В 2015 году тогдашний главный научный сотрудник НАСА Эллен Стофан заявила, что «я полагаю, что у нас будут сильные признаки жизни за пределами Земли в следующем десятилетии и определенные доказательства в ближайшие 10–20 лет». С учетом того, что запланированы многочисленные миссии по поиску доказательств жизни (прошлого и настоящего) на Марсе и во внешней Солнечной системе, вряд ли это представляется нереалистичной оценкой.
Но, конечно, найти свидетельство жизни - нелегкая задача. Помимо проблем, связанных с загрязнением, существуют также и риски, связанные с работой в экстремальных условиях - что, безусловно, будет связано с поиском жизни в Солнечной системе. Все эти проблемы были подняты на новой конференции FISO под названием «На пути к последовательному определению для обнаружения жизни», организованной Кристофером Карром из MIT.
Карр является научным сотрудником Департамента наук о Земле, атмосфере и планетах Массачусетского технологического института (EAPS) и научным сотрудником Департамента молекулярной биологии в Массачусетской больнице общего профиля. В течение почти 20 лет он посвятил себя изучению жизни и поиску ее на других планетах. Поэтому он также является главным научным исследователем (PI) инструмента «Поиск внеземных геномов» (SETG).
Во главе с доктором Марией Т. Зубер - профессором геофизики им. Э. А. Грисволда в Массачусетском технологическом институте и руководителем EAPS - междисциплинарная группа, стоящая за SETG, включает в себя исследователей и ученых из Массачусетского технологического института, Калифорнийского университета в Брауне, Арварда и Claremont Biosolutions. При поддержке НАСА команда SETG работает над созданием системы, которая может тестировать на месте на месте.
Представляя поиск внеземной жизни, Карр описал основной подход следующим образом:
«Мы могли бы искать жизнь, поскольку мы не знаем ее. Но я думаю, что важно начать с жизни в виде мы знаем это - чтобы извлечь как свойства жизни, так и особенности жизни, и подумать, следует ли нам искать жизнь такой, какой мы ее знаем, в контексте поиска жизни за пределами Земли ».
С этой целью команда SETG стремится использовать последние разработки в области биологических испытаний на месте для создания инструмента, который может использоваться роботизированными миссиями. Эти разработки включают создание портативных устройств для тестирования ДНК / РНК, таких как MinION, а также исследование биомолекулярного секвенсора. В 2016 году астронавт Кейт Рубин впервые продемонстрировала последовательность ДНК на Международной космической станции.
Опираясь на них, а также на предстоящую программу «Гены в космосе», которая позволит экипажам МКС собирать и анализировать образцы ДНК на месте, команда SETG стремится создать инструмент, который может изолировать, обнаруживать и классифицировать любые организмы на основе ДНК или РНК. во внеземных средах. В ходе этого процесса ученые смогут проверить гипотезу о том, что жизнь на Марсе и в других местах Солнечной системы (если она существует) связана с жизнью на Земле.
Чтобы разрушить эту гипотезу, широко распространена теория о том, что синтез сложных органических веществ, включая нуклеиновые основания и предшественники рибозы, произошел в начале истории Солнечной системы и происходил внутри Солнечной туманности, из которой образовались все планеты. Эти органические вещества могли затем доставляться кометами и метеоритами в несколько потенциально обитаемых зон в период поздней тяжелой бомбардировки.
Эта теория, известная как литопансермия, представляет собой небольшой поворот в идее о том, что жизнь распространяется по всему космосу кометами, астероидами и планетоидами (aka. Panspermia). В случае Земли и Марса доказательства того, что жизнь может быть связана, частично основаны на образцах метеоритов, которые, как известно, пришли на Землю с Красной планеты. Сами они были продуктом астероидов, поражающих Марс и поднимающих выброс, который в конечном итоге был захвачен Землей.
Исследуя такие места, как Марс, Европа и Энцелад, ученые также смогут использовать более прямой подход к поиску жизни. Как объяснил Карр:
«Есть пара основных подходов. Мы можем использовать косвенный подход, глядя на некоторые из недавно выявленных экзопланет. И есть надежда, что благодаря космическому телескопу Джеймса Уэбба и другим наземным телескопам и космическим телескопам мы сможем начать снимать атмосферы экзопланет гораздо более детально, чем это можно было бы охарактеризовать для этих экзопланет. ] назначить свидание. И это даст нам высокое качество, даст возможность взглянуть на множество различных потенциальных миров. Но это не позволит нам пойти туда. И у нас будут только косвенные доказательства, например, через атмосферные спектры ».
Марс, Европа и Энцелад предоставляют прямую возможность найти жизнь, так как все продемонстрировали условия, которые (или были) способствуют жизни. Принимая во внимание, что имеется достаточно доказательств того, что когда-то на Марсе была жидкая вода, Европа и Энцелад имеют подземные океаны и доказали свою геологическую активность. Следовательно, любая миссия в этих мирах будет поставлена задача найти правильные места, чтобы найти доказательства жизни.
На Марсе, отмечает Карр, все сводится к поиску мест, где есть круговорот воды, и, вероятно, потребует некоторого небольшого разболтания:
«Я думаю, что наш лучший выбор - получить доступ к недрам. И это очень сложно. Нам необходимо бурить или иным образом получать доступ к областям, находящимся ниже радиуса космического излучения, которое может уничтожить органическое вещество. И одна из возможностей - перейти на новые ударные кратеры. Эти ударные кратеры могут подвергать воздействию материал, который не подвергался радиационной обработке. И, возможно, регион, в который мы могли бы пойти, был бы где-то, где новый ударный кратер мог бы соединиться с более глубокой подземной сетью - где мы могли бы получить доступ к материалу, возможно, выходящему из недр. Я думаю, что это, вероятно, наш лучший выбор для поиска жизни на Марсе сегодня в данный момент. И одно место, которое мы могли бы посмотреть, было бы в пещерах; например, лавовая труба или какой-либо другой тип пещерной системы, которая может обеспечить защиту от ультрафиолетового излучения и, возможно, также обеспечить некоторый доступ к более глубоким областям на поверхности Марса ».
Что касается «океанических миров», таких как Энцелад, то поиск признаков жизни, вероятно, будет включать изучение вокруг его южной полярной области, где в прошлом наблюдались и изучались высокие струи воды. На Европе это, вероятно, будет связано с поиском «областей хаоса», точек, где могут быть взаимодействия между поверхностным льдом и внутренним океаном.
Изучение этих сред естественно представляет некоторые серьезные инженерные проблемы. Для начала, это потребовало бы обширной планетарной защиты, чтобы гарантировать, что загрязнение было предотвращено. Эти средства защиты также были бы необходимы, чтобы избежать ложных срабатываний. Нет ничего хуже, чем обнаружение штамма ДНК на другом астрономическом теле, только чтобы понять, что на самом деле это была чешуйка кожи, которая упала в сканер перед запуском!
И затем возникают трудности, связанные с управлением роботизированной миссией в экстремальных условиях. На Марсе всегда существует проблема солнечного излучения и пыльных бурь. Но на Европе существует дополнительная опасность, создаваемая интенсивной магнитной средой Юпитера. Изучение водяных перьев, исходящих от Энцелада, также очень сложно для орбитального корабля, который, скорее всего, пролетит мимо планеты в то время.
Но учитывая потенциал для научных прорывов, такая миссия вполне стоит своих болей. Это не только позволит астрономам проверить теории об эволюции и распределении жизни в нашей Солнечной системе, но также может способствовать развитию важнейших технологий исследования космоса и привести к серьезным коммерческим применениям.
Заглядывая в будущее, ожидается, что достижения в области синтетической биологии приведут к новым методам лечения заболеваний и способности к трехмерной печати биологических тканей (так называемая «биопечать»). Это также поможет обеспечить здоровье человека в космосе за счет снижения плотности костной ткани, атрофии мышц, а также снижения функций органов и иммунитета. И еще есть возможность выращивать организмы, специально предназначенные для жизни на других планетах (вы можете сказать, терраформирование?)
Вдобавок ко всему, способность проводить поиск жизни на других планетах Солнца на месте также дает ученым возможность ответить на животрепещущий вопрос, с которым они боролись десятилетиями. Короче говоря, универсальна ли углеродная жизнь? До сих пор любые попытки ответить на этот вопрос были в значительной степени теоретическими и включали «низко висящий фруктовый сорт» - где мы искали признаки жизни, какими мы ее знаем, используя в основном косвенные методы.
Находя примеры, которые исходят из окружающей среды, отличной от Земли, мы предпринимаем некоторые важные шаги в направлении подготовки к таким видам «близких встреч», которые могут происходить в будущем.
