Życie na wyciągnięcie ręki

Podczas konwencji instytutu SETI (Search for Extraterrestrial Intelligence Institute) w Mounrain View w Kaliforni Seth Shostak, najstarszy astronom pracujący w tym instytucie, ocenił szanse na odkrycie pozaziemskiej cywilizacji jako bardzo duże. – Jestem przekonany, że sygnały od rozumnych istot mieszkających gdzieś daleko odkryjemy w ciągu 25 lat – powiedział. Swe przekonanie opiera na równaniu Drake’a, pioniera SETI. Frank Drake oszacował szanse łączności z obcą cywilizacją w latach 60. na podstawie ówczesnej wiedzy o gwiazdach w galaktykach i formowania się planet wokół nich.

Ale czy naprawdę jesteśmy już bliscy sukcesu?

– Mogłabym się założyć, że za 20 – 30 lat życie w kosmosie znajdziemy – powiedziała „Rz” prof. Ewa Szuszkiewicz z Zakładu Astronomii i Astrofizyki Uniwersytetu Szczecińskiego, koordynator Centrum Astrobiologicznego CASA* i reprezentant Polski w European Astrobiology Network Association (EANA).

Pytanie tylko gdzie? Czy w Układzie Słonecznym, czy na bardzo odległych globach, których dzisiaj nawet dostrzec nie sposób?

[srodtytul]Małe niebieskie punkty[/srodtytul]

– W końcowej fazie przygotowań jest raport europejskiej grupy naukowców (do której mam przyjemność należeć) występującej pod nazwą Blue Dots (Niebieskie Punkty). Raport zostanie ogłoszony najprawdopodobniej jeszcze w sierpniu tego roku. Dotyczy on odkrywania i badania pozasłonecznych planet typu ziemskiego. Obejmuje badania korelacji między występowaniem planet a typami widmowymi ich macierzystych gwiazd, architektury układów planetarnych, atmosfer i powierzchni planet, ich wewnętrznej struktury, księżyców, pierścieni i magnetosfer oraz warunków sprzyjających powstaniu na nich życia – ujawniła „Rz” prof. Szuszkiewicz.

Od 6 do 8 września w Puszczino niedaleko Moskwy odbędzie się konferencja EANA. Podczas jednej z sesji prof. Szuszkiewicz wygłosi wykład o najnowszych wynikach badań grupy zajmującej się formowaniem układów planetarnych.

W końcu lipca poruszenie opinii publicznej na świecie przyniosła informacja o odkryciu przez amerykańskiego satelitę Kepler setek odległych od Układu Słonecznego planet, na których mogłoby powstać życie. Dimitar Sasselov, członek zespołu badaczy misji z Harvard Smithsonian Center for Astrophysics, w wykładzie podczas konferencji TED (Technology Entertainment and Design) ujawnił, że Kepler odkrył już 706 kandydatów na planety, z czego około setka to planety typu Ziemia. Kandydatów na planety wykryte przez Keplera „goszczą” gwiazdy okresowo przygasające. Regularna zmiana jasności gwiazdy obserwowanej z dużej odległości to sygnał świadczący o obecności planet w sąsiedztwie gwiazdy.

– Pomiędzy setkami kandydatów spory procent stanowią globy, takie jak Ziemia, raczej niewielkie, skaliste. Nie zaś gazowe giganty – mówił badacz podczas wykładu. – Jeszcze przed potwierdzeniem naszych odkryć wiedzieliśmy, że statystycznie te mniejsze są bardziej powszechne niż te wielkie jak Jowisz i Saturn.

[srodtytul]Plotki z szybkością światła[/srodtytul]

Informacja wywołała poruszenie nie tylko w kręgach naukowców, zwłaszcza że wakacyjne miesiące nie obfitują w ekscytujące nowości, także w nauce.

Nagłówek, jaki po wykładzie Sasselova pojawił się na okładce brytyjskiego „Daily Mail” – „Ponad 100 planet jak Ziemia odkrytych w ostatnich tygodniach” – zelektryzował opinię publiczną. Podobny artykuł zamieścił też „Observer”.

– To, o czym powiedział Dimitar, to jedynie „kandydaci” – powiedział David Koch, zastępca głównego badacza misji Kepler z Ames Research Center NASA. – To te, których charakterystyka jest zbliżona do takiej, jakiej szukamy. Niezbędne są dalsze obserwacje za pomocą instrumentów zlokalizowanych na Ziemi.

Użyte przez Sasselova sformułowanie „planety takie jak Ziemia” wywołało zamieszanie. „Niektórzy myślą, że sformułowanie «taka jak Ziemia» oznacza, że planeta ma atmosferę, ocean płynnej wody na powierzchni i temperaturę znośną dla życia” – wyjaśnia badacz w swoim blogu. „Innymi słowy, planeta «taka jak Ziemia» oznacza dla nich planetę «zamieszkałą». Weźmy przykład Wenus – planety bardzo podobnej do Ziemi o powierzchni tak rozgrzanej, że topiłby się tam ołów”. Letnią ekscytację mediów pozaziemskim życiem nieco złośliwie podsumował „New York Times” w artykule pt. „Plotki w astrofizyce rozchodzą się z prędkością światła”.

[srodtytul]Woda i węgiel[/srodtytul]

Ale czy odległe planety – niezależnie od tego, czy już odkryte, czy jeszcze nie – mogą się okazać zamieszkałe, niekoniecznie przez istoty inteligentne, ale chociaż prymitywne mikroby? – Im więcej planet typu Ziemia znajdziemy, tym nasze szanse znalezienia innego życia we wszechświecie są większe – uważa prof. Szuszkiewicz. – Amerykańscy badacze powiedzieli o „kandydatach”, ponieważ zrobili dopiero wstępną analizę. Wyniki, jakich dostarcza satelita Kepler, są obciążone sporym błędem. Wskazali kandydatów do dalszych badań. Modele teoretyczne rzeczywiście wskazują, że skalistych planet jest więcej niż gazowych.

W roku 1956 Hubertus Strughold określił strefę warunków sprzyjających powstaniu życia. Ekosferę Słońca Strughold określił jako pasmo pomiędzy orbitami Wenus i Marsa.

– Ekosfery definiowane są na podstawie naszego najprostszego wyobrażenia o życiu. A zakładamy, że życie oparte jest na wodzie i na węglu. Najprostsza definicja ekosfery zakłada, że temperatura musi wynosić od 0 do 100 stopni Celsjusza. Jedynie w takich warunkach woda może istnieć w stanie ciekłym. W ekosferze Słońca, naszej życiodajnej gwiazdy, zdecydowanie znajduje się jedynie Ziemia. Mars „łapie się” z trudem w granicach ekosfery. Natomiast Wenus krąży po orbicie w obszarze granicznym – powiedziała prof. Ewa Szuszkiewicz.

Ale czy poszukiwanie życia na odległych planetach ma sens, skoro nie wiemy, czy na pewno nie ma go w pobliżu nas, w Układzie Słonecznym? Spoglądając na Ziemię, jeszcze do niedawna naukowcy byli przekonani, że zawsze był tu tlen i azot. Ale dzisiaj już przeważa opinia, że to iż na Ziemi jest atmosfera tlenowa, nasza planeta zawdzięcza organizmom żywym. Prawdopodobnie pierwsze żyjące na Ziemi prymitywne mikroby były beztlenowe, dopiero w procesie ewolucji zaczęły wytwarzać tlen, który stopniowo gromadził się w atmosferze. A więc życie na Ziemi mogło się zrodzić zupełnie w podobnych warunkach, które przypominały inne miejsca w Układzie Słonecznym.

[srodtytul]Pyszny metan[/srodtytul]

– Wydaje się, że mamy coraz więcej dowodów na to, iż na Marsie mogło istnieć życie w przeszłości. Przykładem może być tutaj chociażby niedawne odkrycie w obszarze Nili Fossae – uważa prof. Szuszkiewicz. – Hipoteza o istnieniu życia opartego na metanie na Tytanie, największym księżycu Saturna, staje się coraz bardziej atrakcyjna. Enceladus (inny księżyc Saturna) najprawdopodobniej ma wszystko, co potrzebne by było, żeby życie oparte na wodzie mogło powstać: wodę w postaci ciekłej, węgiel i energię. Europa – księżyc Jowisza – też ma duże szanse.

Dr Adrian Brown z SETI przeanalizował dane, pochodzące z badań za pomocą światła podczerwonego, zebrane przez jeden z instrumentów sondy Mars Reconnaissance Orbiter. W dolinie Nili Fossae zidentyfikował skały, które mogły powstać w wyniku przemiany materii żywych organizmów miliardy lat temu. Pod względem geologicznym twór ten przypomina skały na naszej planecie, gdzie przetrwały ślady wczesnego życia. Znane są z archaicznej części tarczy australijskiej sprzed 3,5 mld lat, jeden z najstarszych fragmentów skorupy kontynentalnej na Ziemi.

Inny przykład: badacze kanadyjscy odkryli obecność żywych organizmów w skrajnie nieprzyjaznym środowisku na wyspie Axel Heiberg na dalekiej północy Kanady. Bardzo zasolona woda nie zamarza w temperaturze nawet – 50 st. Celsjusza. Na powierzchnię wydobywają się bąbelki metanu. – W źródle Lost Hammer żyją mikroby. A źródło to jest bardzo podobne do tych, jakie dawniej lub obecnie były na Marsie. Tam też mogłoby być życie – wyjaśnia dr Lyle Whyte, mikrobiolog z McGill University. – Znaleźliśmy unikalne beztlenowe organizmy, które odżywiają się metanem i prawdopodobnie oddychają siarczanami zamiast tlenem. A metan i zamrożona woda odkryte zostały na Czerwonej Planecie.

Nie wiadomo, jak powstały marsjańskie wąwozy, naukowcy sądzą, że jedną z możliwości jest uformowanie ich przez źródła podobne do kanadyjskiego Lost Hammer. To najbardziej zasolone środowisko na Ziemi, gdzie panuje ujemna temperatura, na jakie dotąd trafili naukowcy. Tam też mamy do czynienia z uwalnianym metanem, podobny mechanizm może mieć miejsce na Czerwonej Planecie.

[srodtytul]Jezioro pełne asfaltu[/srodtytul]

W czerwcu środowisko naukowe podekscytowało się nowymi informacjami na temat Tytana. Największy satelita Saturna jest interesujący, bo jako jedyny księżyc w Układzie Słonecznym posiada atmosferę i zbiorniki płynnych węglowodorów na powierzchni. Jej temperatura to około -180 st. Celsjusza. W takiej temperaturze nawet najbardziej zasolona woda przyjmuje postać lodu. Sonda Cassini zaobserwowała na Tytanie pełny cykl podobny do hydrologicznego cyklu na Ziemi. Cassini sfotografował jeziora i rzeki wypełnione ciekłym metanem i etanem. Ciecz ta, parując, tworzy obłoki, z których następnie pada deszcz węglowodorowy zasilający na nowo rzeki i jeziora.

– Tego typu cykle znamy tylko na Ziemi i na Tytanie. Atmosfera tego globu składa się głównie z azotu, podobnie jak Ziemia – twierdzi prof. Szuszkiewicz.

Pozostaje pytanie: w jaki sposób powstają właśnie takie atmosfery? Czy Tytan może dostarczyć nam informacji na temat formowania się życia na Ziemi? Grupa badaczy z Uniwersytetu w Arizonie, oświetlając w laboratorium gaz azotowo-metanowy, otrzymała złożone organiczne molekuły zawierające azot. Była to symulacja tego, co się dzieje w atmosferze Tytana oświetlanej przez promienie Słońca. Molekuły te mogą następnie osiadać na powierzchni naturalnego satelity Saturna i znaleźć odpowiednie warunki do zainicjowania życia.

– Na powierzchni Tytana wśród licznych związków węglowodorowych brakuje acetylenu. Interpretacja braku tego związku na powierzchni łączy się w ciekawy sposób z hipotezą istnienia życia opartego na metanie. Acetylen byłby bardzo dobrym źródłem energii dla takiego życia – uważa prof. Szuszkiewicz. – To, że go nie ma, może oznaczać, iż został zużyty do produkcji energii, innymi słowy „zjedzony” przez jakieś mikroby – przynajmniej tak twierdzi Chris McKay z Ames Research Center NASA. Molekuły wodoru znajdujące się w atmosferze Tytana, a znikające na jego powierzchni to kolejny fakt, który pasuje do takiej hipotezy. Organizmy na Tytanie mogłyby zużywać wodór w taki sam sposób, w jaki organizmy na Ziemi zużywają tlen. Ale życie oparte na metanie to tylko hipoteza.

Na Ziemi znamy tylko życie oparte na wodzie, ale są organizmy, które żyją w środowisku metanowym. Jeziora z węglowodorów występują także na Ziemi: np. Jezioro Asfaltowe na Trynidadzie. Także i tam zadomowiły się mikroorganizmy.

[srodtytul]Masy wody[/srodtytul]

Sonda Cassini została wysłana głównie dla zbadania Saturna i jego największego księżyca Tytana. Ale przesłała na Ziemię wiele zdjęć powierzchni Enceladusa – szóstego co do wielkości księżyca planety. Tam naukowcy z NASA odnaleźli ślady płynnej wody pod powierzchnią. Sonda Cassini w okolicy bieguna południowego odkryła pęknięcia w skorupie, przez które ulatuje tajemnicza mgła. Spektrometr plazmowy sondy zarejestrował ujemnie naładowane jony wody. – Dojrzeliśmy cząsteczki wody, które miały dodatkowy elektron – tłumaczył dr Andrew Coates z University College London, członek zespołu misji Cassini. – Mogły powstać albo z otaczającej zjonizowanej plazmy, albo z tryskającej spod powierzchni wody.

Na Ziemi takie naładowane cząsteczki pojawiają się, kiedy duże masy wody gwałtownie się poruszają, np. w okolicach wodospadów lub przy intensywnym falowaniu oceanu. Naładowane jony wody – według naukowców NASA – to niezbity dowód na istnienie płynnego oceanu pod powierzchnią lodowego globu. Według dr. Coatesa sonda Cassini dostarczyła dowodów na to, że na Enceladusie znajdują się także inne składniki życia: węgiel i źródła ciepła, które potrafią przekształcić lodową pustynię w płynną wodę.

Badacze doszli do wniosku, że lodowa skorupa niewielkiego globu (ma ok. 500 km średnicy) zmieniała się w trakcie ostatnich 100 mln lat ewolucji globu. – Jak dotąd ujemnie naładowane jony obserwowane były na Ziemi, Tytanie i kometach – wyjaśnia prof. Szuszkiewicz.