Popołudnie 7 sierpnia 1996 roku nie jest czasem, który utkwił w pamięci wielu osób. Gdyby sprawy potoczyły się inaczej, mogłoby to pozostać w naszej powszechnej pamięci. O godzinie 13:15 prezydent USA Bill Clinton wszedł na zieloną Południową Łąkę Białego Domu, aby mówić o możliwym odkryciu życia w meteorycie marsjańskim. „Jeśli to odkrycie zostanie potwierdzone, z pewnością będzie to jedno z najbardziej zdumiewających spostrzeżeń na temat naszego wszechświata, jakie kiedykolwiek odkryła nauka,” powiedział.
Ale tak się nie stało: dołączył on do listy niejednoznacznych twierdzeń na temat życia pozaziemskiego. Nie musimy wracać aż do lat 90., by znaleźć podobne twierdzenia – zaledwie kilka lat temu odkrycie gazu fosfinowego w atmosferze Wenus wzbudziło entuzjazm naukowców. A w 2017 roku Avi Loeb z Uniwersytetu Harvarda powiedział, że obiekt międzygwiezdny ʻOumuamua był fragmentem technologii obcej cywilizacji.
Z wieloma nowymi misjami gotowymi do przekazania danych z obcych światów, tempo tych potencjalnych odkryć jest prawdopodobnie przyspieszone. Jakie zatem pytania powinniśmy zadawać sami sobie, gdy nieuchronnie pojawią się pozorne dowody na życie pozaziemskie? W tym przewodniku przejdziemy przez najbardziej prawdopodobne sposoby, w jakie może się ono najpierw ujawnić, od słabych sygnatur chemicznych po skamieniałości mikroorganizmów. Konceptualizujemy go jako naukową weryfikację – skradankę naukową, w skali przesuwnej, pokazującą, jak blisko różne scenariusze przynoszące dowody na istnienie życia pozaziemskiego zbliżają się, gdy następne nagłówki obwieścą, że nie jesteśmy sami.
Scenariusz 1: Wykrywane są biosygnatury w atmosferze odległej egzoplanety
Wybuchają informacje, że planeta oddalona o lata świetlne od Ziemi ma atmosferę, która zdaje się przesiąknięta gazami, które kojarzymy z życiem. Nagłówki donoszą o „świecie zdatnym do zamieszkania”, a Internet szaleje. Ale co powinniśmy sądzić o takim oświadczeniu?
Jest to jedno z najbardziej prawdopodobnych sposobów, w jaki możemy najpierw dostrzec oznaki życia pozaziemskiego – nie poprzez małe zielone ludziki, ale za pośrednictwem charakterystycznych molekuł w powietrzu. Na Ziemi życie zasadniczo zmieniło atmosferę: mikroorganizmy, rośliny i ludzie pozostawiają ślady chemiczne. Jeśli prawda jest taka sama gdzie indziej, teleskopy skierowane na egzoplanety mogą wyodrębnić promieniowanie absorbowane i emitowane przez gazy wydychane przez organizmy obcego życia obecne w atmosferach tych egzoplanet.
Niektóre gazy są bardziej sugestywne niż inne. Dwutlenek węgla i para wodna, na przykład, mogą pochodzić zarówno z procesów biologicznych, jak i geologicznych. Inne, znane jako biosygnatury, są trudniejsze do wyjaśnienia bez obecności życia. Jednak zidentyfikowanie ich – i udowodnienie, że faktycznie wskazują na biologię – jest trudniejsze niż się wydaje.
Weźmy chociażby K2-18b, planetę oddaloną o około 120 lat świetlnych od nas. W 2023 roku Nikku Madhusudhan z Uniwersytetu Cambridge i jego zespół odkryli wstępne oznaki siarkowodoru dimetylu (DMS) w danych z Teleskopu Przestrzeni Jamesa Webba (JWST). Na Ziemi DMS jest produkowany tylko przez fitoplankton morski i bakterie.
Madhusudhan znalazł również drugi, podobny gaz, dimetyl disulfid (DMDS), w danych z innego instrumentu, wspierając pierwotne wyniki jego zespołu. W tym roku praca odnalazła podobne, choć nieco słabsze, dowody na DMS, również za pośrednictwem JWST. „To wciąż nie jest poziom, na który czekaliśmy w celu potwierdzenia solidnego odkrycia,” mówi Madhusudhan. „Ale sygnał wzrósł, więc idziemy we właściwym kierunku. Potrzebujemy więcej danych.”
Madhusudhan jest optymistyczny. „Widzimy wstępne oznaki molekuł, które zostały przewidziane jako biomarkery znacznie przed obserwacjami, i to jest istotny punkt,” mówi.
Inni twierdzą, że dane takie jak te są zbyt słabe, by poprzeć twierdzenie o życiu. Andrew Rushby z Uniwersytetu Londyńskiego Birkbeck buduje modele atmosferyczne, aby przetestować, jak wiarygodne są takie wykrycia. Jeden z jego studentów, Ruohan Liu, obecnie bada alternatywne wyjaśnienia dla wyników Madhusudhana. Na przykład wielu naukowców zakłada, że K2-18b ma ciekłą wodę, co czyni procesy biologiczne bardziej prawdopodobnymi, ale ostatecznie może okazać się nieprawdziwe. „Może to bardziej przypominać minineptune,” mówi Rushby, zauważając, że planeta bogata w gazy może również produkować te same spektra.
Rushby i jego koledzy zaproponowali nawet ramy oceny potencjalnych sygnałów życia opartej na prawdopodobieństwie. Zamiast tylko zadawać pytanie „Czy życie mógłoby to zrobić?”, pytają „Co jeszcze mogłoby to zrobić?”, ważąc różne wyjaśnienia według prawdopodobieństwa i kontekstu. Obejmuje to temperaturę planety, równowagę chemiczną i rodzaj gwiazdy, wokół której krąży.
Madhusudhan uznaje potrzebę ostrożności, ale odrzuca ideę, że sygnały gazowe zawsze są niewystarczające do dowiedzenia, że życie pozaziemskie istnieje. Traktowanie życia jako nadzwyczajnego twierdzenia wymagającego nadzwyczajnych dowodów wynika z ludzkiej uprzedzoności, twierdzi. W końcu, jak różnią się twierdzenia o życiu od tych o obiektach astrofizycznych, których nie możemy widzieć bezpośrednio? „Jak wiemy, że jest czarna dziura w centrum naszej galaktyki?” – pyta.
Ostatecznie żadne pojedyncze obserwacje nie mają dużej szansy na zdecydowane potwierdzenie istnienia życia. Dowód, jeśli istnieje, będzie pojawiał się stopniowo, a mamy niektóre wytyczne dotyczące tego, jak taki proces mógłby przebiegać (patrz „Siedem kroków do potwierdzenia, że istnieje życie pozaziemskie”, poniżej).
Aby zbudować naprawdę przekonujący przypadek z gorącego powietrza, Rushby twierdzi, że wykrycie większej ilości gazów produkowanych biologicznie z tej samej egzoplanety może wzmocnić wyniki, wskazując tlen i metan jako kluczowe. I będziemy potrzebowali kilku obserwacji, dodaje: „Im więcej niezależnych linii dowodu będziemy mieć, tym lepiej będziemy mogli wykluczyć systematyczne problemy, takie jak problemy z konkretnym teleskopem, które mogą nas mylić”.
Zatem jeśli w niedalekiej przyszłości atmosfera egzoplanety podgrzeje Internet, zachowaj zimną krew. Kilka zapachów czegoś podejrzanego w powietrzu jeszcze nie oznacza, że życie jest tam gdzieś. Ale oznacza, że warto zajrzeć uważniej.
Potencjał wykrycia życia pozaziemskiego: 1/10.
Scenariusz 2: Próbki wody ze znad oceanu lodówkowej księżyca zawierają cząsteczki biologiczne
W ciągu najbliższych 50 lat ludzkość prawdopodobnie będzie świadkiem swojej pierwszej misji zwiadowczej na księżyc Jowisza, Europie, lub księżycu Saturna, Enceladusie. Te lodowe światy są specjalne dla naukowców, bo skrywają rozległe podziemne oceany pod swoimi zamrożonymi skorupami, potencjalnie bulgoczące życiem. Jest też energia – wodór cząsteczkowy utworzony, gdy skały i woda oddziałują, mogłyby karmić obce mikroby tak samo, jak na Ziemi. Łazik uzbrojony w wiertło mógłby przy pomocy próżni pobierać próbki wody i potencjalnie zaniósłby je z powrotem na Ziemię.
Patrząc w mikroskop, moglibyśmy wtedy widzieć nieznane stworzenia pływające w naszych szalkach Petriego – idealnie takie, które wykluczają możliwość zanieczyszczenia.
Ale podróże w jedną i drugą stronę nie są łatwe. Nasza najnowsza misja, Łazik Lodowych Księżyców Jowisza, zajmie osiem lat na dotarcie do Europy. Więc co by było, gdybyśmy nie musieli przywozić próbki z lodowej planety? Co, jeśli byłoby możliwe wykrycie życia na miejscu?
To właśnie próbują zrobić Nozair Khawaja z Wolnego Uniwersytetu w Berlinie. On i jego współpracownicy projektują instrument dla nadchodzącej misji Europa Clipper NASA. Opiera się on na wcześniejszych pracach: w 2018 roku Khawaja i jego zespół ogłosili odkrycie pierwszych na świecie olbrzymich i bardzo złożonych związków organicznych w kominach Enceladusa.
Nie byli w stanie dokładnie określić, czym były te cząsteczki, ale wydawało się, że mają strukturę okrągłą, z azotem, tlenem i łańcuchami węglowodorów.
„Kiedy to połączyliśmy, pojawiły się potencjalne związki kandydujące. I jeden z nich jest podobny do kwasu humusowego,” mówi, odnosząc się do substancji organicznej w glebie Ziemi, która przywiązuje się do substancji odżywczych i pomaga karmić mikroby.
Jest jednak haczyk: niektóre związki organiczne mogą również powstawać, gdy lód jest napromieniowany promieniowaniem, a powierzchnia Enceladusa dostaje ich pod dostatkiem. Cząsteczki mogą mieć charakter biologiczny, albo po prostu stanowić szum chemiczny, choć najnowsze prace Khawaja sugerują, że prawdopodobnie nie są to te ostatnie, ponieważ pochodzą one z wnętrza księżyca, które jest chronione przed promieniowaniem.
Nie jest jasne, czy Europa ma aktywne kominde podobnie jak Enceladus, ale jeśli tak, statek kosmiczny Europa Clipper będzie przez nie przelatywał. Jeśli nie, zbliży się on do obszarów, gdzie mikrometeoroidy kłują w lód i unoszą zakopany materiał z dołu. Tym razem na pokładzie będą bardziej wrażliwe instrumenty. Zespół Khawaji projektuje je tak, aby wykrywały kombinacje aminokwasów i kwasów tłuszczowych pokazujących zgodność chiralności – w zasadzie, orientację lewo- lub prawoskrętności molekuły. W naturze życie ma tendencję do faworyzowania jednorękości ponad drugą, tworząc wzorce, które rzadko pojawiają się same z siebie. Wszystkie te sygnały, w połączeniu, byłyby dowodem na „potencjał życia”, mówi.
Staje przed nimi kolejne wyzwanie: prędkość. Poprzednie misje, jak Cassini, przemierzały kominy z Enceladusa z prędkością 18 kilometrów na sekundę, wielokrotnie szybciej niż kula, tempo, które może uszkodzić cząsteczki takie jak DNA. „Materiał może się rozpaść w komorach instrumentów i tym podobne,” mówi Andrew Coates z University College w Londynie. Ale Khawaja mówi, że Europa Clipper ma zamiar zmierzać z mniejszą prędkością, od 3 do 6 km/s. „Jest to prędkość, która według naszych eksperymentów, może dać nam całą cząsteczkę DNA nietkniętą, dodatkowo kilka fragmentów”.
Oczywiście, nawet po tym wszystkim, pozostałby nam tylko wstępny dowód na wykrycie życia, który warto byłoby potwierdzić dalszymi misjami.
Badania na Ziemi będą również kluczowe. Khawaja pracuje nad eksperymentem, aby określić, czy rdzeń księżyców lodowych mógłby wspierać życie i jak materiał z dołu może być wystrzeliwany w kominach, wzmacniając przyszłe ustalenia i formułując przewidywania, które moglibyśmy przetestować.
W takim razie, jeśli istnieje życie pod lądolodem, być może będziemy mieć pewne wskazówki już w ciągu dekady. Ale konferencja prasowa na trawniku Białego Domu? To może nadal być oddalone o 20 lat albo i 30 lat.
Potencjał wykrycia życia pozaziemskiego: 4/10.
Scenariusz 3: Odnajdujemy odcisk starożytnego życia w skałach z Marsa
W tej chwili kawałek Marsa czeka w szczelnym tytaniowym cylindrze na zakurzonej posadzce Krateru Jezero, po tym jak został umieszczony tam przez łazik Przezorność pod koniec 2024 roku. Ma zaledwie 6 cent
