לפני 1976, כאשר ויקינג 1 ו -2 הפכו לחללית הראשונה שהנחתה בהצלחה ומפעילה על פני מאדים, הדמיון הגלובלי השתוקק נואשות לכוכב לכת אדום שהכיל חיים. הנחתים הוויקינגיים תוכננו לבדיקת מיקרובים, אך התקווה האמיתית, שנמצאת בידי אפילו מדעני הפלנטה המגוהצים ביותר, הייתה כי החללית של נאס"א תגלה חיים מורכבים במאדים - משהו שרץ, או אולי שיח מטונף. מאדים, בסופו של דבר, היה התקווה האחרונה והטובה ביותר שלנו לאחר שהאסטרונומים (והחללית Mariner 2) נצחו לנצח את הרעיון של דינוזאורים שחותכים על פני ביצים ונוסיות לחות. זה היה מאדים או חזה; מרקורי היה פשוט קרוב מדי לשמש, ומעבר לחגורת האסטרואידים, כך האמינו, היה שטח של מיקרוביה של ענקי גז וירחים קפואים.
חקר מערכת השמש מאז שוויקינג מייצג עולם-אחר-עולם שתופס משהו - כל דבר - שעשוי לרמוז על החיים כפי שאנו מכירים אותם (או את החיים כפי שאיננו יודעים). כיום אוקיינוסים של ירח יופיטר אירופה הם מה שביצות ונוס ותעלות מאדים היו במשך המאה העשרים: אולי האופציה הטובה ביותר להשמדת בדידות אנושית. משימת הדגל של כוכבי הלכת החיצוניים הבאים של נאס"א, אירופה קליפר, תנסה לקבוע את יכולת ההיריון של הירח הקפוא. איזו נחיתה או שחיינית עתידית תצטרך למצוא את החיים אם הם שם. האזור המיושב במערכת השמש כולל כיום, ככל הנראה, כל כוכב לכת במערכת השמש. אנצאלדוס וטיטאן, המעגלים את סטורן, הם מועמדים טובים, וכך גם טריטון סביב נפטון. כמו מים, החיים עשויים להיות בכל מקום.
ובכל זאת מצאנו את זה רק כאן, איפה שהוא נופל - שם זה לכאורה בלתי ניתן להריסה, למרות אירועים מרובים בהכחדה. אסטרואיד מתנגש עם כדור הארץ ומוחק כמעט את הכל? מיקרובים מייצרים בית בסדקים הנגרמים על ידי מפגע הרוצח, והכל מתחיל שוב. בהתבסס על המדגם שלנו של עולם יחיד, ברגע שהחיים מתחילים, קשה מאוד מאוד לחמוק. וכך אנו ממשיכים לחפש.
פסיפס של אירופה, הירח הרביעי בגודלו של צדק, עשוי מתמונות שצולמו על ידי חללית גלילאו בשנת 1995 ו -1998. ככל הנראה, באירופה יש אוקיינוס מתחת לפני השטח העולמי עם יותר מים מכדור הארץ, מה שהופך אותו לאחד המקומות המבטיחים ביותר במערכת השמש. לאסטרוביולוגים שיחפשו את החיים. (מכון SETI של נאס"א / JPL-Caltech / SETI) ניצוץ החיים מחוסר חיים - המכונה אביוגנזה - הוא תהליך שמדענים רק מתחילים להבין. אסטרונומים, ביולוגים, כימאים ומדענים מכוכבי פלנטה עובדים יחד כדי לחבר ביחד בקפידה חידה שחוצה דיסציפלינות וחפצים שמימיים. לדוגמה, שונריטים פחמימיים - חלק מהסלעים העתיקים ביותר במערכת השמש - התגלו לאחרונה כמכילים חומצה פירובית, החיונית למטבוליזם. כשגונדיטים גשמו על כוכב הלכת הזה כמטאוריטים, יתכן שהם הפירו כדור הארץ חסר חיים. תיאוריה זו אינה עונה על השאלה הקולחת, "מאיפה באנו?", אך היא מייצגת עוד רמז בחיפוש אחר איך הכל התחיל.
אביוגנזה אפילו לא דורשת DNA - או לפחות, לא DNA כמו שהיא קיימת בכל צורות החיים הידועות. ה- DNA מורכב מארבעה בסיסים של נוקליאוטידים, אך מוקדם יותר השנה יצרו גנטיקאים DNA סינתטי באמצעות שמונה בסיסים. (הם כינו את זה hachimoji DNA.) הקוד הגנטי המוזר הזה יכול ליצור סליליות כפולות יציבות. זה יכול להתרבות. זה אפילו יכול להשתנות. המדענים לא יצרו חיים; עם זאת, הם הוכיחו שתפיסת החיים שלנו היא מחוזית במקרה הטוב.
"כמו כדור הארץ"
בעוד שעבודות במעבדות יסייעו בהגדרת האופן בו החיים יכולים לנבוע מחומר דומם, טלסקופי חלל כמו קפלר, שהסתיימו את הפעילות בשנה שעברה, ו- TESS, שהושקה בשנה שעברה, מוצאים כוכבי לכת חדשים ללימוד. החלליות הללו מחפשות Exoplanets בשיטת המעבר, מגלות ירידות דקות באור הכוכב כאשר כוכב לכת עובר ביננו לביננו. לפני 25 שנה קיומם של כוכבי לכת המקיפים כוכבים אחרים היה היפותטי. עכשיו exoplanets הם אמיתיים כמו אלה המסתובבים השמש שלנו. קפלר בלבד גילה לפחות 2, 662 Exoplanets. רובם חסרי יכולת חיים כפי שאנו מכירים אותם, אם כי קומץ מאופיין לעתים כ"כמו כדור הארץ ".
"כשאנו אומרים 'מצאנו את הכוכב הכי דמוי כדור הארץ', אנשים מתכוונים לפעמים שהרדיוס צודק, המיסה צודקת והיא חייבת להיות באזור המגורים", אומר ג'ון וונץ, מחבר כוכבי הלכת האבודים. סיפור סיפורם של מאמצי ציד מוקדמים מהארץ, שיפורסם מאוחר יותר השנה על ידי MIT Press. "אבל אנחנו יודעים שרוב אלה Exoplanets שהתגלו הם סביב כוכבי ננס אדומים. הסביבה שלהם לא נראית מאוד כמו כדור הארץ, ויש סיכוי טוב שרבים מהם לא יתקיימו אטמוספרות. "
זה לא שכדור הארץ הוא הכוכב המיוחד ביותר בכל היקום. במערכת הסולארית שלנו, ונוס הייתה נרשמת בקלות לציידים מגזעי חוץ כתיאום של כדור הארץ. אך קשה יותר למצוא כוכבי לכת באמת כמו כדור הארץ, הן מכיוון שהם קטנים יותר מאשר ענקי גז, והן משום שהם אינם מקיפים את כוכביהם המארחים באותה צורה כמו כוכבי לכת סביב גמדים אדומים.
"יכול להיות שכוכבי לכת אמיתיים דמויי כדור הארץ הם דבר נפוץ להפליא, אבל אין לנו את המשאבים להקדיש לחיפוש שלהם, " אומר וונץ. Exoplanet Earth 2.0 המבטיח ביותר שנמצא עד כה הוא Kepler-452b, שהוא קצת יותר גדול מכדור הארץ, עם קצת יותר מסה, ויש לו מסלול נעים של 385 יום סביב כוכב דמוי שמש. הבעיה היא שאולי זה לא קיים, כפי שהציע מחקר שעבר בשנה שעברה. זה יכול להיות פשוט רעש סטטיסטי, מכיוון שגילויו היה בשולי היכולות של קפלר, והחללית מתה לפני שניתן היה לבצע תצפיות נוספות.
מושג אמן של קפלר -186f, אקסופלאנט בגודל אדמה המרוחק כ -500 שנות אור, והוא מקיף את מסלולו באזור המגורים של כוכבו. כוכב הלכת גדול פחות מעשרה אחוזים מכדור הארץ וכוכבו המארח הוא כמחצית מגודל השמש ומסתו. (נאס"א איימס / JPL-Caltech / T. Pyle) ברגע שהוא יושק בראשית שנות העשרים, טלסקופ החלל ג'יימס ווב יכוון לרבים מהאקסופלאנטים שגילו קפלר ו- TESS. הוא יוכל רק לפתור את העולמות הרחוקים לפיקסל או שניים, אך הוא יענה על שאלות דחופות במדע האקסופלאנט, כמו אם כוכב לכת המקיף כוכב ננס אדום יכול להחזיק את האווירה שלו למרות התלקחויות והתפרצויות תכופות מכאלה כוכבים. JWST עשויה אפילו להציג ראיות עקיפות לאוקיינוסים זרים.
"לא תראה יבשות, " אומר וונץ. "[אבל] אתה יכול להסתכל על משהו ולראות נקודה כחולה, או את סוג הגזים שאפשר לדמיין ממעגל אידוי מתמשך."
אזור האביוגנזה
קטלוג ה- Exoplanet Habitable מונה כיום 52 עולמות מחוץ למערכת השמש שלנו שעשויות לתמוך בחיים, אם כי החדשות אולי לא כל כך מרתקות כמו אלה. היות המרחק הנכון מכוכב לטמפרטורות פני השטח לרחף מעל הקפאה ומתחת לרתיחה אינו הדרישה היחידה לחיים - ובוודאי לא הדרישה היחידה שהחיים יתחילו . לדברי מרקוס ג'וסינו-מלדונאדו, חוקר מאוניברסיטת פורטו ריקו במייאגז, הכמות הנכונה של אור אולטרה סגול (UV) המכה על כוכב לכת מכוכב המארח שלה היא דרך אחת שבה החיים יכולים לעלות ממולקולות אורגניות בסביבות פרביוטיות (אם כי לא הדרך היחידה).
"לתגובות המאפשרות הופעת אביוגנזה, כוכב לכת חייב להיות באזור האזור שניתן לחיות בו מכיוון שהוא זקוק למים נוזליים על פני השטח", אומר ג'וסינו-מלדונאדו. "על פי תיאוריית המרק הקדמוני, מולקולות ומים מלוחים מגיבים ובסופו של דבר מקורם בחיים." אולם, ככל הנראה, תגובות אלה נוצצות רק במקום שנקרא אזור האביוגנזה. "זהו האזור הקריטי סביב הכוכב בו ניתן לייצר מולקולות קודמות שחשובות לחיים על ידי תגובות פוטו-כימיות."
קרינת UV עשויה הייתה המפתח לתגובות מעוררות המובילות להיווצרות אבני הבניין של החיים על פני כדור הארץ, כמו נוקלאוטידים, חומצות אמינו, ליפידים ובסופו של דבר RNA. מחקרים שנערכו בשנת 2015 הצביעו על כך שמימן ציאניד - שאולי הובא לכדור הארץ כאשר פחמן במטאוריטים הגיבו עם חנקן באטמוספרה - יכול היה להיות מרכיב מכריע בתגובות אלה המונעות על ידי אור UV.
כדי לבחון את התיאוריה עוד יותר, בשנה שעברה, כפי שפורסם בכתבי העת Science Advances ו- Chemistry Communications, השתמשו המדענים במנורות UV כדי להקרין תערובת של מימן גופרתי ויוני ציאניד מימן. התגובות הפוטוכימיות שהתקבלו הושוו אז לאותה תערובת של כימיקלים בהיעדר אור UV, והחוקרים גילו שקרינת UV נדרשת כדי שהתגובות יפיקו את המקדימים ל- RNA הנחוצים לכל החיים.
RNA (חומצה ריבונוקלאית) ו- DNA (חומצה deoxyribonucleic) הן חומצות גרעין אשר יחד עם פחמימות, ליפידים וחלבונים חיוניים לכל צורות החיים הידועות. (Sponk / Roland1952 דרך Wikicommons תחת CC BY-SA 3.0) כדי שפוטוכימיה של UV תייצר אבני בניין סלולריות אלה אורך הגל של אור UV חייב להיות סביב 200 עד 280 ננומטר. ג'וסינו-מלדונאדו אומר כי בעבודתו, מושג זה יושם על המודל האקסופלאנאט למגורים. "מבין כל המרחשים השונים שניתן למצוא בהם רק שמונה מהם נמצאים באזור המגורים ובאזור האביוגנזה."
למרות שכל שמונה נמצאים בשני אזורים ראויים למגורים וגם באזורי אביוגנזה, אף אחד מהם אינו חיובי במיוחד לכל החיים, אומר ג'וסינו-מלדונאדו. כל אחד משמונת העולמות הוא "סופר-כדור הארץ" או "מיני-נפטון." המועמדים הסבירים ביותר הם קפלר -452b (אם הוא קיים) ואולי τ Cet e (אם הרדיוס שלו מתאים). עדיין לא התגלו עולמות בגודל כדור הארץ הן באזורי המגורים והן באביוגנזה.
קביעת סטנדרטים
בזמן שהחיפוש אחר עולם זר באמת ניתן למגורים, האסטרוביולוגים מנסים ליצור מסגרת לסיווג, דיון ולימוד כוכבי לכת אלה. מאמצים מדעיים גדולים לעבודה דורשים סטנדרטים של הגדרה ומדידה. אסטרוביולוגיה היא תחום לימוד צעיר, באופן יחסי, ואחת השאלות הדחופות, הלא-טריוויאליות שעומדות בפניו, היא איך אתה מגדיר הרגלים? איך אתה מגדיר את החיים?
"אני עובד על בעיה זו כבר עשר שנים, " אומר הבל מנדז, אסטרוביולוג פלנטרי ומנהל המעבדה לניהול יכולת פלנטרית באוניברסיטת פורטו ריקו בארסיבו. "ידעתי שבעיית ההרגלים צריכה עבודה. כולם התמודדו עם ההגדרה. "מוקדם יותר השנה, בכנס השנתי החמישים למדעי הירח והפלנטריה ביוסטון, טקסס, מנדז הציג את עבודתו האחרונה על מודל גלובלי הרווח של פני השטח החל על כוכבי לכת הן במערכת השמש שלנו והן מחוצה לה. .
לאחר שעסק בספרות, הוא הבין שהאסטרוביולוגים אינם הראשונים להיתקל בבעיות של הגדרה, סיווג ואחידות בכל הנוגע למגורים. לפני ארבעים שנה האקולוגים התמודדו עם אותו אתגר. "כולם הגדירו את הרגלי החיים כרצונם בעיתונים שונים, " אומר מנדז. בשנות השמונים אקולוגים נפגשו כדי ליצור הגדרה רשמית. הם פגעו בממוצעים למדידת הרגלי החיים, ופיתחו מערכת בטווח שבין 0 ל -1, כאשר 0 לא יכול להיות מיושב, ו- 1 יכול להיות מאוד ראוי למגורים.
קיום מסגרת יחידה היה קריטי לקידום האקולוגיה, והיה חסר מאוד באסטרוביולוגיה, אומר מנדז. בניית מודל הרגלים לכוכבי לכת שלמים החלה עם זיהוי משתנים שניתן למדוד כיום. "ברגע שתפתח מערכת פורמלית, אתה יכול לבנות ממנה מערכות וליצור ספרייה של הרגלים להקשרים שונים."
תרשים של Exoplanets פוטנציאליים למגורים. (הבל מנדז / מעבדת הרגלים פלנטריים / UPR-Arecibo) ראשית, מנדז נאלץ להתמודד עם מדידת התאמת הגידול היחידה של "1" ביקום הידוע. "אם אתה מציע מודל הרגלים, אתה צריך לגרום לכדור הארץ לעבוד, " הוא אומר. המעבדה שלו השתמשה במודל שלו כדי להשוות בין בתי הגידול של ביומים שונים, כמו מדבריות, אוקיינוסים, יערות וטונדרה.
"אם אנו מחשבים את מידת ההרגילות של אזור - לא בהתחשב בחיים, אלא בכמות המסה והאנרגיה הקיימת לחיים עצמאיים - זו יותר מדידה סביבתית. אנו מתקשרים זה עם מדידה בפועל של התפוקה הביולוגית באזור: האמת הקרקעית שלנו. זה המבחן שלנו. "כאשר הקבוצה שלו תארה את ההרגלים הסביבתיים ואת הפרודוקטיביות הביולוגית, הם מצאו את מה שמנדז תיאר כ"קורלציות נחמדות."
כיום, המודל של Mendéz להתייעלות מתחשב ביכולתו של כוכבי לכת סלעיים לתמוך במי השטח, בעידן ובהתנהגותם של הכוכבים שלהם, ובדינמיקת המסלול וכוחות הגאות והשפל הפועלים בעולמות אלה. המודל שוקל את המסה והאנרגיה בתוך מערכת ואת אחוז המסה והאנרגיה האמורים הזמינים למין או לביוספרה. (אחוז זה הוא החלק הקשה ביותר במשוואה. לא יכולת לתבוע 100 אחוז ממסת כדור הארץ, למשל, זמינה לחיים.)
המודל מוגבל ל"שכבה הדקה לפני הקרקע של גוף פלנטרי ", ומדביק את יכולת האדמה של כדור הארץ ב -1, מאדים המוקדמים להיות פחות או שווה ל 0.034, ו טיטאן להיות פחות או שווה ל 0.000139. המודל אינו תלוי בסוג החיים הנחשבים - בעלי חיים לעומת צמחים, למשל - ועולמות כמו אירופה עם "תחומי ביולוגיה תת קרקעית" טרם הוענקו.
עבודת יסוד כזו היא לא יסולא בפז, אך היא עדיין מוגבלת ביכולתה לחזות הרגלים, בחלקה מכיוון שהיא חלה רק על החיים כפי שאנו מכירים אותם. בשנת 2017 פרסמו חוקרי קורנל מאמר שחשף עדויות על המולקולה אקרילוניטריל (ויניל ציאניד) על טיטאן, אשר באופן היפותטי יכול להיות המפתח לחיים מבוססי מתאן בעולם נטול חמצן - חיים זרים באמת, בשונה מכל דבר שאי פעם היה לנו ידוע. אם החיים יפרחו על עולם כה בלתי-מסורתי כמו טיטאן, והאם עלינו למצוא אותם, מנדז כותב בתקציר המתאר את המודל שלו, "אנטי-קורלציה בין מדדים של הרגלים לבין ביו-חתימות יכולה להתפרש כתהליך abiotic או כחיים כפי שאנחנו לא ' אני לא יודע את זה. "
בכל מקרה, המחסור בעולמות החיוניים עד כה לחיים פירושו שעל המין האנושי להמשיך ולשפר את מצפה הכוכבים ולהפיל את עיניו אל תחומים רחוקים. זו גלקסיה גדולה, מלאה אכזבות. אנחנו כבר לא מקווים שמאדים יחפרו דרכי מים או דינוזאורים שיחפשו טחב על עצים ונציאנים, אבל אנחנו עדיין חולמים על שחייה של דיונון דרך הימים האירופניים ומי-יודע-מה אורב באגמי הפחמימנים של טיטאן. אם גם העולמות הללו לא מצליחים לספק, זה תלוי באקספלנטות - והם נמצאים ממש מחוץ ליכולות התצפיתיות שלנו, ודרך ארוכה מאוד מהבית.
