Den Utomjordiska Nästa Dörr (Kavli Astrobiologi Roundtable)

0
7

Den Utomjordiska Nästa Dörr (Kavli Astrobiologi Roundtable)

Av

Adam Hadhazy

|

6 December 2018 07:25am ET

  • MER

En konstnärs intryck av NASA-sonden Galileo svänga förbi Jupiters måne Europa att prova en plym.
Bild: NASA/JPL-Caltech/Univ. i Michigan

Adam Hadhazy, författare och redaktör för Kavli Grunden, bidrog till denna artikel Space.com s Expert Röster: Op-Ed & Insikter.

Om du är ute efter bevis på liv på främmande planeter, detta har varit ett mycket bra år — och du inte ens att se bortom vårt solsystem.

2018, forskare funnit organiskt material på Mars, antyder att byggstenar för livet genomgått minst några församlingen på den Röda Planeten. Också gör rubriker: Ett återkommande mönster i Mars atmosfär, tyder på att metan-andning mikrober kan vax och avta med Martian säsonger. Efter det kom ordet av de första betydande flytande vatten har identifierats på Mars, skvalpar i en gigantisk sjö under södra istäcket. Längre bort, forskare tror att de såg Jupiter icy moon Europa spyr plymer av material från en enorm, underjordisk havet som kan hysa liv. I juni, forskare meddelade också den första upptäckten av komplext organiskt material i plymer från en annan månen, Saturnus Enceladus, igen och pekar på möjligheterna av främmande liv oh-så-nära Jorden. [6 Mest Troliga Platser för utomjordiskt Liv i vårt solsystem]

Under nästa årtionde, kommer forskarna att samla in viktig nya ledtrådar som ytterligare en runda av rymden-utforska Mars och ett rymdskepp sveper genom Europa för att prova sin plym för tecken på biologi.

Vi är på randen av att bevisa livet finns någon annanstans? Den Kavli Foundation samlat ett rundabordssamtal med experter inom området astrobiologi, som gräver i the origins of life. De hade en bred diskussion kring Mars, isiga månar och hur dessa stora upptäckter är att ändra sökning för biologi utanför Jorden.

Deltagarna var:

  • SUKRIT RANJAN — en post-doc-forskare i Jord, luft och Planetary Sciences department vid Massachusetts Institute of Technology (MIT) och en ansluten medlem i MIT Kavli Institute for Astrophysics and Space Forskning. Hans forskning är inriktad på uppkomst av liv från icke-levande kemi.
  • MORGAN KABEL— teknolog på NASA: s Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, som arbetar på instrument för rymdsonder. Hon har också tjänstgjort som Biträdande Projektet Science Systems Engineer för Cassini Uppdrag, som studerade Saturnus och dess månar för 13 år fram till 2017.
  • ANDREW STEELE — forskare i Geophysical Laboratory vid Carnegie Institution of Science. Han är en co-author av en ny rapport som beskriver den komplexa organiska material upptäckt på Mars. Steele kompetens är i upptäckt av mikrobiellt liv, som forskarna är överens om är den i särklass mest troliga slag som kan uppstå på andra platser i universum.

Följande är en redigerad utskrift av deras rundabordssamtal. Deltagarna har getts möjlighet att ändra eller redigera sina kommentarer.

DEN KAVLI FOUNDATION: Det har varit otroligt nyheter i år om möjligheten av liv i vårt solsystem. Låt oss komma till saken: Utöver Jorden som planet eller måne inte alla som du tror har den bästa möjligheten för att hysa liv?

Sukrit Ranjan
Kredit: Kavli Foundation

 

SUKRIT RANJAN: Mitt svar nyligen har ändrats till Mars. Ytan på Mars är verkligen fientliga. Men det finns bevis för att flytande vatten som kan fastna liv i den djupt under ytan, som i den nyligen upptäckt underjordiska sjön. Par som med bevis för att tidig Mars verkar ha varit mycket lik den tidiga Jorden. Om livet som hände här, så varför kunde det inte rimligen ha hänt på Mars?

Vi har också den senaste upptäckten av säsongens metan, som jag vet att vi kommer att diskutera ytterligare. Det är inte ett slam dunk att detta metan är en tecken på liv, men det har fått mig att börja tänka mer och mer om livet som en möjlig förklaring. [Sökandet efter Liv på Mars (Ett Foto Tidslinje)]

MORGAN-KABEL så här: att Gå från lägsta till högsta odds mina tre val är Saturnus måne Titan, då Jupiters måne Europa, sedan tillbaka till Saturnus och dess måne Enceladus.

Titan har en inre flytande vatten, havet och allt detta fascinerande kemi med komplexa organiska molekyler som regnar ner på dess yta. Om det är plattektonik på Titan som vi har på Jorden, kan de erbjuda ett sätt för organiska molekyler på ytan för att få ned som flytande vatten i havet. Det, organismer skulle ha allt de behöver för att överleva. Problemet är att Titan har en ganska tjock skorpa av vatten på isen, så det är inte klart hur dessa molekyler skulle få under det.

Nummer två på min lista är Europa. Den har även en inre ocean. Vi tycker det har plymer, genom vilket vi kan ha ett utbyte av molekyler mellan ytan och inredning, liknande det jag nyss nämnde på Titan. Där Europa är havet möter sitt skal av vatten, is, du kunde ha livsuppehållande kemi.

Men min nummer ett är Enceladus. Det är den enda platsen i solsystemet där vi har bekräftat att det inte är aktiva plymer — gejsrar att skjuta vatten i rymden som inte bara innehåller vatten, metan och väte, men också komplicerade organiska molekyler. Enceladus sannolikt har alla ingredienser för livet. Plus, det är också en av de få platser där vi får möjlighet att gå och få tillgång till en plym direkt. Genom att göra så, vi kanske kan svara på frågan om det finns liv någon annanstans i universum, en gång för alla.

Ett självporträtt knäppte av NASA: s Curiosity rover under sin Martian expedition.
Bild: NASA/JPL-Caltech/MSSS

ANDREW STEELE: För mig är det mest troliga platser för livet är också de isiga månar Jupiter och Saturnus. De är mycket aktiva och dynamiska, vilket du skulle behöva för att driva från icke-levande att leva kemi. Jag tror inte att Mars har varit så aktiv en plats. Men Mars är bra för att testa dessa teorier på en planet som vi tror har hickade halvvägs mot livet.

TKF: Låt oss prata lite mer om Mars. Det är verkligen att ha sin stund. Andreas, du är en del av ett team som rapporterade den säsongsmässiga variationen av metan i Mars atmosfär som Sukrit hänvisade till tidigare. Varför är det säsongsvariationer viktigt?

STEELE: Dessa observationer visar Mars är “andas.” Det är en cykel. Frågan är, varför? Är Mars döda, i vilket fall som helst är det bara att andas geochemically, eller är det att andas eftersom det är liv? Du kan inte dra slutsatsen att det är ett tecken på liv tills du har passerat av varje annan möjlighet.

RANJAN: Normalt, metan bör bryta ner kemiskt efter ett par hundra år, så skulle du inte förvänta dig att det ska återgå till atmosfären när årstiderna växlar. Det faktum att metan är tillbaka på tidsskalor på flera månader innebär något riktigt konstigt är att gå på med atmosfären, eller kanske att livet har en roll att spela. Denna upptäckt har väckt en hel del stora frågor.

TKF: Andreas, har du även arbetat på en annan studie rapporterar att Curiosity rover upptäckts komplexa organiska molekyler bevarade i 3 miljarder år gamla sediment på Mars. Två frågor till var och en av er: Varför är dessa typer av molekyler som är så spännande, och vad säger detta oss om Mars som vi inte visste innan?

STEELE: resultaten visar oss att det är en aktiv process att ta bort kol från miljön på Mars och att sätta sig in i komplexa molekyler, och det är ett steg framåt för möjligheten av liv som vi inte hade innan. [Bilder: Gamla Mars Sjön Kunde Ha Stött Liv]

RANJAN: Bara en liten varning här. Vi måste vara försiktiga med vad vi menar när vi säger komplexa organiska ämnen, eftersom om du har en källa av energi samt inslag av kol, väte, syre, saker som, du förvänta dig några organisk kemi att hända. Vad som är riktigt intressant är den typ av organiska molekyler som du får. Det finns vissa typer som icke-levande källor är riktigt bra på att göra, och du får dem hela tiden. Det finns andra som icke-levande källor är verkligen dålig på att göra, saker som nukleotider, som är byggstenar för RNA och DNA. Om du är att hitta nukleotider, då börjar det låter mycket mer lockande.

STEELE: Sukrit rätt — bildandet av komplexa organiska ämnen är inte så överraskande, och vi inte ser något så komplext som nukleotider på Mars. Men när vi är på frammarsch är att komplexa organiska ämnen är också en energi källa. Min tidigare forskning visar att Mars rocks är verkligen mycket beboelig. De är ett basalt, liknande den sten som vi har från vulkanerna på Hawaii eller Etna i Italien. Varelser älskar basalter eftersom de erbjuder en hel del näringsämnen.

I Mars börjar vi att ställa in en baslinje av icke-levande kemi. Som ett resultat, kan vi leta efter avvikelser från den grundregeln för tips om förekomsten av livet, utan att behöva göra antaganden om att livet skulle fungera precis som det gör på Jorden. Vi måste förstå kemin i Mars som det är, inte bara hur vi brukar se det på Jorden.

Morgan Kabel
Kredit: Kavli Foundation

 

KABEL: Andreas, tror du denna typ av undersökning skulle även kunna appliceras så börjar vi att undersöka platser som Europa och Enceladus?

STEELE: Ja, absolut. Jag tror att vi bör vara ute efter att ställa de baseline-värden för att fortsätta vår utforskning av isiga månar.

TKF: Låt oss hoppa längre ut i vårt solsystem för att de månar. Morgan—du arbetat påCassini uppdrag, som lindade upp sin 13-åriga utforskning av Saturnus och dess månar förra året. Cassini berömda upptäckt plymer av material streaming av Saturnus isig måne Enceladus, med ett utropstecken kommer bara sommar när plymer var meddelade att hålla komplexa organiska material. Varför är dessa resultat så viktigt?

KABEL: Denna studie analyseras korn av is som kommer ut av Enceladus plym. De flesta av korn är rent vatten, is, och vissa är mycket rik på salter. Men en delmängd, cirka 3 procent av dem, är mycket rika på organiska ämnen.

Tyvärr, det är svårt att göra några slutgiltiga slutsatser om dem, eftersom de instrument som mätte korn är föråldrad — kom ihåg, Cassini som lanserades 1997. Så, medan vi kan inte säga att någon av Cassini instrument bekräftat direkt biomolekyler, de visade en massa rika kemi. Som pekar på vad livet skulle kunna användas som kemiska byggstenar och mat.

Dessa resultat säger oss att Enceladus är en plats vi behöver gå tillbaka till mer moderna, sofistikerade instrument. [Bilder av Saturnus Isig Måne Enceladus]

TKF: Morgan, du är också arbetar på NASA: s kommande mission till Europa, som kallas Europa Clipper. Bara den senaste våren, nya data tyder på Jupiters måne Europa också fördriver plymer av material i rymden, men det finns en del tvivel om resultaten. Förutsatt att upptäckten håller upp, hur dessa plymer påverka Clipper uppdrag och sina mål?

KABEL: Mätning i närheten av Europa är en av de största vetenskapliga mål från Clipper uppdrag. I samma tillvägagångssätt som vi tog med Cassini, Europa Clipper kommer att ha instrument som kallas masspektrometrar. Du kan tänka masspektrometrar som tungor som sticker ut och smaka på saker som är i rymden. Om det är en plym att sätta material i rymden, då kan vi ha en mekanism för att “smaka” och studera vad som finns i Europa. Nu, Europan ice skalet är mycket tjockare än skalet på Enceladus, så det är inte klart om Europan plymer faktiskt kommer från månens inre ocean eller från vissa andra flytande reservoar som ligger närmare ytan. Antingen är man en riktigt fascinerande utsikter!

RANJAN: jag ser verkligen fram emot detta arbete. Ju mer vi vet om dessa planeter och månar, desto bättre kan vi förstå hur livet började på Jorden, och om det kan vara en sällsynt företeelse än vad vi hoppas på.

STEELE: jag är också väldigt upphetsad av resan. Vi kan inte förutse hur lång tid det kommer att gå eller vad det i slutändan kommer att leda oss, men det är viktigt att göra och lära av den data på så många sätt som vi kan. [7 Teorier om Livets Ursprung]

Plymer av Saturnus måne Enceladus, tagna spyr från månens yta av NASA: s Cassini från ett avstånd på 9 000 miles (14,000 mil) under 2010.
Bild: NASA/JPL-Caltech

TKF: Du nämner att bättre förstå livets uppkomst på Jorden. Har vi ens komma i närheten av att besvara frågan om hur livet fick gå här? Sukrit, din forskning fokuserar på livets ursprung.

RANJAN: Det är en riktigt bra fråga. Det är svårt att säga hur långt vi har gått mot att svara på det eftersom vi inte har några andra exempel på livet. Det är som om vi är ute och går ner en väg, och vi är inte säkra på när den vägen tar slut. Men vi vet var vi vill hamna. Vi vill få till någon form av självreproducerande kemiska system som klarar av Darwinistisk evolution.

Forskare undersöker ett antal olika vägar för att få till det destination, men ingen har varit helt framgångsrik ändå. Till exempel, jag är verkligen intresserad av den “RNA-värld hypotes” — idén att DNA och proteiner som är integrerad liv började med en annan komplex molekyl -, RNA, som är lättare att komma fram till kemiskt. Hittills i labbet, vi har inte kunnat bygga upp något ännu som relativt enkelt eftersom RNA. Det är fortfarande en massa arbete som återstår att göra.

STEELE: kan Du tänka på den här enheten mot livet som helt enkelt sätta 100.000 i provrör på en labb-bänk. I provrör, du börjar med en enkel kol och syre förening. I den andra provrör, du fortsätta att lägga mer kol, syre, väte och andra ingredienser för livet. Genom att det sista röret, det är en mikrob simma runt. De kemiska reaktioner som måste hända mellan att ansluta sig till de molekyler samman för att så småningom göra sockerarter, DNA och så vidare, kräver en ständig rörelse, i ständig energi, konstant återvinning av reaktanter och produkter, samt andra villkor.

KABEL: ju mer data som vi har att kasta på problemet, desto bättre är våra slutsatser kommer att vara. I detta avseende, med tillgång till data från Mars och dessa isiga månar, oavsett om de har liv eller inte, kan ge idéer om hur kemiska reaktioner kan i slutändan leda till liv.

TKF: Utanför solsystemet, astronomer har redan upptäckt tusentals av exoplaneter, av vilka vissa är tillräckligt nära för att vi kan studera dem efter tecken på liv. Hur viktigt är det att få ett bra grepp om vårt eget solsystem för att utvärdera andra solsystem, planeter och månar för livet?

Andrew Steele
Kredit: Kavli Foundation

 

STEELE: att Förstå vårt eget solsystem är lite som att ha en Rosetta Sten som man kan göra känsla av vad vi ser på andra håll. När vi ser på exoplaneter, vi letar efter ljus signaturer i sina atmosfärer som tyder på förekomsten av gaser som bara kunde vara som produceras av livet. Eftersom vi ser exoplaneter från mycket långt bort, vi har begränsat med data för att dra den typen av slutsatser. Likaså om utlänningar på en exoplanet tittar på vårt solsystem, skulle de sannolikt kommer att vara hårt pressade att hitta liv på Jorden. Så det är viktigt att vi gör framsteg i att lära sig vad som tecken på liv kan se ut.

RANJAN: Det är rätt. Vi får så liten signal från exoplaneter att tolka om de inte värd livet kommer att bli svårt. Det är därför jag håller med om att vi verkligen behöver veta vårt solsystem.

På baksidan, jag tycker också det finns en möjlighet för exoplaneter för att hjälpa oss att tolka våra solsystemets världar. Det finns så många fler exoplaneter än vad vi har här, naturligtvis, och de är också så olika. [10 Exoplaneter Som Kan Stödja Främmande Liv]

KABEL: Livet bör vara hypotes som en sista utväg. Du bör ha eliminerat alla andra möjliga förklaringar till de uppgifter du se till att komma på livet som den enda lösningen, och det är svårt att göra det genom att titta genom teleskop på ljus signaturer av exoplaneter. Det skulle vara mycket bättre att skicka rymdfarkoster och samla in data direkt från planetens yta, men även detta innebär problem. I slutet av 1970-talet, när vi landade Viking-sonderna på Mars. Liv upptäckt experiment som körde på Viking gav en mycket tvetydiga svar. Resultaten är fortfarande debatteras i dag, med vissa forskare hävdar att vi redan har hittat bevis för liv på Mars.

Så lektionen tar vi ett som vi utforma experiment för att söka efter liv på Enceladus, Europa, Titan eller någon annanstans är att se till att vi minskar denna tvetydighet. Vi vill att våra tester för att ge oss ett definitivt svar. Men ju mer vi hitta konstiga typer av exoplaneter, och mer kan vi hitta konstiga kemi i vårt eget solsystem, ju mer det komplicerar hur vi gör dessa experiment. Slutligen, vi kan inte förvänta oss att ha en slam dunk direkt.

TKF: EN sista fråga: Finns det god anledning att spekulera i att livet kanske inte är “som vi känner det,” att det kommer i former som vi knappast känner igen? Morgan, du har gjort forskning på om exotiska liv skulle kunna använda ett lösningsmedel än vatten för sin biokemi.

KABEL: fler upptäckter vi gör, desto mer inser vi att alla antaganden som vi gör kan vara fel. Jag tror inte att någon av oss skulle utesluta den möjligheten att någon annan vätska, såsom ammoniak, metan, etan eller ens en flytande form av koldioxid, skulle kunna fungera som en potentiell lösningsmedel för livet. Men dessa vätskor kommer att bete sig annorlunda än vatten. Som ett resultat av livet i dessa vätskor skulle vara fundamentalt annorlunda än livet som kan finnas i flytande vatten. Det betyder inte att denna främmande lifewouldn inte använda samma, riklig, grundläggande byggstenar av kol, väte, kväve och syre. Men det kan sätta ihop dem på olika sätt.

När vi söker efter liv i alla dessa olika miljöer, jag tror att det bästa vi kan göra är att försöka vara som agnostiker som möjligt. Vad jag menar är, istället för att leta efter en specifik molekyl som är förknippade med livet som vi känner det, vi bör leta efter mönster i den kemi vi hitta stället som helt enkelt inte kan produceras utan liv.

RANJAN: Våra bästa chanserna för att upptäcka livet som vi inte vet att det är inom vårt solsystem. Det beror på att vi är begränsade i vad vi kan dra slutsatsen om exoplaneter och exomoons utan att faktiskt besöka dem. Att göra anspråk på att livet skulle vara extra på egen hand, så en fordran av livet med hjälp av ett lösningsmedel än vatten skulle vara svårt att bevisa på ett övertygande sätt.

STEELE: Vid en viss punkt, du har att vetenskapligt såväl som filosofiskt, fundera på vad som är “livet”, ändå? Vi kan inte ens avgöra om virus passar in i den definitionen. Gränsen mellan liv och icke-liv kan bli mycket, mycket suddig. Jag tror att du måste börja med vad du känner som liv, och se till att du inte missar det, men också hålla ett helt öppet sinne.

Följ alla Expert Röster frågor och debatter — och bli en del av diskussionen — på Facebook, Twitter och Google+. De synpunkter som framförs är författarens egna och inte nödvändigtvis de åsikter av utgivaren. Denna version av artikeln har publicerats Space.com.

Skulle du Också Vilja

  • 2018 kavlipriset i Astrofysik: Ett Samtal med Ewine van Dishoeck
    Utrymme

  • Liv på Mars? 40 År Senare, Viking Lander Vetenskapsman Ändå Säger “Ja”
    Utrymme

  • Grattis, Viking 1! Vad Tidigt Landers Lärde Oss Om Mars
    Utrymme

  • Curiosity Rover Finner Gamla ” byggstenar för Liv på Mars
    Utrymme

För Att Prenumerera SPACE.com

Skicka

Följ Oss

Mest Populära

  1. “Last Man on the Moon” som Filmskapare Team för att Tala om för Första Människan i Historien i “Armstrong’

  2. Vad Är Solens Massa?

  3. Bilden av Dagen

  4. Den Mest Kraftfulla Ion-Drive i Rymden Är Redo för att Besöka Kvicksilver

  5. På Denna Dag i Rymden! Dec. 6, 1998: Internationella Rymdstationen Församlingen Börjar