Võib-olla on täna Maa peal elavatel inimestel määratud välja selgitada vastus ühele kõige iidsemale inimkonda huvitavale küsimusele: kas oleme universumis üksi?
Niipea kui Alaska ühe järve jäämäe veealusele küljele haakuv maastiku robot saab signaali NASA Californias Pasadenas asuva Reaktiivlennuki laborist, vilgub sellel prožektor. "See toimis!" - hüüatab insener John Leicty, kes on jääl telgis kallistanud. Tõenäoliselt ei saa seda sündmust nimetada tehnoloogias suureks sammuks, kuid esimese sammuna teise planeedi kauge satelliidi uurimise teel ta seda teeb.
Mehhikos üle seitsme tuhande kilomeetri lõunasse rändab geomikrobioloog Penelope Boston põlvini vees läbi koopa läbimatu pimeduse. Sarnaselt teiste tema rühma teadlastega tõmbas Boston võimsa respiraatori ja vedas õhupurki, et mitte mürgitada grottidesse imbuvaid vesiniksulfiidi ja süsinikmonooksiidi ning tema saapaid pesev maa-alune voog kannab väävelhapet. Järsku valgustab Bostoni taskulambikiir pika poolläbipaistva vedeliku tilka, mis voolab koopa poorsest paekiviseinast. "Kas pole armas?" Ta hüüatab.
Võib-olla on külmunud Arktika järves ja mürgiste aurudega täidetud troopilises koopas võimalik leida vihjeid, mis aitavad vastata ühele Maa kõige raskemini lahendatavale ja iidsele küsimusele: kas Marsil on elu? (Noh, või vähemalt kuskil väljaspool meie planeeti?) Teiste maailmade elu, olgu see siis meie päikesesüsteemis või teiste tähtede lähedal, võib varitseda terveid ookeane katva jää all, nagu näiteks Jupiteri kuul Europal või tihedalt suletud gaasiga täidetud koopad, mida on Marsil tõenäoliselt palju. Kui õpid tuvastama ja tuvastama eluvorme, mis arenevad Maa sarnastes tingimustes, on väljaspool seda lihtsam midagi sarnast leida.
Raske öelda, millisel hetkel pöördus elu otsimine tähtede hulgast ulmest teaduseks, kuid üks võtmesündmusi oli teadlaste kohtumine 1961. aasta novembris. Selle korraldas noor raadioastronoom Frank Drake, keda paelus idee leida tulnukate päritolu raadiolained.
"Toona," meenutab Drake, kes on praegu 84-aastane, "maavälise luure otsimine [Otsing maavälisele intelligentsile - SETI] oli omamoodi tabu." Kuid oma labori direktori toel viis Frank kokku mitu astronoomi, keemikut, bioloogi ja inseneri, et arutada küsimusi, millega astrobioloogia - maavälise elu teadus - täna tegeleb.
Drake soovis, et kolleegid annaksid talle nõu, kui arukas oleks pühendada märkimisväärne raadioteleskoobi aeg tulnukate raadiosaate kuulamisele ja milline viis maavälise elu leidmiseks võiks olla kõige lootustandvam. Teda huvitas ka see, kui palju tsivilisatsioone meie galaktikas Linnutee võib olla ja enne külaliste saabumist kirjutas Frank tahvlile võrrandi.
Reklaamvideo:
See nüüd kuulus Drake'i võrrand määrab tsivilisatsioonide arvu, mida me suudame tuvastada, tuginedes Linnutee tähtede tekkimise kiirusele, mis on korrutatud planeetidega tähtede osaga, seejärel ühe tähesüsteemi eluks sobivate tingimustega planeetide keskmise arvuga (planeedid peavad olema sama suured umbes Maa suurusest ja viibida selle tähe elamiskõlblikus tsoonis), seejärel planeetide ossa, kus elu võiks tekkida, ja nende osani, kus mõistus võiks ilmneda, ja lõpuks nende osani, kus intelligentsed eluvormid on võimelised saavutama sellise arengutasemega äratuntavate raadiosignaalide saatmiseks ja keskmise aja jooksul, mille jooksul sellised tsivilisatsioonid neid jätkuvalt saadavad või isegi eksisteerivad.
Kui sellised ühiskonnad kalduvad tuumasõjas ennast hävitama alles paar aastakümmet pärast raadio leiutamist, on nende arv tõenäoliselt igal ajahetkel väga väike.
Võrrand on suurepärane, välja arvatud üks vastuolu. Kellelgi polnud isegi ähmaset ettekujutust sellest, millega kõik need murdosad ja arvud võrduvad, välja arvatud kõige esimene muutuja, päikesega sarnanevate tähtede tekkekiirus. Kõik muu oli puhas aim. Muidugi, kui kosmoses elu otsivad teadlased suudaksid tuvastada maavälise raadiosignaali, kaotaksid kõik need eeldused oma tähenduse. Kuid selle puudumisel pidid Drake'i võrrandi kõigi muutujate spetsialistid leidma nende täpsed väärtused - et teada saada, kui sageli on päikesetüüpi tähtedel planeete. Noh, või paljastage Maa päritolu saladus …
Möödus kolmandik sajandit, enne kui võrrandisse sai asendada isegi ligikaudsed väärtused. 1995. aastal avastasid Genfi ülikooli Michel Mayor ja Didier Kelo esimese planeedi teises päikeseklassi tähesüsteemis. See planeet - 51 Pegasi b, meist 50 valgusaasta kaugusel, on tohutu umbes pool Jupiteri suurune gaasiline pall; selle orbiit on tähele nii lähedal, et aasta sellel kestab vaid neli päeva ja temperatuur pinnal ületab tuhat Celsiuse kraadi.
Keegi isegi ei mõelnud, et elu võib tekkida sellistes põrgulikes oludes. Kuid isegi ühe eksoplaneedi avastamine oli juba tohutu edu. Järgmise aasta alguses leidis sel ajal San Francisco ülikoolis ja nüüd Berkeleys Jeffrey Marcy juhitud rühm teise eksoplaneedi ja seejärel kolmanda ning tamm purunes. Täna tunnevad astronoomid peaaegu kahte tuhat kõige erinevamat eksoplaneeti - nii Jupiterist kui ka Maast väiksemad; veel mitu tuhat (enamik avastati ülitundliku Kepleri kosmoseteleskoobiga) ootavad avastuse kinnitamist.
Ükski kaugetest planeetidest pole Maa täpne koopia, kuid teadlased ei kahtle, et see leitakse lähitulevikus. Mitmete suuremate planeetide andmete põhjal on astronoomid hinnanud, et enam kui viiendikul päikesetüüpi tähtedest on elamiskõlblikud Maa-sarnased planeedid. Statistiline tõenäosus on, et lähim neist on 12 valgusaasta kaugusel - kosmiliste standardite järgi lähedal asuval tänaval.
See on julgustav. Viimastel aastatel on asustatud maailmakütid mõistnud, et pole üldse vaja piirduda nende otsingutega Päikesega sarnaste tähtedega. "Kui ma koolis käisin," meenutab Harvardi astronoom David Charbonneau, "öeldi meile, et Maa pöörleb kõige tavalisema keskmise tähe ümber. Kuid see pole nii. " Tegelikult on 70–80 protsenti Linnutee tähtedest väikesed, suhteliselt jahedad, nõrgad, punakad kehad - punased ja pruunid kääbused.
Kui maapealne planeet pöörleks sellise kääbuse ümber õigel kaugusel (tähele lähemale kui Maa, et mitte üle külmuda), võiksid sellel tekkida tingimused elu tekkimiseks ja arenguks. Pealegi ei pea planeet elamiskõlbulikuks olema Maa suurune. "Kui teid huvitab minu arvamus," ütleb Harvardi teine astronoom Dimitar Sasselov, "on ideaalne igasugune mass ühe kuni viie Maa vahel." Tundub, et elamiskõlblike tähesüsteemide mitmekesisus on palju rikkam kui Frank Drake ja tema konverentsil osalejad oleksid võinud oletada 1961. aastal.
Ja see pole veel kõik: selgub, et temperatuurierinevus ja keemiliste keskkondade mitmekesisus, milles ekstremofiilsed organismid (sõna otseses mõttes “ekstreemsete olude armastajad”) areneda saavad, on ka laiemad, kui pool sajandit tagasi oleks võinud arvata. 1970. aastatel avastasid okeanograafid, sealhulgas National Geographic Society sponsoreeritud Robert Ballard, ookeani põhjast ülikuumad allikad - mustad suitsetajad, mille lähedal on rikkalikke bakterikooslusi.
Mikroobid, mis toituvad vesiniksulfiidist ja muudest keemilistest ühenditest, on omakorda toiduks keerukamatele organismidele. Lisaks on teadlased leidnud eluvorme, mis arenevad maismaal asuvates geisrites, sadade meetrite paksuse Antarktika jääkihi alla peidetud jäistes järvedes, kõrge happesuse, leeliselisuse või radioaktiivsuse tingimustes, soolakristallides ja isegi maakera sügavates kivimite mikropraodes. … "Meie planeedil on need kitsaste niššide asukad," ütleb Lisa Kaltenegger, kes töötab osalise tööajaga Harvardis ja Max Plancki astronoomiainstituudis Heidelbergis Saksamaal. "Siiski on lihtne ette kujutada, et teistel planeetidel võivad need domineerida."
Ainus tegur, ilma milleta bioloogide sõnul elu, nagu me seda teame, ei saa olla, on vedel vesi - võimas lahusti, mis on võimeline toita toitaineid kõikidesse kehaosadesse. Mis puutub meie päikesesüsteemi, siis pärast planeetidevahelise jaama Mariner 9 ekspeditsiooni Marsile 1971. aastal teame, et kunagi voolasid punase planeedi pinnal veevoolud. Võib-olla eksisteeris seal ka elu, vähemalt mikroorganismid - ja on võimalik, et üks neist võiks planeedi pinna all vedelas keskkonnas ellu jääda.
Jupiteri kuu Europa suhteliselt noorel jääpinnal on nähtavad praod, mis näitavad, et jää all lainetab ookean. Päikesest umbes 800 miljoni kilomeetri kaugusel peaks vesi külmuma, kuid Euroopas tekivad Jupiteri ja mitmete teiste tema satelliitide mõjul pidevalt loodete nähtused, mille tõttu eraldub soojus ja jääkihi all olev vesi jääb vedelaks. Teoreetiliselt võib ka seal elu eksisteerida.
2005. aastal avastas NASA planeetidevaheline sõiduk Cassini veel ühe Jupiteri kuu Enceladuse pinnalt vesigeisrid; Cassini selle aasta aprillis läbi viidud uuringud kinnitasid sellel kuul maa-aluste veeallikate olemasolu. Kuid teadlased ei tea veel, kui palju vett Enceladuse jääkate varjab, ega ka seda, kui kaua on vesi vedelas olekus elu hällina. Titanil, Saturni suurimal kuul, on jõgesid ja järvi ning vihma sajab. Kuid see pole vesi, vaid vedelad süsivesinikud nagu metaan ja etaan. Võib-olla on seal elu, kuid seda on väga raske ette kujutada.
Marss sarnaneb palju rohkem Maaga ja talle palju lähemal kui kõik need kauged satelliidid. Ja igalt uuelt laskuvalt sõidukilt ootame uudiseid sealse elu avastamisest. Ja nüüd uurib NASA uudishimu sõitja Gale Craterit, kus miljardeid aastaid tagasi asus hiiglaslik järv, oludes, kus setete keemilise koostise järgi otsustades olid mikroobide olemasolu soodsad.
Muidugi pole Mehhiko koobas Marss ja Alaska põhjaosas asuv järv pole Euroopa. Kuid just maavälise elu otsimine viis NASA astrobioloog Kevin Handi ja tema meeskonna liikmed, sealhulgas John Lakety Alaskal asuva Sukoki järve äärde. Ja sellepärast ronib Penelope Boston koos kolleegidega korduvalt Mehhiko Tapihulapa linna lähedusse mürgisesse Cueva de Villa Luzisse.
Astrobioloog Kevin Hand valmistub Alaskal Sukoki järve jää all roboti laskmiseks.
Seal ja seal katsetavad teadlased uusi tehnoloogiaid elu leidmiseks tingimustes, mis on vähemalt osaliselt sarnased tingimustele, kus kosmosesondid võivad sattuda. Eelkõige otsivad nad "elu jälgi" - geoloogilisi või keemilisi märke, mis viitavad selle olemasolule kas nüüd või varem.
Võtame näiteks Mehhiko koopa. Orbiidid on saanud teavet selle kohta, et Marsil on õõnsusi. Mis oleks, kui mikroorganismid jääksid ellu pärast seda, kui planeet umbes kolm miljardit aastat tagasi oma atmosfääri ja vee pinnalt kaotas? Marsi koobaste asukad peaksid leidma muu energiaallika kui päikesevalgus, täpselt nagu tilk lima, mis Bostoni rõõmustas. Teadlased nimetavad neid ebameeldivaid triipe analoogiliselt stalaktiitidega snotititeks. [Vene keeles võib see termin kõlada kui "kärsakas". - umbes tõlkija.] Koobas on neid tuhandeid, sentimeetrist kuni poole meetrini ja nad näivad ebameeldivad. Tegelikult on see biokile - mikroobide kooslus, mis moodustab viskoosse, viskoosse mulli.
"Snotiteid tekitavad mikroorganismid on kemotroofid," selgitab Boston. "Nad oksüdeerivad vesiniksulfiidi, mis on ainus neile kättesaadav energiaallikas, ja vabastavad selle lima." Snotiidid on vaid üks kohalikest mikroorganismide kooslustest. New Mexico mäe- ja tehnoloogiainstituudi ning rahvuslike koobaste ja karsti uurimisinstituudi teadlane Boston ütleb: „Koobas on kümmekond sellist kogukonda. Mõlemal on väga eristav välimus. Igaüks neist on sisse ehitatud erinevasse toitumissüsteemi. " Üks neist kooslustest on eriti huvitav: see ei moodusta tilke ega mullid, vaid katab koopa seinad laikude ja joonte mustritega, mis on sarnased hieroglüüfidele.
Astrobioloogid nimetasid neid mustreid biovermideks, sõnast "vermicule" - lokkidest valmistatud ornamentiks. Selgub, et sellised mustrid "joonistavad" mitte ainult koobaste võlvides elavaid mikroorganisme. "Sellised rajad ilmuvad paljudes kohtades, kus toitumist on vähe," ütleb Baylori ülikooli insener ja pildisüsteemide spetsialist Keith Schubert, kes sõitis Cueva de Villa Luzisse koopasse pikaajaliseks jälgimiseks kaamerate seadistamiseks. … - rohu ja puude juured loovad biovermid ka kuivades piirkondades; sama juhtub ka siis, kui kõrbemullad tekivad bakterikoosluste ja samblike mõjul."
Tänapäeval on astrobioloogide otsitud elujäljed peamiselt gaasid, näiteks hapnik, mida Maa elusorganismid eraldavad. Hapnikuühendused võivad aga olla vaid üks paljudest eluvormidest. "Minu jaoks," ütleb Penelope Boston, "on biovermid huvitavad, sest vaatamata erinevale manifestatsiooni ulatusele ja olemusele on need mustrid kõikjal väga sarnased."
Boston ja Schubert usuvad, et lihtsate arengureeglite ja võitluse ressursside pärast tinginud biovermide tekkimine võib olla kogu Universumile iseloomuliku elu näitaja. Pealegi püsivad biovermid ka pärast mikroobikoosluste endi surma. "Kui rändur leiab Marsi koopa võlvidest midagi sellist," ütleb Schubert, "on kohe selge, kuhu keskenduda."
Värisevad teadlased ja insenerid töötavad Sukoki järve ääres sarnase eesmärgiga. Üks järve uuritud aladest asub kolme väikese telgi laagri kõrval, mille nad nimetasid "NASAville'iks", teine - ühe telgiga - umbes kilomeetri kaugusel. Kuna järve põhjas vabanenud metaanimullid segavad vett, tekivad sellele polüniad ja selleks, et mootorsaaniga ühest laagrist teise jõuda, peate läbima ringikujulise tee - muidu ei lange kaua jääst läbi.
Tänu metaanile 2009. aastal juhtisid teadlased kõigepealt tähelepanu Sukokile ja teistele Alaska lähedal asuvatele järvedele. See gaas eraldub metaani moodustavate bakterite poolt, lagundades orgaanilisi aineid ja on seega üks elumärkidest, mida astrobioloogid suudavad avastada. Metaan eraldub aga näiteks vulkaanipursete ajal, mis moodustuvad looduslikult nii hiidplaneetide nagu Jupiter atmosfääris kui ka Saturni kuu Titani atmosfääris. Seetõttu on teadlaste jaoks oluline eristada metaani bioloogilistest allikatest ja metaani mitte-bioloogilistest allikatest. Kui uurimisobjektiks on jääga kaetud Euroopa, nagu Kevin Handilgi, pole Sukoki järv kaugeltki kõige halvem koht ettevalmistamiseks.
Noorte avastajate riikliku geograafilise toetuse omanik Hand toetab ühel põhjusel Marsi kohal Euroopat. "Oletame," ütleb ta, "me läheme Marsile ja leiame selle pinna alt elusorganisme ning neil on DNA nagu Maal. See võib tähendada, et DNA on universaalne elu molekul ja see on väga tõenäoline. Kuid see võib tähendada ka seda, et elul Maal ja Marsil on ühine päritolu."
Kindel on teada, et asteroidi mõjul Marsi pinnalt välja löönud kivimikillud jõudsid Maale ja langesid meteoriitidena. Tõenäoliselt ja maismaakivide killud jõudsid Marsile. Kui nende kosmoserändurite sees oleks elus mikroorganisme, kes saaksid teekonna üle elada, sünnitaksid nad elu planeedil, kuhu nad "maandusid". "Kui selgub, et Marsi elu põhineb DNA-l," ütleb Hand, "siis on meil raske kindlaks teha, kas see tekkis Maast sõltumatult." Siin asub Euroopa meist palju kaugemal. Kui seal leidub elu, näitab see selle iseseisvat päritolu - isegi koos DNA-ga.
Euroopas on kahtlemata elutingimused: rohkelt vett ja ookeani põhjas võivad olla kuumaveeallikad, mis võivad varustada mikroelemente. Komeedid langevad mõnikord Euroopale, mis sisaldab orgaanilist ainet, mis aitab samuti kaasa elu arengule. Seetõttu tundub idee ekspeditsioonist sellele Jupiteri kuule väga atraktiivne.
Europa lõhenenud jääkihi all, mida näeme sellel kosmoseaparaadi Galileo pildil, asub ookean, kus on kõik eluks vajalikud tingimused.
Kahjuks peeti kosmoseaparaadi laskmist USA riikliku uurimisnõukogu hinnangul 4,7 miljardi dollarini, ehkki teaduslikult põhjendatud, liiga kulukaks. Jet Propulsion Laboratory meeskond Robert Pappalardo juhtimisel naasis kavandite juurde ja töötas välja uue projekti: Europa Clipper tiirleb pigem Jupiteri kui Euroopa ümber, mis kulutaks vähem kütust ja säästaks raha; samal ajal läheneb see Euroopale 45 korda, et teadlased saaksid näha selle pinda ja määrata atmosfääri keemilist koostist ning kaudselt ka ookeani.
Pappalardo ütles, et uus projekt läheb maksma vähem kui 2 miljardit dollarit. "Kui see idee heaks kiidetakse," ütleb ta, "võiksime selle käivitada 2020. aastate alguses või keskel." Kanderakett Atlas V aitab selle kuue aasta pärast Euroopasse jõuda ja kui uus stardisüsteem, mida NASA praegu välja töötab, on seotud vaid 2,7 aastaga.
NASA reaktiivmootorite laboris uurivad teadlased sondi, mis sarnaneb sellega, mis peagi suudab tungida Jupiteri kuu Europa jääle.
Tõenäoliselt ei õnnestu Clipperil Euroopast elu leida, kuid ta kogub andmeid järgmise ekspeditsiooni, juba laskumissõiduki õigustamiseks, mis võtab jääproove ja uurib selle keemilist koostist, nagu seda tegid roverid. Lisaks selgitab Clipper välja parimad maandumiskohad. Järgmine samm pärast maandurit - saata sond Euroopasse ookeani uurima - võib olla palju keerulisem: kõik sõltub jääkatte paksusest. Teadlased pakuvad ka varukoopiat: uurida järve, mis võib olla jääpinna lähedal. "Kui meie sukelduja on lõpuks sündinud," ütleb Hand, "on see Homo sapiens võrreldes Australopithecusega, mida Alaskal katsetame."
Sukoki järvel katsetatav seade roomab mööda 30-sentimeetrise jäähalli alakülge, pugedes vastu seda ning selle andurid mõõdavad temperatuuri, soolsuse ja happesuse taset ning muid veeparameetreid. Elusorganisme ta siiski otseselt ei otsi - see on teisel pool järve töötavate teadlaste ülesanne. Üks on John Priscu Montana ülikoolist, kes eelmisel aastal avastas elavad bakterid Williansi järvest, 800 meetrit Lääne-Antarktika jääkilbi alt. Koos Nevadas Renos asuva Reno kõrbeuuringute instituudi geobioloog Alison Murrayga uurib Priscu, millised peavad olema elu toetamiseks külmavee tingimused ja kes seal elavad.
Sama kasulik kui meie planeedi välise elu olemuse mõistmiseks on ka ekstrofiilide uurimine, pakub see maaväliste saladuste lahti harutamiseks vaid maiseid vihjeid. Kuid peagi on meil Drake'i võrrandite puuduvate muutujate leidmiseks muid võimalusi: NASA on 2017. aastaks kavandanud teleskoobi algust - TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite ehk mööduvate eksoplaneetide uurimiseks mõeldud satelliit, st need, mis läbivad oma tähe ketta taustal). TESS mitte ainult ei otsi planeete meile lähimate tähtede lähedalt, vaid tuvastab ka nende atmosfääris olevad gaasijäljed, mis näitavad elu olemasolu. Kuigi vanamees Hubble lubas supermaal pilvede avastamist - GJ 1214b.
Elumärkide ja ekstremofiilide otsimise vaimustus viitab aga sellele, et kõigil planeetidel sisaldavad elusolendite molekulid süsinikku ja vesi toimib lahustina. See on täiesti vastuvõetav, kuna kogu meie galaktikas on süsinikku ja vett palju. Lisaks ei tea me lihtsalt, milliseid märke peaks otsima süsinikuvaba elu. "Kui lähtume oma otsingutest sellistest ruumidest, ei pruugi me üldse midagi leida," ütleb Dimitar Sasselov. "Peate ette kujutama vähemalt mõnda võimalikku alternatiivi ja mõistma, millele peate veel tähelepanu pöörama tulnukate õhkkonna uurimisel." Kujutage näiteks ette, et Maal valitseva süsinikuringe asemel on väävli tsükkel …
Nende poolfantastiliste projektide hulgas on idee, millega astrobioloogia sai alguse pool sajandit tagasi, täiesti kadunud. Frank Drake, ehkki ametlikult pensionile jäänud, jätkab maaväliste signaalide otsimist - otsing, mis õnnestumise korral varjutab kõik muu. Hoolimata asjaolust, et SETI rahastamine on peaaegu lõppenud, on Drake uue projekti suhtes vaimustuses - otsib raadiosignaalide asemel maaväliste tsivilisatsioonide kiiratud valgussähvatusi. "Peame proovima kõiki võimalusi," ütleb ta, "kuna meil pole aimugi, mida ja kuidas välismaalased tegelikult teevad."
National Geographic 2014. aasta juuli
