życie na Marsie?

7 sierpnia 1996 roku reporterzy, fotografowie i operatorzy kamer telewizyjnych wkroczyli do siedziby NASA w Waszyngtonie. tłum skupił się nie na rzędzie siedzących naukowców w auli NASA, ale na małym, przezroczystym plastikowym pudełku na stole przed nimi. Wewnątrz pudełka znajdowała się aksamitna poduszka, a na niej niczym klejnot koronny znajdował się kamień-z Marsa. Naukowcy ogłosili, że znaleźli ślady życia wewnątrz meteorytu. Administrator NASA Daniel Goldin radośnie powiedział, że był to” niewiarygodny ” dzień. Był dokładniejszy niż przypuszczał.,

skała, jak wyjaśnili naukowcy, uformowała się 4,5 miliarda lat temu na Marsie, gdzie pozostała do 16 milionów lat temu, kiedy została wystrzelona w kosmos, prawdopodobnie przez uderzenie asteroidy. Skała wędrowała po wewnętrznym układzie słonecznym aż do 13 000 lat temu, kiedy spadła na Antarktydę. Leżał na lodzie w pobliżu AllanHills do 1984 roku, kiedy geolodzy odśnieżający go zgarnęli.

naukowcy kierowani przez Davida McKaya z JohnsonSpaceCenter w Houston odkryli, że skała o nazwie ALH84001 ma specyficzny skład chemiczny., Zawierał kombinację minerałów i związków węgla, które na Ziemi są tworzone przez drobnoustroje. Miał również kryształy magnetycznego tlenku żelaza, zwanego magnetytem, które wytwarzają niektóre bakterie. Co więcej, McKay przedstawił tłumowi obraz skały pod mikroskopem elektronowym pokazujący łańcuchy GLOBUL, które miały uderzające podobieństwo do łańcuchów, które niektóre bakterie tworzą na Ziemi. „Uważamy, że są to rzeczywiście mikrofosylki z Marsa”, powiedział McKay, dodając, że dowody nie były „absolutnym dowodem” przeszłego życia na Marsie, ale raczej ” wskazówkami w tym kierunku.,”

wśród ostatnich przemawiających tego dnia był J. William Schopf, paleobiolog z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles, specjalizujący się w wczesnych skamieniałościach Ziemi. – Pokażę wam najstarsze dowody życia na tej planecie-powiedział Schopf i pokazał szkiełko skamieniałego łańcucha mikroskopijnych globulek sprzed 3,465 miliarda lat. „To są ewidentnie skamieniałości”, powiedział Schopf, sugerując, że marsjańskie zdjęcia NASA nie były. Zakończył cytując astronoma Carla Sagana: „niezwykłe twierdzenia wymagają niezwykłych dowodów.,”

pomimo sceptycyzmu Schopfa, zapowiedź NASA została trąbiona na całym świecie. „Mars żył, skały pokazują, że meteoryt ma dowody na życie na innym świecie” – powiedział New York Times. „Skamieliny z czerwonej planety mogą udowodnić, że nie jesteśmy sami” – oświadczył the Independent of London.

w ciągu ostatnich dziewięciu lat naukowcy bardzo sobie wzięli słowa Sagana do serca. Zbadali meteoryt marsjański (który jest obecnie oglądany w Smithsonian National Museum of Natural History), a dziś niewielu uważa, że zawierał on marsjańskie mikroby.,

kontrowersje skłoniły naukowców do pytania, skąd mogą wiedzieć, czy jakaś Bloba, kryształ lub chemiczna dziwność jest oznaką życia—nawet na Ziemi. Adebate odkrył jedne z najstarszych dowodów życia na ziemi, w tym skamieniałości, które Schopf dumnie wystawił w 1996 roku. W tej debacie stawką są ważne pytania, w tym, jak życie po raz pierwszy ewoluowało na Ziemi. Niektórzy naukowcy sugerują, że przez pierwsze kilkaset milionów lat istnienia życia nie przypominało ono życia, jakie znamy dzisiaj.,

naukowcy NASA biorą lekcje z debaty na temat życia na Ziemi i na Marsie. Jeśli wszystko pójdzie zgodnie z planem, nowa generacja łazików przybędzie na Marsa w ciągu następnej dekady. Misje te będą obejmować najnowocześniejszą biotechnologię zaprojektowaną do wykrywania pojedynczych cząsteczek wytwarzanych przez organizmy marsjańskie, zarówno żywe, jak i od dawna martwe.

poszukiwania życia na Marsie stały się pilniejsze po części dzięki sondom dwóch łazików poruszających się teraz po powierzchni Marsa i innemu statkowi kosmicznemu, który krąży wokół planety., W ostatnich miesiącach dokonali serii zadziwiających odkryć, które po raz kolejny skłaniają naukowców do przekonania, że Mars jest źródłem życia-lub czynili to w przeszłości. Podczas lutowej konferencji w Holandii, publiczność ekspertów marsjańskich została zbadana na temat życia na Marsie. Około 75% naukowców uważa, że kiedyś istniało tam życie, a 25% z nich uważa, że Mars kryje życie dzisiaj.,

poszukiwania skamieniałych szczątków prymitywnych jednokomórkowych organizmów, takich jak bakterie, rozpoczęły się w 1953 roku, kiedy Stanley Tyler, geolog Ekonomiczny z Uniwersytetu Wisconsin, odkrył około 2,1 miliarda lat skał, które zebrał w Ontario w Kanadzie. Jego szkliste czarne skały zwane czertami były wypełnione dziwnymi, mikroskopijnymi włóknami i wydrążonymi kulkami. Współpracując z Paleobotologiem z Harvardu, Elso Barghoornem, Tyler zaproponował, że kształty były w rzeczywistości skamieniałościami, pozostawionymi przez starożytne formy życia, takie jak glony., Przed pracami Tylera i Barghoorna znaleziono niewiele skamieniałości sprzed okresu kambru, który rozpoczął się około 540 milionów lat temu. Teraz dwaj naukowcy zakładali, że życie było obecne znacznie wcześniej w 4,55 miliardów lat historii naszej planety. Jak daleko jeszcze cofnęła się ona do czasu odkrycia przez późniejszych naukowców.

w następnych dziesięcioleciach paleontolodzy w Afryce znaleźli skamieniałe ślady mikroskopijnych bakterii, które żyły w masywnych rafach morskich., Bakterie mogą również tworzyć tak zwane biofilmy, kolonie, które rosną w cienkich warstwach na powierzchniach takich jak skały i dno oceanu, a naukowcy znaleźli solidne dowody na biofilmy sprzed 3,2 miliarda lat.

ale w czasie konferencji prasowej NASA najstarsze skamieliny należały do Williama Schopfa z UCLA, człowieka, który mówił sceptycznie o znaleziskach NASA na tej samej konferencji. W latach 60., 70. i 80. Schopf stał się czołowym ekspertem w dziedzinie wczesnych form życia, odkrywając skamieniałości na całym świecie, w tym skamieniałe bakterie sprzed 3 miliardów lat w Afryce Południowej., Następnie, w 1987 roku, on i niektórzy współpracownicy donosili, że znaleźli mikroskopijne skamieniałości sprzed 3,465 miliardów lat w miejscu zwanym Warrawoona w zachodniej Australii outback—te, które miał pokazać na konferencji prasowej NASA. Bakterie w skamieniałościach były tak wyrafinowane, Schopf mówi, że wskazują one ” życie kwitło w tym czasie, a więc życie powstało znacznie wcześniej niż 3,5 miliarda lat temu.”

od tego czasu naukowcy opracowali inne metody wykrywania oznak wczesnego życia na Ziemi., Jeden polega na pomiarze różnych izotopów lub form atomowych węgla; stosunek izotopów wskazuje, że węgiel był kiedyś częścią żywej istoty. W 1996 roku zespół badaczy poinformował, że znaleźli ślady życia w skałach Grenlandii sprzed 3,83 miliarda lat.

oznaki życia w Australii i Grenlandii były niezwykle stare, zwłaszcza biorąc pod uwagę, że życie prawdopodobnie nie mogło trwać na Ziemi przez pierwsze kilkaset milionów lat., To dlatego, że asteroidy bombardowały ją, gotując oceany i prawdopodobnie sterylizując powierzchnię planety przed około 3,8 miliarda lat temu. Dowody kopalne sugerowały, że życie pojawiło się wkrótce po ochłodzeniu naszego świata. Jak pisał Schopf w swojej książce Cradle of Life, jego odkrycie z 1987 roku ” mówi nam ,że wczesna ewolucja przebiegała bardzo daleko, bardzo szybko.”

szybki start do życia na Ziemi może oznaczać, że życie może pojawić się również szybko na innych światach—albo planetach podobnych do ziemi krążących wokół innych gwiazd, a może nawet innych planet lub księżyców w naszym Układzie Słonecznym., Spośród nich Mars od dawna wyglądał najbardziej obiecująco.

powierzchnia Marsa nie wydaje się dziś miejscem gościnnym dla życia. Jest sucho i zimno, zanurzając się aż do -220 stopni Fahrenheita. Jego cienka atmosfera nie może blokować promieniowania ultrafioletowego z kosmosu, które zniszczy każdą znaną istotę żyjącą na powierzchni planety. Ale Mars, który jest tak stary jak Ziemia, mógł być bardziej gościnny w przeszłości. Wąwozy i suche jeziora, które wyznaczają planetę, wskazują, że kiedyś tam płynęła woda., Astronomowie twierdzą również, że wczesna atmosfera Marsa była na tyle bogata w dwutlenek węgla Zatrzymujący ciepło, że wywołała efekt cieplarniany, ocieplający powierzchnię. Innymi słowy, wczesny Mars był podobny do wczesnej Ziemi. Gdyby Mars był ciepły i mokry przez miliony, a nawet miliardy lat, życie mogłoby mieć wystarczająco dużo czasu, aby się wynurzyć. Kiedy warunki na powierzchni Marsa stały się nieprzyjemne, życie mogło tam wyginąć. Ale skamieniałości mogły zostać pozostawione., Jest nawet możliwe, że życie mogło przetrwać na Marsie pod powierzchnią, sądząc po niektórych mikrobach na Ziemi, które rozwijają się mile pod ziemią.

Kiedy w 1996 roku Mckay z Nasa zaprezentował prasie swoje zdjęcia marsjańskich skamieniałości, jednym z milionów ludzi, którzy widzieli je w telewizji, był młody brytyjski mikrobiolog środowiskowy Andrew Steele. Właśnie uzyskał doktorat na Uniwersytecie w Portsmouth, gdzie badał biofilmy bakteryjne, które mogą absorbować radioaktywność ze skażonej stali w obiektach jądrowych., Ekspert od mikroskopowych zdjęć mikrobów, Steele dostał numer telefonu McKaya z biura pomocy i zadzwonił do niego. -Mogę ci zrobić lepsze zdjęcie – powiedział i przekonał McKaya, by wysłał mu kawałki meteorytu. Analizy Steele ' a były tak dobre, że wkrótce zaczął pracować dla NASA.

jak na ironię, jego praca podważyła dowody NASA: Steele odkrył, że ziemskie bakterie zanieczyściły meteoryt marsjański. Biofilmy uformowały się i rozprzestrzeniły poprzez pęknięcia do wnętrza., Wyniki Steele ' a nie obaliły skamieniałości marsjańskich wprost—możliwe, że meteoryt zawiera zarówno skamieniałości marsjańskie, jak i zanieczyszczenia Antarktyczne— ale mówi: „problem polega na tym, jak odróżnić te skamieniałości?”W tym samym czasie inni naukowcy zwrócili uwagę, że nieożywione procesy na Marsie również mogły stworzyć globule i kępy magnetytu, które naukowcy NASA uważali za dowody kopalne.

ale McKay podtrzymuje hipotezę, że jego mikrofosile pochodzą z Marsa, twierdząc, że jest „spójny jako pakiet o możliwym pochodzeniu biologicznym.,”Każde alternatywne Wyjaśnienie musi uwzględniać wszystkie dowody, mówi, a nie tylko jeden kawałek na raz.

kontrowersje wzbudziły Głębokie pytanie w umysłach wielu naukowców: co trzeba zrobić, aby udowodnić obecność życia miliardy lat temu? w 2000 roku oxford paleontologmartin Brasier pożyczył oryginalne skamieniałości Warrawoona z Natural Historymuseum w Londynie, a on i Steele i ich koledzy badali chemię i strukturę skał., W 2002 roku doszli do wniosku, że nie można powiedzieć, czy skamieniałości są prawdziwe, zasadniczo poddając prace Schopfa temu samemu sceptycyzmowi, jaki Schopf wyraził na temat skamieniałości z Marsa. „Ironia nie była dla mnie stracona” – mówi Steele.

w szczególności Schopf zaproponował, że jego skamieniałości są fotosyntetycznymi bakteriami, które wychwytują światło słoneczne w płytkiej lagunie., Ale Brasier i Steele i współpracownicy doszli do wniosku, że skały uformowały się w gorącej wodzie wypełnionej metalami, być może wokół przegrzanego otworu wentylacyjnego na dnie oceanu—raczej nie jest to miejsce, w którym kochający słońce mikrob mógłby się rozwijać. A mikroskopowa analiza skały, mówi Steele, była niejednoznaczna, co zademonstrował pewnego dnia w swoim laboratorium, wyskakując szkiełko z Warrawoona chert pod mikroskopem podłączonym do komputera. „Na co patrzymy?- pyta, wybierając losowo na ekranie krzyżyk. „Jakiś starożytny brud, który został złapany w skale? Czy patrzymy na życie? Może, może., Widzisz, jak łatwo możesz się oszukać. Nie ma nic do powiedzenia, że bakterie nie mogą w tym żyć, ale nie ma nic do powiedzenia, że patrzysz na bakterie.”

Schopf odpowiedział na krytykę Steele ' a nowymi badaniami. Analizując jego próbki, odkrył, że zostały one wykonane z formy węgla znanej jako kerogen, czego można się spodziewać w szczątkach bakterii. O swoich krytykach Schopf mówi: „chcieliby utrzymać debatę przy życiu, ale dowody są przytłaczające.”

różnica zdań jest typowa dla szybko poruszającego się pola., Geolog Christopher Fedo z George Washington University i geochronolog Martin Whitehouse ze szwedzkiego Muzeum Historii Naturalnej zakwestionowali 3.83 miliardearokowy molekularny ślad lekkiego węgla z Grenlandii, mówiąc, że skała uformowała się z lawy wulkanicznej, która jest zbyt gorąca dla mikrobów, aby wytrzymać. Inne niedawne roszczenia również są atakowane. Rok temu, zespół naukowców pojawił się na nagłówkach gazet ze swoim raportem o małych tunelach w afrykańskich skałach sprzed 3,5 miliarda lat. Naukowcy twierdzili, że tunele zostały wykonane przez starożytne bakterie w czasie formowania się skały., Ale Steele zwraca uwagę, że bakterie mogły wykopać te tunele miliardy lat później. „Gdybyś w ten sposób datował londyńskie metro, „mówi Steele,” powiedziałbyś, że ma ono 50 milionów lat, ponieważ tak stare są skały wokół niego.”

takie debaty mogą wydawać się nieprzyzwoite, ale większość naukowców cieszy się, że je rozwijają. „Dzięki temu Wiele osób zakasuje rękawy i szuka więcej rzeczy” – mówi geolog z MIT, John Grotzinger. Oczywiście dyskusje dotyczą subtelności w zapisie kopalnym, a nie istnienia drobnoustrojów Dawno, dawno temu., Nawet sceptyk jak Steele pozostaje dość pewny, że biofilmy mikrobiologiczne żyły 3,2 miliarda lat temu. „Nie możesz ich przegapić” – mówi Steele o ich charakterystycznych pajęczynach widocznych pod mikroskopem. Nawet krytycy nie zakwestionowali najnowszego minika Rosinga z Muzeum Geologicznego Uniwersytetu Kopenhaskiego, który znalazł podpis życia izotopu węgla w próbce 3,7 miliarda lat skały z Grenlandii—najstarszego niekwestionowanego dowodu życia na Ziemi.

stawką w tych debatach jest nie tylko czas wczesnej ewolucji życia, ale ścieżka, którą obrał., We wrześniu ubiegłego roku, na przykład, Michael Tice i Donald Lowe ze StanfordUniversity poinformowali o 3.416 miliardach lat maty drobnoustrojów zachowanych w skałach z Afryki Południowej. Drobnoustroje, mówią, przeprowadziły fotosyntezę, ale nie produkowały tlenu w tym procesie. Niewielka liczba gatunków bakterii robi to samo-nazywa się to fotosyntezą anoksygeniczną—a Tice I Lowe sugerują, że takie drobnoustroje, a nie konwencjonalnie fotosyntetyczne badane przez Schopfa i innych, rozkwitły we wczesnej ewolucji życia., Poznanie wczesnych rozdziałów życia powie naukowcom nie tylko wiele o historii naszej planety. Będzie również kierować ich poszukiwaniami oznak życia w innym miejscu we wszechświecie-począwszy od Marsa.

w styczniu 2004 roku łaziki NASA Spirit i Opportunity zaczęły przetaczać się po marsjańskim krajobrazie. W ciągu kilku tygodni Opportunity znalazło najlepszy dowód na to, że woda kiedyś płynęła na powierzchni planety. Chemia skał pobranych z równiny zwanej Meridiani Planum wskazuje, że uformowała się miliardy lat temu w płytkim, dawno zanikającym morzu., Jednym z najważniejszych wyników misji łazika, mówi Grotzinger, członek zespołu naukowego łazika, była obserwacja robota, że skały na Meridiani Planum nie wydają się być zmiażdżone lub ugotowane w takim stopniu, w jakim były skały ziemskie w tym samym wieku— ich struktura krystaliczna i warstwy pozostają nienaruszone. Paleontolog nie mógłby poprosić o lepsze miejsce dla zachowania skamieniałości przez miliardy lat.

miniony rok przyniósł mnóstwo kuszących raportów. Sonda orbitująca i naziemne teleskopy wykryły Metan w atmosferze Marsa., Na Ziemi drobnoustroje wytwarzają duże ilości metanu, chociaż może on być również wytwarzany przez aktywność wulkaniczną lub reakcje chemiczne w skorupie planety. W lutym w mediach pojawiły się doniesienia o badaniu NASA, w którym rzekomo stwierdzono, że marsjański Metan mógł być wytwarzany przez podziemne mikroby. Kwatera główna NASA szybko wpadła-być może zaniepokojona powtórką medialnego szaleństwa wokół marsjańskiego meteorytu-i oświadczyła, że nie ma bezpośrednich danych potwierdzających roszczenia o życie na Marsie.,

ale zaledwie kilka dni później europejscy naukowcy ogłosili, że wykryli formaldehyd w marsjańskiej atmosferze, kolejny związek, który na Ziemi jest wytwarzany przez żywe istoty. Wkrótce potem naukowcy z Europejskiej Agencji Kosmicznej opublikowali zdjęcia równin Elizjum, regionu wzdłuż równika Marsa. Faktura krajobrazu, jak twierdzili, pokazuje, że obszar ten był zamarzniętym oceanem zaledwie kilka milionów lat temu-nie długo, w geologicznym czasie. Afrozen sea może być tam do dziś, zakopane pod warstwą pyłu wulkanicznego., Podczas gdy woda nie została jeszcze znaleziona na powierzchni Marsa, niektórzy badacze badający marsjańskie wąwozy twierdzą, że cechy mogły być wytwarzane przez podziemne warstwy wodonośne, co sugeruje, że woda i formy życia, które wymagają wody, mogą być ukryte pod powierzchnią.

Andrew Steele jest jednym z naukowców projektujących sprzęt nowej generacji do badania życia na Marsie. Jednym z narzędzi, które planuje wyeksportować na Marsa, jest microarray, szkiełko, do którego przymocowane są różne przeciwciała., Każde przeciwciało rozpoznaje i zatrzaskuje się na określonej cząsteczce, a każda kropka konkretnego przeciwciała została ustawiona, aby świecić, gdy znajdzie swojego molekularnego partnera. Steele ma wstępne dowody na to, że microarray może rozpoznać kopalne hopany, cząsteczki Znalezione w ścianach komórkowych bakterii, w szczątkach biofilmu sprzed 25 milionów lat.

we wrześniu Steele i jego koledzy udali się na surową Arktyczną wyspę Svalbard, gdzie przetestowali narzędzie w ekstremalnym środowisku tego obszaru jako wstęp do wdrożenia go na Marsie., Gdy uzbrojeni strażnicy norwescy wypatrywali niedźwiedzi polarnych, naukowcy godzinami siedzieli na chłodnych skałach, analizując fragmenty kamienia. Podróż zakończyła się sukcesem: przeciwciała microarray wykryły białka wytwarzane przez odporne bakterie w próbkach skał, a naukowcy uniknęli stania się pokarmem dla niedźwiedzi.

Steele pracuje również nad urządzeniem o nazwie MASSE (Modular Assays for Solar System Exploration), które wstępnie ma polecieć na wyprawę Europejskiej Agencji Kosmicznej na Marsa w 2011 roku., Zakłada, że łazik kruszy skały na proszek, który może być umieszczony w masce, która będzie analizować cząsteczki za pomocą mikromacierzy, szukając cząsteczek biologicznych.

wcześniej, w 2009 roku, NASA uruchomi łazik Mars Science Laboratory. Jest przeznaczony do sprawdzania powierzchni skał pod kątem specyficznych tekstur pozostawionych przez biofilmy. Mars lab może również szukać aminokwasów, budulców białek lub innych związków organicznych. Znalezienie takich związków nie udowadniłoby istnienia życia na Marsie, ale wzmocniłoby sprawę i zachęciłoby naukowców NASA do bliższego przyjrzenia się temu.,

analizy Marsa będą trudne, ale są jeszcze bardziej skomplikowane ze względu na zagrożenie skażeniem. Mars odwiedziło dziewięć sond kosmicznych, z Marsa 2, radzieckiej sondy, która rozbiła się na planecie w 1971 roku, do możliwości i ducha NASA. Każdy z nich mógł przenosić autostopem ziemskie mikroby. – Może się zdarzyć, że tam wylądowali i im się tam spodobało, a wtedy wiatr mógłby ich wiać wszędzie – mówi Jan Toporski, geolog z Uniwersytetu w Kilonii w Niemczech., I ta sama międzyplanetarna gra z samochodzikami zderzakowymi, które wiozły kawałek Marsa na Ziemię, mogła obsypać kawałki ziemi na Marsie. Jeśli jedna z tych ziemskich skał była zanieczyszczona drobnoustrojami, organizmy te mogły przetrwać na Marsie-przynajmniej przez pewien czas—i pozostawić tam ślady w geologii. Mimo to naukowcy są pewni, że mogą opracować narzędzia do rozróżniania importowanych ziemskich mikrobów od marsjańskich.

znalezienie oznak życia na Marsie nie jest bynajmniej jedynym celem. „Jeśli znajdziesz środowisko nadające się do zamieszkania i nie znajdziesz go zamieszkałego, to coś ci to mówi”, mówi Steele., „Jeśli nie ma życia, to dlaczego nie ma życia? Odpowiedź prowadzi do kolejnych pytań.”Pierwsza byłaby tym, co czyni ziemię tak wyjątkową. W końcu wysiłek włożony w wykrycie prymitywnego życia na Marsie może okazać się jego największą wartością tutaj, w domu.