Πώς ξέρουμε αν υπάρχει ζωή στη Γη; Ανακάλυψα αυτό το τολμηρό πείραμα

Ξεκίνησε με τον τρόπο που ξεκινούν πολλές ανακαλύψεις, γαργαλώντας την περιέργεια στο πίσω μέρος του μυαλού κάποιου. Αυτό το άτομο ήταν ο αστρονόμος και επικοινωνιολόγος Carl Sagan. Αυτό που γαργαλούσε το σκάφος ήταν η τροχιά του διαστημικού σκάφους Galileo της NASA, το οποίο εκτοξεύτηκε τον Οκτώβριο του 1989 και ήταν το πρώτο που τέθηκε σε τροχιά γύρω από τον Δία. Το αποτέλεσμα ήταν ένα χαρτί μέσα φύση Πριν από 30 χρόνια αυτή την εβδομάδα, άλλαξε τον τρόπο με τον οποίο σκέφτονταν οι επιστήμονες για την αναζήτηση ζωής σε άλλους πλανήτες.

Η ευκαιρία ήρθε από ένα τραγικό ατύχημα. Σχεδόν τέσσερα χρόνια πριν από την εκτόξευση του Galileo, τον Ιανουάριο του 1986, το διαστημικό λεωφορείο Challenger εξερράγη λίγο μετά την απογείωση, σκοτώνοντας επτά ανθρώπους. Η NASA ακύρωσε τα σχέδιά της να στείλει το Galileo σε μια γρήγορη διαδρομή στον Δία χρησιμοποιώντας έναν πύραυλο με υγρά καύσιμα σε άλλο διαστημικό λεωφορείο. Αντίθετα, ο ανιχνευτής εκτοξεύτηκε πιο ήπια από ένα λεωφορείο σε τροχιά, με τους μηχανικούς της αποστολής να το εκτοξεύουν γύρω από την Αφροδίτη και τη Γη, ώστε να μπορεί να πάρει τις βαρυτικές ωθήσεις που θα το εκτοξεύσουν μέχρι τον Δία.

Στις 8 Δεκεμβρίου 1990, το Galileo ήταν προγραμματισμένο να πετάξει δίπλα στη Γη, μόλις 960 χιλιόμετρα πάνω από την επιφάνεια της Γης. Το γαργαλητό έγινε φαγούρα που ο Σάγκαν έπρεπε να ξύσει. Μίλησε με τη NASA για να κατευθύνει τα όργανα του διαστημικού σκάφους προς τον πλανήτη μας. Το έγγραφο που προέκυψε είχε τον τίτλο «Η αναζήτηση της ζωής στη Γη από το διαστημόπλοιο Galileo».¹.

Εξωτερική όψη

Είμαστε σε μοναδική θέση να γνωρίζουμε ότι υπάρχει ζωή στη Γη. Η χρήση του σπιτιού μας για να ελέγξουμε αν μπορούσαμε να το διακρίνουμε από απόσταση ήταν μια εξαιρετική πρόταση εκείνη την εποχή, όταν πολύ λίγα ήταν γνωστά για τα περιβάλλοντα στα οποία θα μπορούσε να ανθίσει η ζωή. «Είναι σαν μια ιστορία επιστημονικής φαντασίας τυλιγμένη σε μια ερευνητική εργασία», λέει ο David Grinspoon, επικεφαλής επιστήμονας για τη στρατηγική αστροβιολογίας στα κεντρικά γραφεία της NASA στην Ουάσιγκτον, D.C. «Ας φανταστούμε ότι βλέπουμε τη Γη για πρώτη φορά».

Αυτό ήρθε σε μια εποχή που η αναζήτηση για ζωή σε άλλα μέρη του ηλιακού συστήματος μειώνονταν. Οι ρομποτικές αποστολές των ΗΠΑ και της Σοβιετικής Ένωσης τις δεκαετίες του 1960 και του 1970 αποκάλυψαν ότι η Αφροδίτη – που κάποτε θεωρούνταν καταφύγιο για εξωγήινους οργανισμούς – ήταν εξαιρετικά ζεστή κάτω από τα πυκνά σύννεφα διοξειδίου του άνθρακα. Άρης, διάστικτος με «αρδευτικά κανάλια» που σχεδιάστηκε από τη φαντασία των αστρονόμων²Έμοιαζε σαν άγονη γη. Το 1990, κανείς δεν γνώριζε ακόμη για τους θαμμένους ωκεανούς που βρίσκονται στο φεγγάρι του Δία, Ευρώπη, μια ανακάλυψη που συνέχισε να κάνει ο Γαλιλαίος.³ – Ή στο φεγγάρι του Κρόνου Εγκέλαδος, που και οι δύο θεωρούνται πλέον ως πιθανά λίκνα για εξωγήινη ζωή.

Το πιο σημαντικό, ο Σάγκαν και οι συνεργάτες του ακολούθησαν μια σκόπιμα αγνωστικιστική προσέγγιση για την ανίχνευση της ζωής, λέει η αστροβιολόγος Λίζα Καλτενέγκερ, επικεφαλής του Ινστιτούτου Carl Sagan στο Πανεπιστήμιο Cornell στην Ιθάκη της Νέας Υόρκης. «Φυσικά και θέλει να βρει ζωή, όπως κάνουν όλοι οι επιστήμονες», λέει. «Αλλά λέει: «Ας πάρουμε αυτή την επιθυμία και ας είμαστε πιο προσεκτικοί, γιατί θέλουμε να τη βρούμε». Η ύπαρξη ζωής, όπως το έθεσε η εφημερίδα, ήταν μια «υπόθεση έσχατης ανάγκης» για να εξηγήσει αυτό που παρατήρησε ο Γαλιλαίος.

Αλλά ακόμα και μέσα από αυτό το πέπλο αμφιβολίας, το διαστημόπλοιο κατάφερε να το πραγματοποιήσει. Οι εικόνες υψηλής ανάλυσης της Αυστραλίας και της Ανταρκτικής που ελήφθησαν ενώ ο Γαλιλαίος πετούσε από πάνω δεν έδειχναν σημάδια πολιτισμού. Ωστόσο, ο Galileo μέτρησε το οξυγόνο και το μεθάνιο στην ατμόσφαιρα της Γης και το τελευταίο έκανε αναλογίες που έδειχναν μια ανισορροπία που προκαλείται από ζωντανούς οργανισμούς. Ανίχνευσε μια απότομη κλίση στο υπέρυθρο φάσμα του ηλιακού φωτός που αντανακλάται από τον πλανήτη, μια ξεχωριστή «κόκκινη άκρη» που υποδηλώνει την παρουσία βλάστησης. Έπιασε τη ραδιοφωνική μετάδοση που ερχόταν από την επιφάνεια και την επεξεργάστηκε σαν να είχε σχεδιαστεί. «Μπορεί να υποστηριχθεί ότι τα σήματα παράγονται από μια έξυπνη μορφή ζωής στη Γη», έγραψε ευθαρσώς η ομάδα του Sagan.

Ισχυρός έλεγχος

Karl Zemlis, τώρα αρχισυντάκτης των Φυσικών Επιστημών στο φύσηΠροσέγγισε την εφημερίδα ως κατώτερος συντάκτης. Λέει ότι εξακολουθεί να είναι ένα από τα αγαπημένα του περιοδικά και ένα από τα πιο δύσκολα στην απόκτησή του. Η συντακτική έγκριση της εφημερίδας δεν ήταν καθόλου ομόφωνη, γιατί δεν περιέγραφε ξεκάθαρα κάτι νέο. Αλλά, σύμφωνα με τον Zimlis, αυτό ήταν ως επί το πλείστον εκτός θέματος. «Ήταν ένα απίστευτα ισχυρό πείραμα ελέγχου για κάτι που δεν ήταν στο ραντάρ πολλών ανθρώπων εκείνη την εποχή», λέει.

«Αν και η απάντηση ήταν γνωστή, άλλαξε βαθιά τον τρόπο που σκεφτόμασταν για την απάντηση», λέει ο Kaltenegger. Μόνο με το να κάνουμε ένα βήμα πίσω και να κοιτάξουμε τη Γη ως έναν πλανήτη σαν οποιονδήποτε άλλο – ίσως φιλοξενεί ζωή, ίσως όχι – μπορούν οι ερευνητές να αρχίσουν να έχουν μια πραγματική προοπτική για τη θέση μας στο σύμπαν και την πιθανότητα ύπαρξης ζωής αλλού, λέει.

Παίρνει νέα σημασία δεδομένων των εξελίξεων που σημειώθηκαν μετά την πτήση του Galileo. Το 1990, δεν ήταν γνωστό ότι υπήρχαν πλανήτες σε τροχιά γύρω από αστέρια εκτός από τον Ήλιο. Πέρασαν άλλα δύο χρόνια πριν οι αστρονόμοι ανακοίνωσαν οριστικά τον πρώτο «εξωπλανήτη» που περιστρέφεται γύρω από ένα περιστρεφόμενο νεκρό αστέρι γνωστό ως πάλσαρ.⁴Και άλλα τρία χρόνια πριν βρεθούν⁵ Το πρώτο περιφέρεται γύρω από ένα αστέρι που μοιάζει με ήλιο, το 51 Pegasi. Σήμερα, οι επιστήμονες γνωρίζουν για περισσότερους από 5.500 εξωπλανήτες, μερικοί από τους οποίους μοιάζουν με οτιδήποτε στο ηλιακό σύστημα. Κυμαίνονται από «υπερ-Γη» με περίεργη γεωλογία και «μίνι-Ποσειδώνες» με αέριες ατμόσφαιρες έως «καυτούς Δία», τεράστιους πλανήτες που περιφέρονται κοντά στα φλεγόμενα αστέρια τους.

Όταν ο Σάγκαν και οι συνάδελφοί του έστρεψαν τον Γαλιλαίο προς τη Γη, επινόησαν ένα επιστημονικό πλαίσιο για την αναζήτηση σημείων ζωής σε αυτούς τους άλλους κόσμους, ένα πλαίσιο που έχει διαποτίσει κάθε αναζήτηση για τέτοιες βιουπογραφές έκτοτε. Η Καλτενέγκερ εξακολουθεί να δίνει το χαρτί του Σάγκαν στους μαθητές της για να τους δείξει πώς να το κάνουν. Η ζωή είναι το τελευταίο συμπέρασμα, όχι το πρώτο, που βγαίνει όταν βλέπει κάτι ασυνήθιστο σε έναν άλλο πλανήτη, τους λέει. Οι έκτακτοι ισχυρισμοί απαιτούν έκτακτα στοιχεία.

Το σωστό μείγμα για τη ζωή

Αυτό το μάθημα δεν θα μπορούσε να είναι πιο επίκαιρο σήμερα, καθώς οι επιστήμονες βρίσκονται στο χείλος των δυνητικά επαναστατικών, και ίσως βαθιά ανησυχητικών, ανακαλύψεων που έγιναν από το πανίσχυρο διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST). Το τηλεσκόπιο μόλις ξεκίνησε την εξ αποστάσεως εξερεύνηση της ατμόσφαιρας δεκάδων εξωπλανητών, αναζητώντας το ίδιο είδος χημικής ανισορροπίας που παρατήρησε ο Galileo στην ατμόσφαιρα της Γης. Ήδη αρχίζουν να αποκαλύπτουν πρώιμες υποδείξεις βιουπογραφών που μπορεί να παρασύρουν τους επιστήμονες και το κοινό.

Για παράδειγμα, το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb έχει ανιχνεύσει μεθάνιο στην ατμόσφαιρα τουλάχιστον ενός πλανήτη. Αυτό το αέριο είναι ένα ισχυρό σημάδι ζωής στη Γη, αλλά μπορεί επίσης να προέρχεται από ηφαίστεια και δεν απαιτεί ζωή για να υπάρχει. Το οξυγόνο προσελκύει την προσοχή των επιστημόνων επειδή το μεγαλύτερο μέρος του παράγεται από τη ζωή στη Γη, αλλά μπορεί επίσης να σχηματιστεί από μόρια νερού που διασπούν το φως ή διοξείδιο του άνθρακα. Η εύρεση του σωστού μείγματος μεθανίου και οξυγόνου θα μπορούσε να δείξει ότι υπάρχει ζωή σε άλλο πλανήτη, αλλά αυτός ο κόσμος θα έπρεπε να βρίσκεται σε μια εύκρατη περιοχή, ούτε πολύ ζεστή ούτε πολύ κρύα. Η λήψη του σωστού μείγματος συστατικών που διατηρούν τη ζωή σε ένα φιλικό περιβάλλον είναι δύσκολο, λέει ο Kaltenegger.

Το ίδιο ισχύει και για ένα άλλο ενδιαφέρον μείγμα ατμοσφαιρικών αερίων. Μόλις τον περασμένο μήνα, αστρονόμοι που εξέτασαν δεδομένα από το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb ανακοίνωσαν ότι βρήκαν μεθάνιο και διοξείδιο του άνθρακα στην ατμόσφαιρα ενός μεγάλου εξωπλανήτη που ονομάζεται K2-18 b. Πρότειναν ότι ο πλανήτης μπορεί να έχει υδάτινους ωκεανούς που καλύπτουν την επιφάνειά του, και υπαινίχθηκε για αινιγματικές ανακαλύψεις διμεθυλοσουλφιδίου, μιας ένωσης που έρχεται στη Γη από φυτοπλαγκτόν και άλλους οργανισμούς.⁶.

Τα πρωτοσέλιδα έτρεχαν, καθώς οι ειδήσεις ανέφεραν πιθανά σημάδια ζωής στο K2-18 b. Για να μην αναφέρουμε, η παρουσία διμεθυλοσουλφιδίου έχει αναφερθεί με χαμηλή εμπιστοσύνη και χρειάζεται περαιτέρω επικύρωση. Επίσης, ουσιαστικά δεν έχει ανακαλυφθεί νερό σε αυτόν τον πλανήτη. Ακόμα κι αν υπάρχει νερό, μπορεί να βρίσκεται σε έναν ωκεανό τόσο βαθιά που καταπνίγει κάθε γεωλογική δραστηριότητα που θα μπορούσε να διατηρήσει μια εύκρατη ατμόσφαιρα.

Οικοδομικά στοιχεία

Τέτοιες προκλήσεις ώθησαν τον Τζιμ Γκριν, πρώην επικεφαλής επιστήμονα της NASA, να προτείνει ένα πλαίσιο το 2021 για τον τρόπο αναφοράς στοιχείων εξωγήινης ζωής.⁷. Μια προοδευτική κλίμακα, από το ένα έως το επτά, για παράδειγμα, μπορεί να βοηθήσει στη μεταφορά του επιπέδου των αποδεικτικών στοιχείων για τη ζωή σε μια συγκεκριμένη ανακάλυψη, λέει. Ίσως έχετε ένα σήμα που θα μπορούσε να προκληθεί από βιολογική δραστηριότητα, το οποίο θα ήταν απλώς ένα σημάδι στην κλίμακα. Θα χρειαστεί να εργαστείτε μέσω πολλών άλλων βημάτων, όπως να αποκλείσετε τη μόλυνση και να λάβετε ανεξάρτητη απόδειξη της ισχύος αυτού του σήματος για να φτάσετε στο Επίπεδο 7 και να επιδείξετε μια αληθινή ανίχνευση εξωγήινης ζωής.

Μπορεί να πάρει πολύ χρόνο. Ένα τηλεσκόπιο μπορεί να είναι σε θέση να μυρίσει ένα ενδιαφέρον μόριο και οι επιστήμονες θα μπορούσαν να συζητήσουν για αυτό. Ένα άλλο τηλεσκόπιο μπορεί να κατασκευαστεί για να προσδιορίσει το πλαίσιο της παρατήρησης. Κάθε τούβλο αποδεικτικών στοιχείων πρέπει να στρωθεί πάνω σε ένα άλλο, κάθε στρώμα κονιάματος ανακατεμένο από τα επιχειρήματα, τις αμφιβολίες και τον αγνωστικισμό πολλών, πολλών μελετητών. Αυτό γίνεται με την υπόθεση ότι η ζωή σε έναν άλλο κόσμο είναι παρόμοια με τη ζωή στη Γη, η οποία είναι η υπόθεση που βασίζεται στα συμπεράσματα που εξάγονται από τις παρατηρήσεις του Γαλιλαίου. «Η αβεβαιότητα μπορεί να διαρκέσει για χρόνια ή δεκαετίες», λέει ο Greenspun. Ο Sagan, ο οποίος πέθανε το 1996, θα το άρεσε πολύ.

Την ίδια χρονιά που ο Γαλιλαίος παρατήρησε τη Γη, ο Σάγκαν έπεισε τη NASA να κατευθύνει άλλο διαστημόπλοιο προς μια κατεύθυνση που η υπηρεσία δεν είχε σχεδιάσει. Όταν το Voyager 1 πέρασε από τον Ποσειδώνα καθώς βγήκε από το ηλιακό σύστημα, γύρισε τις κάμερές του πίσω προς τη Γη και απαθανάτισε μια εικόνα ενός μικρού στίγματος που λάμπει στην ηλιαχτίδα. Αυτό ήταν Εικόνα της διάσημης γαλάζιας κουκκίδας Αυτό ενέπνευσε τον Sagan να συλλογιστεί στο βιβλίο του το 1994 Απαλό μπλε κουκκίδα: “Αυτό είναι εδώ. Αυτό είναι το σπίτι. Αυτό είμαστε.”

Αυτό το φωτεινό, εύθραυστο pixel έχει αναδιαμορφώσει τον τρόπο με τον οποίο η ανθρωπότητα αντιλαμβάνεται τη θέση της στο σύμπαν. Το ίδιο ισχύει και για τη χρήση του Galileo για την αναζήτηση ζωής στη Γη, λέει ο Kaltenegger: «Έτσι μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε την ανοιχτόχρωμη μπλε κουκκίδα μας για να παρέχουμε ένα μοντέλο για την αναζήτηση ζωής σε άλλους πλανήτες».