Лестница жизни

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 обнаруженным 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 обнаружения жизни.

Каковы признаки ее существования? Чтобы ответить на этот вопрос, команда астробиологов из НАСА разработала «Лестницу обнаружения жизни», 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», — сказал 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 — 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 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 был создан жизнью», — 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, основываясь на опыте, полученном при поисках жизни на Марсе, 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.