Jak vědci hledají mimozemský život

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-16 16:00

Možná jsou někde ve vesmíru jiné obydlené světy. Ale dokud jsme je nenašli, minimálním programem je dokázat, že život mimo Zemi je alespoň v nějaké formě. Jak blízko k tomu jsme?

V poslední době stále častěji slýcháme o objevech, které „by mohly naznačovat“existenci mimozemského života. Teprve v září 2020 se vešlo ve známost o objevu plynného fosfinu na Venuši – potenciální známce mikrobiálního života – a slaných jezerech na Marsu, kde by také mikroby mohly existovat.

Ale za posledních 150 let vesmírní průzkumníci nejednou prošli zbožným přáním. Na hlavní otázku stále neexistuje spolehlivá odpověď. Nebo existuje, ale vědci jsou ze zvyku opatrní?

Řádky dalekohledu

V 70. letech 19. století viděl italský astronom Giovanni Schiaparelli dalekohledem dlouhé tenké čáry na povrchu Marsu a prohlásil je za „kanály“. Knihu o svém objevu nazval jednoznačně „Život na planetě Mars“. "Je těžké nevidět na Marsu obrázky podobné těm, které tvoří naši pozemskou krajinu," napsal.

V italštině slovo canali znamenalo přirozené i umělé kanály (sám vědec si nebyl jistý jejich povahou), ale při překladu tuto nejednoznačnost ztratilo. Schiaparelliho stoupenci se již jasně vyjádřili o drsné marťanské civilizaci, která v aridním klimatu vytvořila kolosální zavlažovací zařízení.

Lenin, který v roce 1908 četl knihu Percivala Lowella "Mars a jeho kanály", napsal: "Vědecká práce. Dokazuje, že Mars je obydlený, že kanály jsou zázrakem technologie, že lidé by tam měli být 2/3krát větší než místní lidé, navíc s choboty a pokrytí peřím nebo zvířecími kůžemi, se čtyřmi nebo šesti nohami.

N … ano, náš autor nás ošidil, neúplně popsal marťanské krásy, mělo by být podle receptu: "Temnota nízkých pravd je nám milejší, než klameme." Lowell byl milionář a bývalý diplomat. Měl rád astronomii a z vlastních peněz vybudoval jednu z nejmodernějších observatoří v Americe. Právě díky Lowellovi se téma marťanského života dostalo na přední stránky největších novin světa.

Pravda, již na konci 19. století mnozí badatelé pochybovali o otevření „kanálů“. Pozorování neustále dávala různé výsledky - karty se rozcházely i pro Schiaparelliho a Loeulla. V roce 1907 biolog Alfred Wallace dokázal, že teplota na povrchu Marsu je mnohem nižší, než předpokládal Lowell, a atmosférický tlak je příliš nízký na to, aby voda existovala v kapalné formě.

Meziplanetární stanice „Mariner-9“, která v 70. letech minulého století pořídila fotografie planety z vesmíru, ukončila historii kanálů: „kanály“se ukázaly jako optický klam.

Od druhé poloviny 20. století se naděje na nalezení vysoce organizovaného života zmenšovaly. Studie na kosmických lodích ukázaly, že podmínky na okolních planetách se ani neblíží těm na Zemi: příliš silné poklesy teploty, atmosféra bez známek kyslíku, silný vítr a obrovský tlak.

Na druhou stranu studium vývoje života na Zemi podnítilo zájem o hledání podobných procesů ve vesmíru. Ostatně dodnes nevíme, jak a díky čemu v zásadě život vznikl.

V tomto směru se v posledních letech odehrálo mnoho akcí. Hlavním zájmem je hledání vody, organických sloučenin, ze kterých by se mohly tvořit bílkovinné formy života, stejně jako biosignatury (látky, které produkují živé bytosti) a možné stopy bakterií v meteoritech.

Kapalný důkaz

Přítomnost vody je předpokladem existence života, jak jej známe. Voda působí jako rozpouštědlo a katalyzátor pro určité typy proteinů. Je také ideálním prostředím pro chemické reakce a transport živin. Voda navíc pohlcuje infračervené záření, takže dokáže zadržovat teplo – to je důležité pro chladná nebeská tělesa, která jsou od svítidla dost vzdálená.

Pozorovací data ukazují, že voda v pevném, kapalném nebo plynném stavu existuje na pólech Merkuru, uvnitř meteoritů a komet, stejně jako na Jupiteru, Saturnu, Uranu a Neptunu. Vědci také navrhli, že Jupiterovy měsíce Europa, Ganymede a Callisto mají rozsáhlé podpovrchové oceány kapalné vody. Našli ho v té či oné formě v mezihvězdném plynu a dokonce na neuvěřitelných místech, jako je fotosféra hvězd.

Ale studium stop vody může být pro astrobiology (specialisty na mimozemskou biologii) slibné pouze tehdy, když jsou jiné vhodné podmínky. Například teploty, tlak a chemické složení na stejném Saturnu a Jupiteru jsou příliš extrémní a proměnlivé na to, aby se jim živé organismy přizpůsobily.

Další věcí jsou nám blízké planety. I když dnes vypadají nehostinně, mohou na nich zůstat malé oázy se „zbytky někdejšího luxusu“.

Orbiter Mars Odyssey objevil v roce 2002 pod povrchem Marsu ložiska vodního ledu. O šest let později sonda Phoenix potvrdila výsledky svého předchůdce a získala kapalnou vodu ze vzorku ledu z pólu.

To bylo v souladu s teorií, že kapalná voda byla na Marsu přítomna poměrně nedávno (podle astronomických standardů). Podle některých zdrojů pršelo na Rudé planetě "jen" před 3,5 miliardami let, podle jiných - dokonce před 1,25 miliony let.

Okamžitě se však objevila překážka: voda na povrchu Marsu nemůže existovat v kapalném stavu. Při nízkém atmosférickém tlaku se okamžitě začne vařit a vypařovat – neboli mrzne. Proto je většina známé vody na povrchu planety ve stavu ledu. Byla naděje, že to nejzajímavější se odehrává pod hladinou. Tak vznikla hypotéza o solných jezerech pod Marsem. A právě druhý den dostala potvrzení.

Vědci z Italské vesmírné agentury objevili na jednom z pólů Marsu systém čtyř jezer s kapalnou vodou, která se nacházejí v hloubce více než 1,5 kilometru. Objev byl učiněn pomocí rádiových sond: zařízení směruje rádiové vlny do nitra planety a vědci jejich odrazem určují její složení a strukturu.

Existence celé soustavy jezer podle autorů práce napovídá, že jde pro Mars o běžný jev.

Přesná konkrétní koncentrace solí v marťanských jezerech stále není známa, stejně jako jejich složení. Podle vědeckého ředitele programu Mars Roberta Oroseie mluvíme o velmi silných řešeních s „desítky procent“soli.

Na Zemi existují halofilní mikrobi, kteří milují vysokou slanost, vysvětluje mikrobioložka Elizaveta Bonch-Osmolovskaya. Uvolňují látky, které pomáhají udržovat vodně-elektrickou rovnováhu a chrání buněčné struktury. Ale i v extrémně slaných podzemních jezerech (brins) s koncentrací do 30% je takových mikrobů málo.

Podle Orosei by v marťanských jezerech mohly zůstat stopy forem života, které existovaly, když bylo na povrchu planety teplejší klima a voda a podmínky připomínaly ranou Zemi.

Je tu ale ještě jedna překážka: samotné složení vody. Marťanská půda je bohatá na chloristany – soli kyseliny chloristé. Roztoky chloristanu zamrzají při výrazně nižších teplotách než obyčejná nebo dokonce mořská voda. Problém je ale v tom, že chloristany jsou aktivní oxidanty. Podporují rozklad organických molekul, což znamená, že jsou škodlivé pro mikroby.

Možná podceňujeme schopnost života přizpůsobit se nejdrsnějším podmínkám. Ale abyste to dokázali, musíte najít alespoň jednu živou buňku.

"Cihly" bez výpalu

Formy života, které žijí na Zemi, si nelze představit bez složitých organických molekul obsahujících uhlík. Každý atom uhlíku může vytvořit až čtyři vazby s jinými atomy současně, což vede k obrovskému bohatství sloučenin. Uhlíková „kostra“je přítomna v základu všech organických látek – včetně bílkovin, polysacharidů a nukleových kyselin, které jsou považovány za nejdůležitější „stavební kameny“života.

Hypotéza panspermie pouze tvrdí, že život ve svých nejjednodušších formách přišel na Zemi z vesmíru. Někde v mezihvězdném prostoru se vyvinuly podmínky, které umožnily sestavit složité molekuly.

Možná ne ve formě buňky, ale v podobě jakéhosi protogenomu – nukleotidů, které se dokážou reprodukovat tím nejjednodušším způsobem a zakódovat informace nutné pro přežití molekuly.

Poprvé se důvody pro takové závěry objevily před 50 lety. Molekuly uracilu a xanthinu byly nalezeny uvnitř meteoritu Marchison, který spadl v Austrálii v roce 1969. Jde o dusíkaté báze schopné tvořit nukleotidy, ze kterých jsou již složeny polymery nukleových kyselin - DNA a RNA.

Úkolem vědců bylo zjistit, zda jsou tyto nálezy důsledkem znečištění Země po pádu, nebo mají mimozemský původ. A v roce 2008 bylo pomocí radiokarbonové metody možné prokázat, že uracil a xanthin skutečně vznikly předtím, než meteorit spadl na Zemi.

Nyní v Marchisonu a podobných meteoritech (nazývají se uhlíkaté chondrity) vědci našli všechny druhy bází, z nichž se staví DNA i RNA: komplexní cukry, včetně ribózy a deoxyribózy, různé aminokyseliny, včetně esenciálních mastných kyselin. Navíc existují náznaky, že organické látky se tvoří přímo ve vesmíru.

V ohonu komety Gerasimenko byly v roce 2016 pomocí přístroje Rosetta Evropské vesmírné agentury nalezeny stopy nejjednodušší aminokyseliny - glycinu - a také fosfor, který je také důležitou složkou pro vznik života. -Churyumov.

Takové objevy ale spíše naznačují, jak mohl být na Zemi přiveden život. Zda dokáže přežít a vyvíjet se po dlouhou dobu mimo pozemské podmínky, je stále nejasné. „Velké molekuly, složité molekuly, které bychom na Zemi bez jakýchkoliv možností klasifikovali jako organické, mohou být syntetizovány ve vesmíru bez účasti živých bytostí,“říká astronom Dmitry Vibe. „Víme, že mezihvězdná organická hmota se dostala do sluneční soustavy a Země. Ale pak se s ní dělo něco jiného - izotopové složení a symetrie se měnily."

Stopy v atmosféře

Další slibný způsob hledání života je spojen s biosignaturami neboli biomarkery. Jde o látky, jejichž přítomnost v atmosféře či půdě planety rozhodně ukazuje na přítomnost života. V zemské atmosféře je například hodně kyslíku, který vzniká v důsledku fotosyntézy za účasti rostlin a zelených řas. Obsahuje také hodně metanu a oxidu uhličitého, které produkují bakterie a další živé organismy v procesu výměny plynů při dýchání.

Nalezení stop metanu nebo kyslíku v atmosféře (a také vodě) ale zatím není důvodem k otevírání šampaňského. Metan lze například nalézt i v atmosféře hvězdných objektů – hnědých trpaslíků.

A kyslík může vznikat v důsledku štěpení vodní páry pod vlivem silného ultrafialového záření. Takové podmínky jsou pozorovány na exoplanetě GJ 1132b, kde teplota dosahuje 230 stupňů Celsia. Život za takových podmínek je nemožný.

Aby mohl být plyn považován za biosignaturu, musí být prokázán jeho biogenní původ, to znamená, že musí vzniknout právě jako výsledek činnosti živých bytostí. O takovém původu plynů svědčí například jejich proměnlivost v atmosféře. Pozorování ukazují, že hladiny metanu na Zemi kolísají s ročním obdobím (a aktivita živých věcí závisí na ročním období).

Pokud na jiné planetě metan z atmosféry zmizí, pak se objeví (a to lze zaznamenat třeba během roku), znamená to, že ho někdo emituje.

Mars se ukázal být opět jedním z možných zdrojů „živého“metanu. První známky v půdě odhalily přístroje programu Viking, které byly na planetu vyslány už v 70. letech minulého století – právě s cílem pátrat po organické hmotě. Objevené molekuly metanu v kombinaci s chlórem byly původně brány jako důkaz. V roce 2010 však řada výzkumníků tento pohled přehodnotila.

Zjistili, že nám již známé chloristany v půdě Marsu při zahřívání ničí většinu organické hmoty. A vzorky od Vikingů byly zahřáté.

V atmosféře Marsu byly stopy metanu poprvé objeveny v roce 2003. Nález okamžitě oživil rozhovory o obyvatelnosti Marsu. Faktem je, že jakékoli významné množství tohoto plynu v atmosféře by nevydrželo dlouho, ale bylo by zničeno ultrafialovým zářením. A pokud se metan nerozpadne, vědci došli k závěru, že na Rudé planetě je trvalý zdroj tohoto plynu. A přesto vědci neměli pevnou důvěru: získaná data nevylučovala, že nalezený metan byl stejným „znečištěním“.

Ale pozorování z vozítka Curiosity v roce 2019 zaznamenala abnormální nárůst hladiny metanu. Navíc se ukázalo, že nyní je jeho koncentrace třikrát vyšší než hladina plynu zaznamenaná v roce 2013. A pak se stala ještě záhadnější věc – koncentrace metanu opět klesla na hodnoty pozadí.

Metanová hádanka stále nemá jednoznačnou odpověď. Podle některých verzí se rover může nacházet na dně kráteru, ve kterém je podzemní zdroj metanu a jeho uvolňování souvisí s tektonickou aktivitou planety.

Biologické podpisy však mohou být spíše nesrozumitelné. Například v září 2020 tým z Cardiffské univerzity objevil na Venuši stopy plynného fosfinu, speciální sloučeniny fosforu, která se podílí na metabolismu anaerobních bakterií.

V roce 2019 počítačové simulace ukázaly, že fosfin nemůže vznikat na planetách s pevným jádrem jinak než v důsledku činnosti živých organismů. A množství fosfinu nalezeného na Venuši hovořilo ve prospěch skutečnosti, že se nejednalo o chybu nebo náhodnou nečistotu.

Řada vědců je ale k objevu skeptická. Astrobiolog a odborník na redukované stavy fosforu Matthew Pasek naznačil, že existuje nějaký exotický proces, který počítačové simulace neberou v úvahu. Byl to on, kdo se mohl odehrát na Venuši. Pasek dodal, že vědci si stále nejsou jisti, jak život na Zemi produkuje fosfin a zda ho vůbec produkují organismy.

Pohřben v kameni

Další možnou známkou života, opět spojenou s Marsem, je přítomnost ve vzorcích z planety podivných struktur podobných zbytkům živých bytostí. Patří mezi ně marťanský meteorit ALH84001. Vyletěl z Marsu asi před 13 000 lety a byl nalezen v Antarktidě v roce 1984 geology na sněžných skútrech kolem Allan Hills (ALH znamená Allan Hills) v Antarktidě.

Tento meteorit má dvě vlastnosti. Za prvé je to vzorek hornin z éry téhož „mokrého Marsu“, tedy z doby, kdy na něm mohla být voda. Druhý – byly v něm nalezeny podivné struktury připomínající zkamenělé biologické objekty. Navíc se ukázalo, že obsahují stopy organické hmoty! Tyto „zkamenělé bakterie“však nemají nic společného s pozemskými mikroorganismy.

Jsou příliš malé pro jakýkoli pozemský buněčný život. Je však možné, že takové struktury ukazují na předchůdce života. V roce 1996 David McKay z Johnsonova centra pro NASA a jeho kolegové našli v meteoritu takzvané pseudomorfy – neobvyklé krystalické struktury, které napodobují tvar (v tomto případě) biologického těla.

Krátce po oznámení v roce 1996 provedl Timothy Swindle, planetární vědec z University of Arizona, neformální průzkum mezi více než 100 vědci, aby zjistil, jak se k těmto tvrzením staví vědecká komunita.

Mnoho vědců bylo skeptických ohledně tvrzení skupiny McKay. Zejména řada výzkumníků tvrdila, že tyto inkluze mohou vzniknout v důsledku sopečných procesů. Další námitka se týkala velmi malých (nanometrových) rozměrů konstrukcí. Příznivci se však ohradili proti tomu, že na Zemi byly nalezeny nanobakterie. Existuje práce, která ukazuje zásadní nerozlišitelnost moderních nanobakterií od objektů z ALH84001.

Debata uvázla na mrtvém bodě ze stejného důvodu jako v případě venušanského fosfinu: stále máme malou představu o tom, jak se takové struktury tvoří. Nikdo nemůže zaručit, že podobnost není náhodná. Navíc na Zemi existují krystaly, jako je kerit, které je obtížné odlišit od „zkamenělých“zbytků i obyčejných mikrobů (nemluvě o špatně prozkoumaných nanobakteriích).

Hledání mimozemského života je jako běh za vlastním stínem. Zdá se, že odpověď je před námi, jen se musíme přiblížit. Ale vzdaluje se, získává nové složitosti a výhrady. Tak funguje věda – eliminací „falešných poplachů“. Co když selže spektrální analýza? Co když je metan na Marsu jen lokální anomálie? Co když jsou struktury, které vypadají jako bakterie, jen hrou přírody? Všechny pochybnosti nelze zcela vyloučit.

Je docela možné, že se ve Vesmíru neustále objevují ohniska života – tu a tam. A my s našimi teleskopy a spektrometry se na rande vždy opozdíme. Nebo naopak přijíždíme příliš brzy. Pokud ale věříte v Koperníkovu zásadu, která říká, že Vesmír jako celek je homogenní a pozemské procesy musí probíhat někde jinde, dříve nebo později se protneme. Je to otázka času a technologie.