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.
Комментарии: