Hvordan kan astrobiologer finne utenomjordisk liv? I hverdagen har vi vanligvis ikke noe problem med å fortelle at en hund eller en rosebush er en levende ting og en stein ikke. I klimascenen til filmen ‘Europa Report’ kan vi fortelle med et øyeblikk at den mangeteltede skapningen som oppdaget svømming i havet av Jupiters måne Europa er levende, komplisert og ganske muligens intelligent.
Men med mindre noe svømmer, går, kryper eller glir forbi kameraene til et vakkert romfartøy, har astrobiologer en mye tøffere jobb. De må utarbeide tester som gjør at de kan utlede tilstedeværelsen av fremmed mikrobielt liv fra romfartsdata. De trenger å være i stand til å gjenkjenne fossile spor av tidligere fremmedliv. De må være i stand til å avgjøre om atmosfærene til fjerne planeter som kretser rundt andre stjerner, inneholder historiene om ukjente livsformer. De trenger måter å utlede livets nærvær ut fra kunnskap om dens egenskaper. En definisjon av livet ville fortelle dem hva disse egenskapene er, og hvordan de skal se etter dem. Dette er den første av en to-delt serie som undersøker hvordan vårt livsbegrep påvirker søket etter utenomjordisk liv.
Hva er det som skiller levende ting? I århundrer har filosofer og forskere søkt svar. Filosofen Aristoteles (384-322 f.Kr.) la ned en stor innsats for å dissekere dyr og studere levende ting. Han antok at de hadde særegne spesielle kapasiteter som skiller dem fra ting som ikke er i live. Inspirert av de mekaniske oppfinnelsene fra hans tider, trodde renessansefilosofen Rene Descartes (1596-1650) at levende ting var som urmaskiner, og deres spesielle kapasiteter stammet fra måten deres deler var organisert på.
I 1944 skrev fysikeren Erwin Schrödinger (1887-1961) Hva er livet? I den foreslo han at de grunnleggende fenomenene i livet, inkludert til og med hvordan foreldre viderefører sine egenskaper til avkom, kunne forstås ved å studere fysikken og kjemien til levende ting. Schrödingers bok var en inspirasjon til vitenskapen om molekylærbiologi.
Levende organismer er laget av store kompliserte molekyler med ryggrad av koblede karbonatomer. Molekylærbiologer kunne forklare mange av livets funksjoner når det gjelder disse organiske molekylene og de kjemiske reaksjonene de gjennomgår når de oppløses i flytende vann. I 1955 oppdaget James Watson og Francis Crick strukturen til deoksyribonukleinsyre (DNA) og viste hvordan det kunne være stabburet med arvelig informasjon som ble overført fra foreldre til avkom.
Selv om all denne forskningen og teoretiseringen har økt vår forståelse av livet enormt, har den ikke gitt en tilfredsstillende definisjon av livet; en definisjon som gjør at vi pålitelig kan skille ting som lever fra ting som ikke er det. I 2012 argumenterte filosofen Edouard Mahery for at det var umulig og meningsløst å komme med en enkelt definisjon av livet. Astrobiologer klarer seg så godt de kan med definisjoner som er delvis, og som har unntak. Deres søk er betinget av vår kunnskap om de spesifikke funksjonene ved livet på jorden; det eneste livet vi for øyeblikket kjenner.
Her på jorden er levende ting særegne i sin kjemiske sammensetning. Foruten karbon er elementene hydrogen, nitrogen, oksygen, fosfor og svovel spesielt viktige for de store organiske molekylene som utgjør landlevetid. Vann er et nødvendig løsningsmiddel. Siden vi ikke vet med sikkerhet hva annet kan være mulig, antar søket etter utenomjordisk liv typisk at den kjemiske sammensetningen vil være lik den på livet på jorden.
Ved å benytte seg av denne antagelsen tildeler astrobiologer en høy prioritet til søket etter vann på andre himmellegemer. Romfartøy-bevis har bevist at Mars en gang hadde forekomster av flytende vann på overflaten. Å bestemme historien og omfanget av dette vannet er et sentralt mål for utforskningen av Mars. Astrobiologer er begeistret av bevis på havoverflater på Jupiters måne Europa, Saturns måne Enceladus, og kanskje på andre måner eller dvergplaneter. Men selv om tilstedeværelsen av flytende vann innebærer forhold som er passende for jordlignende liv, viser det ikke at slikt liv eksisterer eller noen gang har eksistert.
Organiske kjemikalier er nødvendige for jordlignende liv, men, som for vann, beviser ikke deres tilstedeværelse at liv eksisterer, fordi organiske materialer også kan dannes ved ikke-biologiske prosesser. I 1976 var NASAs to vikinglandere det første romfartøyet som gjorde fullt ut vellykkede landinger på Mars. De bar et instrument; kalt gasskromatograf-massespektrometer, som testet jorda for organiske molekyler.
Selv uten liv forventet forskere å finne noen organiske materialer i den Martiske jorda. Organiske materialer dannet av ikke-biologiske prosesser finnes i karbonholdige meteoritter, og noen av disse meteorittene skal ha falt på Mars. De ble overrasket over å ikke finne noe i det hele tatt. På det tidspunktet ble mangelen på å finne organiske molekyler betraktet som et stort slag for muligheten for liv på Mars.
I 2008 oppdaget NASAs Phoenix lander en forklaring på hvorfor Viking ikke oppdaget organiske molekyler. Hvis funnet at Marsjord inneholder perklorater. Inneholder oksygen og klor, er perklorater oksidasjonsmidler som kan bryte ned organisk materiale. Mens perklorater og organiske molekyler kunne eksistere sameksistent i marsjord, bestemte forskere at oppvarming av jordsmonnet for Viking-analysen ville ha fått perkloratene til å ødelegge alt organisk materiale den inneholdt. Marsjord kan tross alt inneholde organiske materialer.
På en nyhetsbriefing i desember 2014 kunngjorde NASA at et instrument som ble båret om bord på Curiosity Mars-roveren, hadde lyktes med å oppdage enkle organiske molekyler på Mars for første gang. Forskere tror det er mulig at molekylene detekteres kan være nedbrytningsprodukter av mer komplekse organiske molekyler som ble brutt ned av perklorater under analyseprosessen.
Den kjemiske sammensetningen av landlevende liv har også ledet letingen etter spor etter liv i Martiske meteoritter. I 1996 rapporterte et team av etterforskere som ledet av David McKay fra Johnson Space Center i Houston, bevis for at en Martian-meteoritt som ble funnet ved Alan Hills i Antarktis i 1984, inneholdt kjemiske og fysiske bevis på tidligere Mars-liv.
Det har siden vært lignende påstander om andre meteoritter fra Mars. Ikke-biologiske forklaringer på mange av funnene er blitt foreslått, og hele emnet har forblitt innblandet i kontrovers. Meteoritter har foreløpig ikke gitt den type bevis som er nødvendig for å bevise eksistensen av utenomjordisk liv over rimelig tvil.
Etter Aristoteles foretrekker de fleste forskere å definere livet med tanke på dets kapasiteter i stedet for dets sammensetning. I den andre delen vil vi undersøke hvordan vår forståelse av livets kapasiteter har påvirket søket etter utenomjordisk liv.
Referanser og videre lesning:
N. Atkinson (2009) Perchlorates and Water Make for Potential Habitable Miljø på Mars, Space Magazine.
S. A. Benner (2010), Defining life, astrobiologi, 10(10):1021-1030.
E. Machery (2012), hvorfor jeg sluttet å bekymre meg for definisjonen av livet ... og hvorfor du også burde gjøre det, Synt, 185:145-164.
L. J. Mix (2015), Defending definitions of life, astrobiologi, 15 (1) lagt ut online i forkant av publiseringen.
T. Reyes (2014) NASAs Curiosity Rover oppdager metan, Organics on Mars, Space Magazine.
S. Tirard, M. Morange, og A. Lazcano, (2010), Definisjonen av livet: En kort historie om en unnvikende vitenskapelig innsats, astrobiologi, 10(10):1003-1009.
Fant Viking Mars-landere livets byggesteiner? Manglende brikke inspirerer til nytt blikk på puslespillet. Science Daily Featured Research 5. september 2010
NASA-rover finner aktiv og eldgamle organisk kjemi på Mars, Jet Propulsion laboratorium, California Institute of Technology, News, 16. desember 2014.
Europa: Ingredients for Life ?, National Aeronautics and Space Administration.
