na bagay) at posibleng mga bakas ng bakterya sa mga meteorite.

Liquid proof

Ang pagkakaroon ng tubig ay isang kinakailangan para sa pagkakaroon ng buhay tulad ng alam natin. Ang tubig ay gumaganap bilang isang solvent at catalyst para sa ilang mga uri ng mga protina. Ito rin ay isang mainam na daluyan para sa mga reaksiyong kemikal at transportasyon ng mga sustansya. Bilang karagdagan, ang tubig ay sumisipsip ng infrared radiation, kaya maaari itong mapanatili ang init - ito ay mahalaga para sa malamig na celestial na katawan na medyo malayo sa luminary.

Ipinapakita ng data sa pagmamasid na ang tubig sa solid, likido o gas na estado ay umiiral sa mga pole ng Mercury, sa loob ng mga meteorite at kometa, gayundin sa Jupiter, Saturn, Uranus at Neptune. Iminungkahi din ng mga siyentipiko na ang mga buwan ng Jupiter na Europa, Ganymede at Callisto ay may malalawak na karagatan sa ilalim ng ibabaw ng likidong tubig. Natagpuan nila ito sa isang anyo o iba pa sa interstellar gas at maging sa hindi kapani-paniwalang mga lugar tulad ng photosphere ng mga bituin.

Ngunit ang pag-aaral ng mga bakas ng tubig ay maaaring maging promising para sa mga astrobiologist (mga espesyalista sa extraterrestrial biology) kapag may iba pang angkop na kondisyon. Halimbawa, ang mga temperatura, presyon at komposisyon ng kemikal sa parehong Saturn at Jupiter ay masyadong sukdulan at nababago para sa mga buhay na organismo na umangkop sa kanila.

Ang isa pang bagay ay ang mga planetang malapit sa atin. Kahit na ngayon ay mukhang hindi mapagpatuloy, ang mga maliliit na oasis na may "mga labi ng dating luho" ay maaaring manatili sa kanila.

Noong 2002, natuklasan ng Mars Odyssey orbiter ang mga deposito ng tubig na yelo sa ilalim ng ibabaw ng Mars. Pagkalipas ng anim na taon, kinumpirma ng Phoenix probe ang mga resulta ng hinalinhan nito, na nakakuha ng likidong tubig mula sa sample ng yelo mula sa poste.

Ito ay naaayon sa teorya na ang likidong tubig ay naroroon sa Mars kamakailan lamang (ayon sa mga pamantayang pang-astronomiya). Ayon sa ilang mga mapagkukunan, umulan sa Red Planet "lamang" 3.5 bilyong taon na ang nakalilipas, ayon sa iba - kahit na 1.25 milyong taon na ang nakalilipas.

Gayunpaman, agad na lumitaw ang isang balakid: ang tubig sa ibabaw ng Mars ay hindi maaaring umiral sa isang likidong estado. Sa mababang presyon ng atmospera, agad itong nagsisimulang kumulo at sumingaw - o nagyeyelo. Samakatuwid, karamihan sa mga kilalang tubig sa ibabaw ng planeta ay nasa estado ng yelo. May pag-asa na ang pinaka-kawili-wili ay nangyayari sa ilalim ng ibabaw. Ito ay kung paano lumitaw ang hypothesis ng mga salt lake sa ilalim ng Mars. At noong isang araw lang ay nakatanggap siya ng kumpirmasyon.

Natuklasan ng mga siyentipiko mula sa Italian Space Agency sa isa sa mga pole ng Mars ang isang sistema ng apat na lawa na may likidong tubig, na matatagpuan sa lalim na higit sa 1.5 kilometro. Ang pagtuklas ay ginawa gamit ang radio sounding data: ang aparato ay nagdidirekta ng mga radio wave sa loob ng planeta, at ang mga siyentipiko, sa pamamagitan ng kanilang pagmuni-muni, ay tinutukoy ang komposisyon at istraktura nito.

Ang pagkakaroon ng isang buong sistema ng mga lawa, ayon sa mga may-akda ng gawain, ay nagmumungkahi na ito ay isang ordinaryong kababalaghan para sa Mars.

Ang eksaktong tiyak na konsentrasyon ng mga asin sa mga lawa ng Martian ay hindi pa rin alam, pati na rin ang kanilang komposisyon. Ayon sa siyentipikong direktor ng programa sa Mars, si Roberto Orosei, pinag-uusapan natin ang napakalakas na solusyon na may "sampu-sampung porsyento" ng asin.

May mga halophilic microbes sa Earth na mahilig sa mataas na kaasinan, paliwanag ng microbiologist na si Elizaveta Bonch-Osmolovskaya. Naglalabas sila ng mga sangkap na tumutulong na mapanatili ang balanse ng tubig-electrikal at nagpoprotekta sa mga istruktura ng cell. Ngunit kahit na sa sobrang maalat na mga lawa sa ilalim ng lupa (brins) na may konsentrasyon na hanggang 30% ay kakaunti ang gayong mga mikrobyo.

Ayon kay Orosei, ang mga bakas ng mga anyo ng buhay na umiral noong may mas maiinit na klima at tubig sa ibabaw ng planeta, at ang mga kondisyon ay kahawig ng unang bahagi ng Earth, ay maaaring manatili sa mga lawa ng Martian.

Ngunit may isa pang balakid: ang mismong komposisyon ng tubig. Ang lupa ng Martian ay mayaman sa perchlorates - mga asing-gamot ng perchloric acid. Ang mga solusyon sa perchlorate ay nag-freeze sa makabuluhang mas mababang temperatura kaysa sa ordinaryong o kahit na tubig dagat. Ngunit ang problema ay ang mga perchlorates ay mga aktibong oxidant. Itinataguyod nila ang pagkabulok ng mga organikong molekula, na nangangahulugang nakakapinsala sila sa mga mikrobyo.

Marahil ay minamaliit natin ang kakayahan ng buhay na umangkop sa pinakamahirap na kalagayan. Ngunit upang patunayan ito, kailangan mong makahanap ng hindi bababa sa isang buhay na cell.

"Bricks" nang walang pagpapaputok

Ang mga anyo ng buhay na nabubuhay sa Earth ay hindi maiisip nang walang kumplikadong mga organikong molekula na naglalaman ng carbon. Ang bawat carbon atom ay maaaring lumikha ng hanggang apat na mga bono sa iba pang mga atom sa parehong oras, na nagreresulta sa isang napakalaking kayamanan ng mga compound. Ang carbon "skeleton" ay naroroon sa batayan ng lahat ng mga organikong sangkap - kabilang ang mga protina, polysaccharides at nucleic acid, na itinuturing na pinakamahalagang "mga bloke ng gusali" ng buhay.

Iginiit lamang ng panspermia hypothesis na ang buhay sa pinakasimpleng anyo nito ay dumating sa Earth mula sa kalawakan. Sa isang lugar sa interstellar space, nabuo ang mga kondisyon na naging posible upang mag-ipon ng mga kumplikadong molekula.

Marahil ay hindi sa anyo ng isang cell, ngunit sa anyo ng isang uri ng protogenome - mga nucleotide na maaaring magparami sa pinakasimpleng paraan at mag-encode ng impormasyong kinakailangan para sa kaligtasan ng isang molekula.

Sa unang pagkakataon, lumitaw ang mga batayan para sa gayong mga konklusyon 50 taon na ang nakalilipas. Ang mga molekula ng uracil at xanthine ay natagpuan sa loob ng Marchison meteorite, na nahulog sa Australia noong 1969. Ito ay mga nitrogenous base na may kakayahang bumuo ng mga nucleotides, kung saan ang mga nucleic acid polymers - DNA at RNA - ay binubuo na.

Ang gawain ng mga siyentipiko ay itatag kung ang mga natuklasan na ito ay bunga ng polusyon sa Earth, pagkatapos ng pagbagsak, o may extraterrestrial na pinagmulan. At noong 2008, gamit ang radiocarbon method, posible na maitatag na ang uracil at xanthine ay talagang nabuo bago nahulog ang meteorite sa Earth.

Ngayon sa Marchison at mga katulad na meteorites (tinatawag silang carbonaceous chondrites), natagpuan ng mga siyentipiko ang lahat ng uri ng mga base kung saan itinayo ang parehong DNA at RNA: mga kumplikadong asukal, kabilang ang ribose at deoxyribose, iba't ibang mga amino acid, kabilang ang mahahalagang fatty acid. Bukod dito, may mga indikasyon na ang mga organiko ay direktang nabuo sa kalawakan.

Noong 2016, sa tulong ng Rosetta apparatus ng European Space Agency, ang mga bakas ng pinakasimpleng amino acid - glycine - pati na rin ang posporus, na isa ring mahalagang sangkap para sa pinagmulan ng buhay, ay natagpuan sa buntot ng kometa Gerasimenko. -Churyumov.

Ngunit ang gayong mga pagtuklas sa halip ay nagmumungkahi kung paano dinala ang buhay sa Earth. Kung maaari itong mabuhay at umunlad nang mahabang panahon sa labas ng mga kondisyong pang-terrestrial ay hindi pa malinaw. "Ang malalaking molekula, kumplikadong molekula, na kung saan ay iuuri natin bilang organiko sa Earth nang walang anumang mga pagpipilian, ay maaaring synthesize sa kalawakan nang walang paglahok ng mga buhay na nilalang," sabi ng astronomer na si Dmitry Vibe. "Alam namin na ang interstellar organic matter ay nakapasok sa solar system at ang Earth. Ngunit pagkatapos ay may iba pang nangyayari sa kanya - ang isotopic na komposisyon at simetrya ay nagbabago."

Bakas sa kapaligiran

Ang isa pang maaasahang paraan upang maghanap ng buhay ay nauugnay sa mga biosignature, o mga biomarker. Ang mga ito ay mga sangkap, ang pagkakaroon nito sa kapaligiran o lupa ng planeta ay tiyak na nagpapahiwatig ng pagkakaroon ng buhay. Halimbawa, mayroong maraming oxygen sa kapaligiran ng Earth, na nabuo bilang isang resulta ng photosynthesis na may partisipasyon ng mga halaman at berdeng algae. Naglalaman din ito ng maraming methane at carbon dioxide, na ginawa ng bakterya at iba pang nabubuhay na organismo sa proseso ng pagpapalitan ng gas sa panahon ng paghinga.

Ngunit ang paghahanap ng mga bakas ng methane o oxygen sa atmospera (pati na rin ang tubig) ay hindi pa dahilan para buksan ang champagne. Halimbawa, ang methane ay matatagpuan din sa kapaligiran ng mga bagay na parang bituin - brown dwarf.

At ang oxygen ay maaaring mabuo bilang isang resulta ng paghahati ng singaw ng tubig sa ilalim ng impluwensya ng malakas na ultraviolet radiation. Ang ganitong mga kondisyon ay sinusunod sa exoplanet GJ 1132b, kung saan ang temperatura ay umabot sa 230 degrees Celsius. Ang buhay sa ilalim ng gayong mga kondisyon ay imposible.

Para sa isang gas na ituring na isang biosignature, ang biogenic na pinagmulan nito ay dapat na mapatunayan, iyon ay, dapat itong mabuo nang tumpak bilang isang resulta ng aktibidad ng mga nabubuhay na nilalang. Ang ganitong pinagmulan ng mga gas ay ipinahiwatig, halimbawa, sa pamamagitan ng kanilang pagkakaiba-iba sa atmospera. Ipinapakita ng mga obserbasyon na ang mga antas ng methane sa Earth ay nagbabago-bago sa panahon (at ang aktibidad ng mga nabubuhay na bagay ay nakasalalay sa panahon).

Kung sa ibang planeta ay nawala ang methane sa atmospera, pagkatapos ay lilitaw ito (at ito ay maaaring maitala sa panahon, halimbawa, sa isang taon), nangangahulugan ito na may naglalabas nito.

Ang Mars ay naging isa sa mga posibleng mapagkukunan ng "nabubuhay" na methane muli. Ang mga unang palatandaan nito sa lupa ay ipinahayag ng mga aparato ng programa ng Viking, na ipinadala sa planeta noong 1970s - na may layunin lamang na maghanap ng organikong bagay. Ang mga natuklasang molekula ng methane kasama ng chlorine ay unang kinuha bilang ebidensya. Ngunit noong 2010, binago ng ilang mananaliksik ang puntong ito ng pananaw.

Natagpuan nila na ang mga perchlorate na kilala na natin sa lupa ng Martian, kapag pinainit, sinisira ang karamihan sa mga organikong bagay. At ang mga sample mula sa mga Viking ay pinainit.

Sa kapaligiran ng Mars, ang mga bakas ng methane ay unang natuklasan noong 2003. Agad na binuhay ng paghahanap ang mga pag-uusap tungkol sa pagiging habitability ng Mars. Ang katotohanan ay ang anumang makabuluhang halaga ng gas na ito sa atmospera ay hindi magtatagal, ngunit masisira ng ultraviolet radiation. At kung hindi masira ang methane, napagpasyahan ng mga siyentipiko na mayroong permanenteng pinagmumulan ng gas na ito sa Red Planet. Gayunpaman, ang mga siyentipiko ay walang matatag na kumpiyansa: ang data na nakuha ay hindi nagbubukod na ang mitein na natagpuan ay ang parehong "polusyon".

Ngunit ang mga obserbasyon mula sa Curiosity rover noong 2019 ay nagtala ng abnormal na pagtaas sa mga antas ng methane. Bukod dito, lumabas na ngayon ang konsentrasyon nito ay tatlong beses na mas mataas kaysa sa antas ng gas na naitala noong 2013. At pagkatapos ay isang mas mahiwagang bagay ang nangyari - ang konsentrasyon ng methane ay muling bumaba sa mga halaga ng background.

Ang methane riddle ay wala pa ring malinaw na sagot. Ayon sa ilang mga bersyon, ang rover ay maaaring matatagpuan sa ilalim ng isang bunganga, kung saan mayroong underground na pinagmumulan ng methane, at ang paglabas nito ay nauugnay sa tectonic na aktibidad ng planeta.

Gayunpaman, maaaring hindi halata ang mga biosignature. Halimbawa, noong Setyembre 2020, nakita ng isang team sa Cardiff University ang mga bakas ng phosphine gas sa Venus, isang espesyal na phosphorus compound na kasangkot sa metabolismo ng anaerobic bacteria.

Noong 2019, ipinakita ng mga computer simulation na ang phosphine ay hindi mabubuo sa mga planeta na may solidong core maliban bilang resulta ng aktibidad ng mga buhay na organismo. At ang dami ng phosphine na natagpuan sa Venus ay nagsalita pabor sa katotohanang ito ay hindi isang pagkakamali o isang aksidenteng karumihan.

Ngunit maraming mga siyentipiko ang nag-aalinlangan tungkol sa pagtuklas. Iminungkahi ng astrobiologist at eksperto sa pinababang estado ng phosphorus na si Matthew Pasek na mayroong ilang kakaibang proseso na hindi isinasaalang-alang ng mga simulation ng computer. Siya ang maaaring maganap sa Venus. Idinagdag ni Pasek na ang mga siyentipiko ay hindi pa rin sigurado kung paano ang buhay sa Earth ay gumagawa ng phosphine at kung ito ay ginawa ng mga organismo sa lahat.

Nakabaon sa bato

Ang isa pang posibleng tanda ng buhay, na muling nauugnay sa Mars, ay ang pagkakaroon ng mga sample mula sa planeta ng mga kakaibang istruktura na katulad ng mga labi ng mga nabubuhay na nilalang. Kabilang dito ang Martian meteorite ALH84001. Lumipad ito mula sa Mars mga 13,000 taon na ang nakalilipas at natagpuan sa Antarctica noong 1984 ng mga geologist na snowmobiling sa paligid ng Allan Hills (ALH ay kumakatawan sa Allan Hills) sa Antarctica.

Ang meteorite na ito ay may dalawang katangian. Una, ito ay isang sample ng mga bato mula sa panahon ng parehong "basang Mars", iyon ay, ang oras kung kailan maaaring may tubig dito. Ang pangalawa - ang mga kakaibang istruktura ay natagpuan sa loob nito, na nakapagpapaalaala sa mga fossilized na biological na bagay. Bukod dito, lumabas na naglalaman sila ng mga bakas ng organikong bagay! Gayunpaman, ang mga "fossilized bacteria" na ito ay walang kinalaman sa mga terrestrial microorganism.

Masyadong maliit ang mga ito para sa anumang terrestrial cellular life. Gayunpaman, posible na ang gayong mga istruktura ay tumuturo sa mga nauna sa buhay. Noong 1996, natagpuan ni David McKay ng Johnson Center para sa NASA at ng kanyang mga kasamahan ang tinatawag na mga pseudomorph sa isang meteorite - hindi pangkaraniwang mga kristal na istruktura na ginagaya ang hugis ng (sa kasong ito) ng isang biological na katawan.

Di-nagtagal pagkatapos ng anunsyo noong 1996, si Timothy Swindle, isang planetary scientist sa Unibersidad ng Arizona, ay nagsagawa ng isang impormal na survey ng higit sa 100 mga siyentipiko upang malaman kung ano ang naramdaman ng siyentipikong komunidad tungkol sa mga claim.

Maraming mga siyentipiko ang nag-aalinlangan tungkol sa mga pahayag ng grupong McKay. Sa partikular, ang isang bilang ng mga mananaliksik ay nagtalo na ang mga pagsasama na ito ay maaaring lumitaw bilang isang resulta ng mga proseso ng bulkan. Ang isa pang pagtutol ay nauugnay sa napakaliit (nanometer) na sukat ng mga istruktura. Gayunpaman, tinutulan ito ng mga tagasuporta na ang nanobacteria ay natagpuan sa Earth. Mayroong isang gawain na nagpapakita ng pangunahing hindi pagkakakilanlan ng modernong nanobacteria mula sa mga bagay mula sa ALH84001.

Ang debate ay deadlock para sa parehong dahilan tulad ng sa kaso ng Venusian phosphine: wala pa kaming ideya kung paano nabuo ang mga naturang istruktura. Walang makakagarantiya na ang pagkakatulad ay hindi nagkataon lamang. Bukod dito, may mga kristal sa Earth, tulad ng kerite, na mahirap makilala mula sa "fossilized" na labi ng kahit na mga ordinaryong microbes (hindi banggitin ang hindi magandang pinag-aralan na nanobacteria).

Ang paghahanap ng extraterrestrial na buhay ay parang pagtakbo sa sarili mong anino. Nasa harapan na yata natin ang sagot, kailangan lang nating magkalapit. Ngunit siya ay lumalayo, nakakakuha ng mga bagong kumplikado at reserbasyon. Ganito gumagana ang agham - sa pamamagitan ng pag-aalis ng "mga maling positibo." Paano kung ang spectral analysis ay mali? Paano kung ang methane sa Mars ay isang lokal na anomalya lamang? Paano kung ang mga istrukturang mukhang bacteria ay laro lang ng kalikasan? Ang lahat ng mga pagdududa ay hindi maaaring ganap na maalis.

Posible na ang mga pagsiklab ng buhay ay patuloy na lumilitaw sa Uniberso - dito at doon. At kami, kasama ang aming mga teleskopyo at spectrometer, ay palaging huli sa isang petsa. O, sa kabaligtaran, dumating kami ng masyadong maaga. Ngunit kung naniniwala ka sa prinsipyo ng Copernican, na nagsasabing ang Uniberso sa kabuuan ay homogenous at ang mga makalupang proseso ay dapat maganap sa ibang lugar, maaga o huli tayo ay magsalubong. Ito ay isang bagay ng oras at teknolohiya.