Kā astrobiologi var atrast ārpuszemes dzīvi? Ikdienas dzīvē mums parasti nav problēmu pateikt, ka suns vai rožu zupa ir dzīva lieta, un klints nav. Filmas “Europa Report” klimatiskajā ainā mēs īsumā varam pateikt, ka daudzkārtainais radījums, kas atklāts peldēšanā Jupitera mēness okeānā Europa, ir dzīvs, sarežģīts un, iespējams, saprātīgs.
Bet, ja kaut kas nepeld, nestaigā, nemeklē vai nešķērso garām vērojamā kosmosa kuģa kameras, astrobiologi saskaras ar daudz smagāku darbu. Viņiem jāizstrādā testi, kas ļaus viņiem no kosmosa kuģa datiem secināt par svešu mikrobu klātbūtni. Viņiem jāspēj atpazīt fosilās pēdas pagātnes svešzemju dzīvē. Viņiem jāspēj noteikt, vai tālu planētu atmosfērā, kas riņķo ar citām zvaigznēm, ir nepazīstamu dzīvības formu indikatori. Viņiem ir vajadzīgi veidi, kā no dzīves īpašībām secināt dzīves klātbūtni. Dzīves definīcija viņiem pateiktu, kas ir šīs īpašības un kā tās meklēt. Šī ir pirmā no divu daļu sērijām, kas pēta to, kā mūsu dzīves jēdziens ietekmē ārpuszemes dzīves meklējumus.
Kas ir tas, kas atšķir dzīvas lietas? Gadsimtiem ilgi filozofi un zinātnieki ir meklējuši atbildi. Filozofs Aristotelis (384.-322. Gadā pirms mūsu ēras) veltīja daudz pūļu dzīvnieku sadalīšanai un dzīvo lietu izpētei. Viņš domāja, ka viņiem piemīt raksturīgas īpašas spējas, kas viņus atšķir no lietām, kuras nedzīvo. Renesanses laika filozofs Renē Dekarts (1596-1650), iedvesmojoties no sava laika mehāniskiem izgudrojumiem, uzskatīja, ka dzīvās lietas ir kā pulksteņrādītāja mašīnas, to īpašās spējas izriet no tā, kā tiek organizētas to daļas.
1944. gadā rakstīja fiziķis Ervīns Šrēdingers (1887–1961) Kas ir dzīve? Tajā viņš ierosināja, ka dzīves būtiskās parādības, ieskaitot to, kā vecāki nodod savas pazīmes saviem pēcnācējiem, varētu saprast, pētot dzīvo lietu fiziku un ķīmiju. Šrēdingera grāmata bija iedvesma molekulārās bioloģijas zinātnei.
Dzīvie organismi ir izgatavoti no lielām sarežģītām molekulām ar saistītu oglekļa atomu mugurkaulu. Molekulārie biologi spēja izskaidrot daudzas dzīvības funkcijas attiecībā uz šīm organiskajām molekulām un ķīmiskajām reakcijām, kas tām rodas, izšķīdinot šķidrā ūdenī. 1955. gadā Džeimss Vatsons un Fransiss Kriks atklāja dezoksiribonukleīnskābes (DNS) struktūru un parādīja, kā tā varētu būt iedzimtās informācijas noliktava, kas nodota vecākiem no vecākiem.
Kaut arī visi šie pētījumi un teorijas veidošana ir ievērojami uzlabojuši mūsu izpratni par dzīvi, tā nav devusi apmierinošu dzīves definīciju; definīcija, kas ļautu mums ticami atšķirt dzīvas lietas no lietām, kuru nav. Filozofs Edouards Maherijs 2012. gadā apgalvoja, ka vienotas dzīves definīcijas noformēšana ir neiespējama un bezjēdzīga. Astrobiologi pēc iespējas labāk izprot nepilnīgas definīcijas, kurām ir izņēmumi. Viņu meklēšanu nosaka mūsu zināšanas par dzīvības īpašībām uz Zemes; vienīgā dzīve, ko mēs šobrīd zinām.
Šeit, uz Zemes, dzīvām lietām ir atšķirīgs ķīmiskais sastāvs. Bez oglekļa elementiem ūdeņradis, slāpeklis, skābeklis, fosfors un sērs ir īpaši svarīgi lielajām organiskajām molekulām, kas veido sauszemes dzīvi. Ūdens ir nepieciešams šķīdinātājs. Tā kā mēs precīzi nezinām, kas vēl varētu būt iespējams, meklēšana ārpus zemes dzīvības parasti tiek pieņemta, ka tās ķīmiskais sastāvs būs līdzīgs dzīvības uz Zemes veidam.
Izmantojot šo pieņēmumu, astrobiologi piešķir lielu prioritāti ūdens meklēšanai uz citiem debess ķermeņiem. Kosmosa kuģa pierādījumi ir pierādījuši, ka Marsa virspusē kādreiz bija šķidra ūdens tilpnes. Šī ūdens vēstures un apjoma noteikšana ir Marsa izpētes galvenais mērķis. Astrobiologus satrauc pierādījumi par ūdens okeānu pazemes virsmām Jupitera mēness Europa, Saturna mēness Enceladus un, iespējams, arī uz citiem pavadoņiem vai punduru planētām. Kaut arī šķidrā ūdens klātbūtne nozīmē apstākļus, kas ir piemēroti Zemei līdzīgai dzīvei, tas nepierāda, ka šāda dzīvība pastāv vai kādreiz ir pastāvējusi.
Organiskās ķīmiskās vielas ir vajadzīgas Zemei līdzīgai dzīvei, taču, tāpat kā ūdenim, to klātbūtne neliecina par dzīvības esamību, jo organiskos materiālus var veidot arī nebioloģiski procesi. 1976. gadā NASA divi vikingu nolaišanās bija pirmie kosmosa kuģi, kas veica pilnībā veiksmīgus nosēšanās uz Marsa. Viņi nesa instrumentu; ko sauc par gāzu hromatogrāfa-masas spektrometru, kas pārbaudīja augsni organisko molekulu noteikšanai.
Pat bez dzīvības zinātnieki gaidīja, ka Marsa augsnē atradīs dažus organiskus materiālus. Organiskos materiālus, ko veido nebioloģiski procesi, atrod ogļhidrātu meteorītos, un dažiem no šiem meteorītiem vajadzēja būt nokritušiem uz Marsa. Viņi bija pārsteigti, ka neko neatrada. Tajā laikā organisko molekulu atrašana netika uzskatīta par lielu triecienu dzīvības iespējamībai uz Marsa.
2008. gadā NASA Fīniksas lidmašīna atklāja skaidrojumu, kāpēc Viking nekonstatēja organiskās molekulas. Ja tiek konstatēts, ka Marsa augsnē ir perhlorāti. Perhlorāti, kas satur skābekli un hloru, ir oksidētāji, kas var sadalīt organiskos materiālus. Kaut arī perhlorāti un organiskās molekulas varētu pastāvēt līdzās Marsa augsnē, zinātnieki secināja, ka Viking analīzes augsnes sildīšana perchlorātiem būtu iznīcinājusi visus tajā esošos organiskos materiālus. Galu galā Marsa augsnē varētu būt organiski materiāli.
Ziņu brīfingā 2014. gada decembrī NASA paziņoja, ka instrumentam, kas atrodas uz Curiosity Mars rover, pirmo reizi izdevies atklāt Marsā vienkāršas organiskas molekulas. Pētnieki uzskata, ka ir iespējams, ka atklātās molekulas var būt sarežģītāku organisko molekulu sabrukšanas produkti, kurus analīzes procesa laikā sadalīja perhlorāti.
Zemes dzīvības ķīmiskais sastāvs ir virzījis dzīvības pēdu meklēšanu arī Marsa meteorītos. 1996. gadā izmeklētāju grupa, kuru vadīja Deivids Makkejs no Džonsona kosmosa centra Hjūstonā, ziņoja par pierādījumiem, ka 1984. gadā Antarktīdā Alanā Hilsā atrastais Marsa meteorīts saturēja ķīmiskos un fiziskos pierādījumus par iepriekšējo Marsa dzīvi.
Kopš tā laika ir bijušas līdzīgas pretenzijas par citiem Marsa meteorītiem. Bet daudziem atklājumiem ir ierosināti nebioloģiski skaidrojumi, un viss jautājums joprojām ir iekļauts strīdos. Meteorīti līdz šim nav devuši tāda veida pierādījumus, kas nepieciešami, lai pierādītu ārpuszemes dzīvības esamību bez pamatotām šaubām.
Pēc Aristoteļa vairākuma zinātnieku izvēlas dzīvi definēt pēc tās spējām, nevis pēc sastāva. Otrajā daļā mēs izpētīsim, kā mūsu izpratne par dzīves spējām ir ietekmējusi ārpuszemes dzīves meklējumus.
Atsauces un turpmākā lasīšana:
N. Atkinsons (2009) Perhlorāti un ūdens potenciālajai videi uz Marsa, žurnāls Space.
S. A. Benners (2010), dzīves definēšana, Astrobioloģija, 10(10):1021-1030.
E. Mačerijs (2012), Kāpēc es pārstāju uztraukties par dzīves definīciju ... un kāpēc arī jums vajadzētu, Sintēze, 185:145-164.
L. J. Mix (2015), Aizstāvot dzīves definīcijas, Astrobioloģija, 15 (1), publicēts tiešsaistē pirms publicēšanas.
T. Reyes (2014) NASA Curiosity Rover nosaka metānu, Organics on Mars, Space Magazine.
S. Tirard, M. Morange un A. Lazcano, (2010), Dzīves definīcija: Nevēlamu zinātnisko centienu īsa vēsture, Astrobioloģija, 10(10):1003-1009.
Vai Viking Mars piezemētāji atrada dzīves pamatelementus? Trūkstošais gabals iedvesmo mīkla jaunu izskatu. Zinātniskās publikācijas Science Daily Featured Research 2010. gada 5. septembris
NASA rovers atrod aktīvo un seno organisko ķīmiju uz Marsa, Jet Propulsion laboratorijā, Kalifornijas Tehnoloģiju institūtā, News, 2014. gada 16. decembris.
Eiropa: Dzīves sastāvdaļas ?, Nacionālā aeronautikas un kosmosa pārvalde.
