Антарктические ледяные щиты. Изображение предоставлено NASA Нажмите для увеличения
Памела Конрад, астробиолог из Лаборатории реактивного движения НАСА, отправилась в путешествие по краям Земли, чтобы изучать жизнь. Конрад недавно появилась в трехмерном документальном фильме Джеймса Кэмерона «Чужие из глубины», где она и несколько других ученых исследовали странных существ, населяющих дно океана.
16 июня 2005 года Конрад выступил с лекцией под названием «Биполярный год: что мы можем узнать о поиске жизни на других планетах, работая в холодных пустынях».
В первой части этого отредактированного стенограммы Конрад описывает, какие признаки мы могли бы найти, чтобы увидеть, существует ли жизнь в чужой среде.
«В последние три года я участвовал в проекте с несколькими моими коллегами, который переносит нас в жаркие и холодные пустыни. Мы хотим наблюдать за сигнатурами жизни и посмотреть, сможем ли мы определить разницу между местами, где жизнь есть, а где нет. Причина, по которой мы отправляемся в пустыню, заключается в том, чтобы сократить количество смешанных переменных, которые вводятся всеми видами жизни. По сути, мы не хотим соскребать собачью корму, чтобы найти бактерии в грязи.
В прошлом году нам выпала честь поехать как в Арктику, так и в Антарктику. Итак, это мой биполярный год, и то, что мы там делали, имеет отношение к исследованию космоса, потому что, как в пустыне, условия на поверхности других планет очень суровые.
Мы смотрим на скалы, потому что, если жизнь была и уже ушла - другими словами, она мертва, или она настолько мертва, что окаменела и изменилась - вы можете найти это в записи рок.
Чтобы обнаружить жизнь где угодно, вам нужно уметь исследовать окружающую среду и находить измеримые подсказки. Если это не то, что вы можете определить в измеримых терминах, это не наука. Так что, по определению, мы как бы в дураках.
Одной из проблем является создание измеримых терминов, с помощью которых вы можете определить жизнь. Термины должны быть достаточно универсальными, чтобы не пропустить жизнь на другой планете, если бы она была не такой, как у нас здесь. У нас есть один образец: биосфера на Земле. Мы пытаемся использовать знания, которые у нас есть о жизни здесь, чтобы придумать эти термины, и поэтому мы пытаемся думать о жизни в самых общих описательных терминах, которые мы можем.
Мы ищем жизнь в местах, которые обитаемы; места, которые способны поддерживать жизнь. Но обитаемость трудно определить, потому что у нас есть только смутное представление о том, что делает среду обитаемой. В НАСА мы очень заинтересованы в поиске воды в качестве одного из аспектов обитаемости.
Вода так же важна для жизни в пустыне, как и для нас. После нового снегопада, когда камни нагреваются и растапливают лед, на поверхности скалы появляется цветение цианобактерий. Тем не менее, они способны поддерживать минимальное существование, когда осадков не так много.
Одной из причин замедления метаболизма зимой в Антарктике является то, что вода находится в твердой фазе и недоступна. Живые существа могут использовать лед только тогда, когда он тает и становится хорошим растворителем. Использование льда похоже на использование минерала в кристаллической фазе - когда он находится в твердой форме, вам нужно использовать некоторую энергию, чтобы разрушить эти связи, чтобы что-то с ним сделать. В Антарктиде есть организмы, в которых есть молекулы антифриза, рыбы, которые обладают молекулами, называемыми гликопротеинами. Когда в рыбе образуется ледяной кристалл, молекула схватывает ледяной кристалл, когда он начинает расти, и не дает ему расти в направлении, которое энергетически легче всего вырастить. Поскольку он не может расти, ледяной кристалл отдает призрак и превращается обратно в воду.
Помимо воды, мы думаем, что определенные виды химических элементов важны для жизни в других местах. Жизнь на Земле состоит из углерода, водорода, фосфора и нескольких других важных вещей, и нам нужен кислород в воздухе. Но на Земле есть микробы, которые дышат металлом, и им нет дела до кислорода.
Так что обитаемость действительно обитаема в глазах смотрящего. Когда вы определяете его, вам нужно подумать о самом широком наборе терминов, который вы можете использовать, чтобы охватить любую жизнь, которую вы можете себе представить. Окончательная оценка того, является ли место пригодным для обитания, конечно, состоит в том, чтобы видеть, населено ли оно.
Вы задаете один набор вопросов, если хотите знать: «Могу ли я организовать уборку здесь?» Вы можете задать другой набор вопросов, если хотите знать: «Кто-нибудь дома?» Но в основе всего этого, хотите ли вы жить там или просто посмотреть, есть ли у кого-нибудь дом, вы должны знать кое-что о районе. Вам еще предстоит провести все эксперименты, которые рассказывают вам о геофизических, минералогических и атмосферных свойствах планеты. Если вы ищете жизнь, у вас должно быть представление о том, что вы пытаетесь поддержать в этой среде.
Около 5 миллионов лет назад, из-за серии трещин, известных как Cerberus Fossae, вода стекала в результате катастрофического наводнения, собирая ее на площади 800 x 900 км и первоначально в среднем достигая 45 метров в глубину. Нажмите на изображение, чтобы увеличить. Кредит: ESA / Mars Express
Так что же является доказательством? Если вы хотите сказать, что что-то доказано, вы должны достичь определенного уровня консенсуса в научном сообществе, иначе ваши коллеги разорвут вас на кусочки в литературе. Конечно, полного консенсуса никогда не бывает: именно поэтому мы, противные ученые, бесконечно воюем друг с другом. Но мы должны по крайней мере придумать условия. Мы можем соглашаться или не соглашаться с теориями друг друга, но мы должны согласиться с условиями и измерениями.
Итак, какие измерения мы могли бы сделать, если бы искали жизнь? Разве планета выглядит иначе, если бы там была жизнь? Например, если вы пойдете на мою кухню после того, как я поел, вы можете увидеть тарелку или крошку. Это подсказка, что я был там. Есть подсказки и на планетарном уровне. Биомаркер - ключ, который говорит, что жизнь была там - может быть чем-то, что было создано жизнью. Ключ может быть химическим, потому что химические вещества составляют все. Я мешок с химикатами, точно так же, как этот подиум - мешок с химикатами. То, что есть химические вещества, и в какой пропорции друг к другу, и как они расположены в 3-D, это то, что отличает меня от этого. Это простой способ различать категории вещей.
Хиральность также является биомаркером. Что означает хиральность, так это то, что некоторые молекулы являются зеркальным отражением друг друга, а живые молекулы имеют тенденцию быть определенными руками. Когда речь идет о аминокислотах, которые являются составляющими белков, составляющих жизнь, живые существа любят использовать левую форму. И когда речь идет о сахаре, живые существа любят использовать правую форму. Есть исключения из них, но это общий случай.
Изотопы также могут быть биомаркером. Некоторые молекулы входят в различные изотопные ароматы, где некоторые немного тяжелее, чем другие. Живые вещи, такие как более легкое разнообразие, вероятно, потому что это энергетически дешевле в обработке.
Сложные полимеры также могут быть биомаркерами. Конечно, пластик - это сложный полимер. Снова мы сделали пластик. Так что все это различие между естественным и неестественным - если люди сделали это, оно все еще биогенное. Так что подумай об этом. Моя машина биосигнатура. Что за вид, я не уверен.
Если вы собираетесь определять жизнь в измеримых терминах, я бы хотел сделать ее по-настоящему простой. Вы можете определить жизнь по тому, из чего она сделана, или вы можете определить жизнь по тому, что она делает. Мне нравится определять жизнь по тому, из чего она состоит, потому что как только вы говорите слово «делает», вы говорите о процессе. Процесс - это то, что происходит во времени. Затем вы должны выяснить, какой должна быть частота дискретизации. Как часто вы должны выглядеть и сколько времени займет весь эксперимент? Процесс немного более проблематичен, потому что он требует времени, и вы можете ошибаться в том, как часто нужно искать, или как долго вы должны искать.
Процессы - создание материала, воспроизведение или развитие - могут происходить в разных временных масштабах. Так что, если вы смотрите только на процессы, и у вас есть два, которые сильно различаются по своим временным масштабам, вы не сможете провести один и тот же эксперимент, чтобы посмотреть на них обоих. Поэтому мне нравится смотреть на жизнь с точки зрения того, что это такое. Нельзя сказать, что мы не могли бы добавить немного материала, основанного на процессах, но когда вы смотрите на то, что такое жизнь, все становится просто очень быстро. Это уникальная химия, какие-то пропорциональные химические вещества, организованные каким-то образом, а «организованный каким-то образом» - это то, что я называю структурой.
Если бы я искал жизнь на другой планете или луне, я бы искал места, где могла бы произойти интересная химия, чтобы окончательная эволюция этой химии могла создать живую систему. Я бы подумал о таких местах, как Европа, где подо льдом есть океан. Я бы подумал о других местах, где существует лед, например, о кометах. Я бы подумал о Титане, луне Сатурна. Я бы подумал обо всех тех местах, где встречается интересная химия, потому что химия умна. Вы можете получить все виды интересных молекул.
Первоначальный источник: НАСА Астробиология
