За последние два десятилетия космические аппараты НАСА выявили множество потенциально пригодных для обитания миров. Как в Солнечной системе, так и за ее пределами. Роботы, работающие на Марсе, нашли там доказательства того, что озера и ручьи когда-то покрывали Красную планету, защищенную в те времена плотной атмосферой. При исследовании спутника Сатурна – Энцелада космический аппарат Кассини обнаружил струи воды, выбрасываемые из под ледяной коры спутника. Это говорит о том, что Энцелад обладает жидким океаном, в котором существуют гидротермальные источники. Подобные тем, что обнаружили в некоторых местах на морском дне Земли, где вода химически реагирует с породой. И там обнаружены живые организмы.
Предстоящая миссия Europa Clipper может произвести подобные исследования на луне Юпитера – Европе, где ученые заметили еще больше подобных выбросов. Некоторые из тысяч экзопланет, обнаруженных на орбитах вокруг других звезд, тоже могут иметь океаны.
Следующим шагом в изучении этих миров должно стать определение того, действительно ли они пригодны для жизни. И только потом следует искать там жизнь. К сожалению, в настоящее время не существует простого и универсального средства для ее обнаружения.
Каковы признаки ее существования? Чтобы ответить на этот вопрос, команда астробиологов из НАСА разработала «Лестницу обнаружения жизни». Это руководство для исследователей, в которой каждая ступенька является ключевым атрибутом возможной жизнедеятельности.
Лестничные биосигналы
«Лестница обнаружения жизни» содержит 15 функций, которые сообщество астробиологов предложило считать индикаторами жизни», – заявил Марк Невеу, ученый из НАСА и автор статьи. «Лестница» также описывает, как ученые должны измерять эти функции. И определять, действительно ли они являются свидетельством жизни.
Например, вся жизнь, которую мы знаем, требует наличия сложных органических молекул. И использует аминокислоты. Это две особенности, описанные в «Лестнице».
Но простое обнаружение таких молекул вовсе не означает, что они возникли в результате жизнедеятельности. «Многие из молекул, которые используются жизнью, могут быть сформированы и без ее участия», – говорит Мэри Войтек, старший научный сотрудник НАСА и соавтор статьи. Химические реакции на планете или комете тоже могут образовывать аминокислоты и другие органические молекулы.
Ученым нужно «выяснить, с этими оговорками, когда именно можно с уверенностью заявить, что исследуемый образец создала жизнь», – сказала Войтек.
Таким показателем, например, могут быть молекулы, найденные в уникальных пропорциях по сравнению с ожидаемыми уровнями в окружающей среде. «Наличие чего-то противоестественного в окружающей среде, является явным свидетельством присутствия жизни», – сказала Войтек.
«Жизнь нарушает равновесие химии. Некоторые органические молекулы определенной сложности могут быть созданы только живыми организмами. Иногда химическая сложность – результат биологии, для которой требуются энергия или ферменты».
Другие биосигналы включают пигменты и признаки метаболизма (например, отработанное тепло или соединения, выдыхаемые жизнью).
Понимание экологического контекста
Смогут ли ученые найти эти биосигналы, и как далеко от Земли это может произойти – следующий вопрос, сказала Войтек. Речь идет не только об эффективности инструментов. Но и об исключении загрязнения образцов молекулами, приносимыми с Земли. Ученым также необходимо будет учитывать и экологический контекст. Насколько хрупким является образец? Может ли проводимый анализ уничтожить образец? Повлияет ли новая среда на химическое изменение образца? Может ли жизнь перенести изменения условий, в которых существовал образец?
«Лестница» пытается дать ответы на многие острые вопросы астробиологии. Она основывается на опыте, полученном при поисках жизни на Марсе. А еще в самых старых породах Земли и в самых экстремальных местах на нашей планете. Как оказалось, более легкие измерения (нижние ступени) могут быть сложнее интерпретировать, чем ступени, находящиеся выше. Восхождение на «Лестницу» жизни потребует отработки технологий сложных измерений.
