Bagaimana para ilmuwan mencari kehidupan di luar bumi

2024 Pengarang: Seth Attwood | [email protected]. Terakhir diubah: 2023-12-16 16:08

Mungkin ada dunia berpenghuni lain di suatu tempat di alam semesta. Tapi, sampai kami menemukannya, program minimumnya adalah membuktikan bahwa kehidupan di luar Bumi setidaknya ada dalam beberapa bentuk. Seberapa dekat kita dengan itu?

Baru-baru ini, kita semakin sering mendengar tentang penemuan yang "dapat menunjukkan" keberadaan kehidupan di luar bumi. Baru pada September 2020, diketahui tentang penemuan gas fosfin di Venus - tanda potensial kehidupan mikroba - dan danau garam di Mars, tempat mikroba juga bisa ada.

Tetapi selama 150 tahun terakhir, penjelajah ruang angkasa telah lebih dari sekali melewatkan angan-angan. Masih belum ada jawaban yang dapat diandalkan untuk pertanyaan utama. Atau memang ada, tetapi para ilmuwan berhati-hati karena kebiasaan?

Garis teleskop

Pada tahun 1870-an, astronom Italia Giovanni Schiaparelli melihat garis-garis panjang dan tipis di permukaan Mars melalui teleskop dan menyatakannya sebagai "saluran". Dia dengan jelas memberi judul buku tentang penemuannya "Kehidupan di planet Mars". "Sulit untuk tidak melihat gambar di Mars yang mirip dengan yang membentuk lanskap terestrial kita," tulisnya.

Dalam bahasa Italia, kata canali berarti saluran alami dan buatan (ilmuwan itu sendiri tidak yakin dengan sifatnya), tetapi ketika diterjemahkan, ia kehilangan ambiguitas ini. Pengikut Schiaparelli telah dengan jelas menyatakan tentang peradaban Mars yang keras, yang, dalam iklim kering, menciptakan fasilitas irigasi yang sangat besar.

Lenin, yang membaca buku karya Percival Lowell "Mars and Its Canals" pada tahun 1908, menulis: "Karya ilmiah. Membuktikan bahwa Mars berpenghuni, bahwa kanal adalah keajaiban teknologi, bahwa manusia di sana seharusnya 2/3 kali lebih besar dari masyarakat setempat, apalagi berbatang, dan ditumbuhi bulu atau kulit binatang, berkaki empat atau enam.

N … ya, penulis kami menipu kami, menggambarkan keindahan Mars secara tidak lengkap, harus sesuai dengan resep: "Kegelapan kebenaran yang rendah lebih kami sukai daripada kami meningkatkan penipuan". Lowell adalah seorang jutawan dan mantan diplomat. Dia menyukai astronomi dan menggunakan uangnya sendiri untuk membangun salah satu observatorium paling canggih di Amerika. Berkat Lowell, topik kehidupan Mars dimuat di halaman depan surat kabar terbesar di dunia.

Benar, sudah pada akhir abad ke-19, banyak peneliti meragukan pembukaan "kanal". Pengamatan terus-menerus memberikan hasil yang berbeda - kartu divergen bahkan untuk Schiaparelli dan Loeull. Pada tahun 1907, ahli biologi Alfred Wallace membuktikan bahwa suhu di permukaan Mars jauh lebih rendah daripada yang diasumsikan Lowell, dan tekanan atmosfer terlalu rendah untuk air ada dalam bentuk cair.

Stasiun antarplanet "Mariner-9", yang mengambil foto planet ini dari luar angkasa pada 1970-an, mengakhiri sejarah kanal: "kanal" itu ternyata merupakan ilusi optik.

Sejak paruh kedua abad ke-20, harapan untuk menemukan kehidupan yang sangat terorganisir telah berkurang. Studi menggunakan pesawat ruang angkasa telah menunjukkan bahwa kondisi di planet terdekat bahkan tidak dekat dengan yang ada di Bumi: penurunan suhu yang terlalu kuat, atmosfer tanpa tanda-tanda oksigen, angin kencang, dan tekanan yang luar biasa.

Di sisi lain, studi tentang perkembangan kehidupan di Bumi telah mendorong minat untuk mencari proses serupa di luar angkasa. Lagi pula, kita masih tidak tahu bagaimana dan berkat apa, pada prinsipnya, kehidupan muncul.

Banyak peristiwa telah terjadi ke arah ini dalam beberapa tahun terakhir. Minat utama adalah pencarian air, senyawa organik dari mana bentuk kehidupan protein dapat terbentuk, serta biosignatures (zat yang dihasilkan oleh makhluk hidup) dan kemungkinan jejak bakteri di meteorit.

Bukti cair

Kehadiran air merupakan prasyarat bagi keberadaan kehidupan seperti yang kita kenal. Air bertindak sebagai pelarut dan katalis untuk jenis protein tertentu. Ini juga merupakan media yang ideal untuk reaksi kimia dan transportasi nutrisi. Selain itu, air menyerap radiasi infra merah, sehingga dapat menahan panas - ini penting untuk benda langit dingin yang cukup jauh dari termasyhur.

Data pengamatan menunjukkan bahwa air dalam wujud padat, cair atau gas ada di kutub Merkurius, di dalam meteorit dan komet, serta di Yupiter, Saturnus, Uranus, dan Neptunus. Para ilmuwan juga menyarankan bahwa bulan Jupiter Europa, Ganymede dan Callisto memiliki lautan air cair di bawah permukaan yang luas. Mereka menemukannya dalam satu bentuk atau lainnya dalam gas antarbintang dan bahkan di tempat-tempat yang luar biasa seperti fotosfer bintang.

Tetapi studi tentang jejak air dapat menjanjikan bagi para ahli astrobiologi (spesialis dalam biologi luar angkasa) hanya jika ada kondisi lain yang sesuai. Misalnya, suhu, tekanan, dan komposisi kimia di Saturnus dan Yupiter yang sama terlalu ekstrem dan dapat berubah bagi organisme hidup untuk beradaptasi dengannya.

Hal lain adalah planet-planet yang dekat dengan kita. Bahkan jika hari ini mereka terlihat tidak ramah, oasis kecil dengan "sisa-sisa kemewahan" dapat tetap ada di sana.

Pada tahun 2002, pengorbit Mars Odyssey menemukan endapan es air di bawah permukaan Mars. Enam tahun kemudian, penyelidikan Phoenix mengkonfirmasi hasil pendahulunya, memperoleh air cair dari sampel es dari kutub.

Ini konsisten dengan teori bahwa air cair hadir di Mars baru-baru ini (menurut standar astronomi). Menurut beberapa sumber, hujan di Planet Merah "hanya" 3,5 miliar tahun yang lalu, menurut yang lain - bahkan 1,25 juta tahun yang lalu.

Namun, kendala segera muncul: air di permukaan Mars tidak dapat eksis dalam keadaan cair. Pada tekanan atmosfer rendah, segera mulai mendidih dan menguap - atau membeku. Oleh karena itu, sebagian besar air yang diketahui di permukaan planet ini dalam keadaan es. Ada harapan bahwa yang paling menarik terjadi di bawah permukaan. Ini adalah bagaimana hipotesis danau garam di bawah Mars muncul. Dan baru beberapa hari yang lalu dia menerima konfirmasi.

Para ilmuwan dari Badan Antariksa Italia telah menemukan di salah satu kutub Mars sebuah sistem empat danau dengan air cair, yang terletak di kedalaman lebih dari 1,5 kilometer. Penemuan ini dilakukan dengan menggunakan data suara radio: perangkat mengarahkan gelombang radio ke bagian dalam planet, dan para ilmuwan, dengan refleksinya, menentukan komposisi dan strukturnya.

Keberadaan seluruh sistem danau, menurut penulis karya tersebut, menunjukkan bahwa ini adalah fenomena biasa bagi Mars.

Konsentrasi spesifik garam yang tepat di danau Mars masih belum diketahui, serta komposisinya. Menurut direktur ilmiah program Mars, Roberto Orosei, kita berbicara tentang solusi yang sangat kuat dengan "puluhan persen" garam.

Ada mikroba halofilik di Bumi yang menyukai salinitas tinggi, jelas ahli mikrobiologi Elizaveta Bonch-Osmolovskaya. Mereka melepaskan zat yang membantu menjaga keseimbangan air-listrik dan melindungi struktur sel. Tetapi bahkan di danau bawah tanah yang sangat asin (air asin) dengan konsentrasi hingga 30% ada beberapa mikroba seperti itu.

Menurut Orosei, jejak bentuk kehidupan yang ada ketika ada iklim dan air yang lebih hangat di permukaan planet, dan kondisinya menyerupai Bumi awal, dapat tetap berada di danau Mars.

Tapi ada kendala lain: komposisi airnya sendiri. Tanah Mars kaya akan perklorat - garam asam perklorat. Larutan perklorat membeku pada suhu yang jauh lebih rendah daripada air biasa atau bahkan air laut. Tapi masalahnya adalah bahwa perklorat adalah oksidan aktif. Mereka mempromosikan dekomposisi molekul organik, yang berarti mereka berbahaya bagi mikroba.

Mungkin kita meremehkan kemampuan hidup untuk beradaptasi dengan kondisi yang paling keras. Tetapi untuk membuktikan ini, Anda perlu menemukan setidaknya satu sel hidup.

"Batu bata" tanpa menembak

Bentuk kehidupan yang hidup di Bumi tidak dapat dibayangkan tanpa molekul organik kompleks yang mengandung karbon. Setiap atom karbon dapat membuat hingga empat ikatan dengan atom lain pada saat yang sama, menghasilkan banyak sekali senyawa. "Kerangka" karbon hadir dalam dasar semua zat organik - termasuk protein, polisakarida, dan asam nukleat, yang dianggap sebagai "bahan penyusun" kehidupan yang paling penting.

Hipotesis panspermia hanya menegaskan bahwa kehidupan dalam bentuknya yang paling sederhana datang ke Bumi dari luar angkasa. Di suatu tempat di ruang antarbintang, kondisi berkembang yang memungkinkan untuk merakit molekul kompleks.

Mungkin tidak dalam bentuk sel, tetapi dalam bentuk semacam protogenom - nukleotida yang dapat berkembang biak dengan cara yang paling sederhana dan mengkodekan informasi yang diperlukan untuk kelangsungan hidup sebuah molekul.

Untuk pertama kalinya, alasan untuk kesimpulan seperti itu muncul 50 tahun yang lalu. Molekul urasil dan xanthine ditemukan di dalam meteorit Marchison, yang jatuh di Australia pada tahun 1969. Ini adalah basa nitrogen yang mampu membentuk nukleotida, dari mana polimer asam nukleat - DNA dan RNA - sudah tersusun.

Tugas para ilmuwan adalah menentukan apakah temuan ini merupakan konsekuensi dari polusi di Bumi, setelah jatuh, atau berasal dari luar bumi. Dan pada tahun 2008, dengan menggunakan metode radiokarbon, dimungkinkan untuk menetapkan bahwa urasil dan xanthine memang terbentuk sebelum meteorit itu jatuh ke Bumi.

Sekarang di Marchison dan meteorit serupa (mereka disebut chondrites karbon), para ilmuwan telah menemukan semua jenis basa dari mana DNA dan RNA dibangun: gula kompleks, termasuk ribosa dan deoksiribosa, berbagai asam amino, termasuk asam lemak esensial. Apalagi ada indikasi bahwa bahan organik terbentuk langsung di luar angkasa.

Pada tahun 2016, dengan bantuan peralatan Rosetta dari Badan Antariksa Eropa, jejak asam amino paling sederhana - glisin - serta fosfor, yang juga merupakan komponen penting untuk asal usul kehidupan, ditemukan di ekor komet Gerasimenko. -Churyumov.

Tapi penemuan semacam itu lebih menunjukkan bagaimana kehidupan bisa dibawa ke Bumi. Apakah ia dapat bertahan dan berkembang untuk waktu yang lama di luar kondisi terestrial masih belum jelas. “Molekul besar, molekul kompleks, yang akan kami klasifikasikan sebagai organik di Bumi tanpa pilihan apa pun, dapat disintesis di luar angkasa tanpa partisipasi makhluk hidup,” kata astronom Dmitry Vibe. “Kami tahu bahwa materi organik antarbintang masuk ke tata surya dan Bumi. Tapi kemudian sesuatu yang lain terjadi padanya - komposisi isotop dan simetri berubah."

Jejak di atmosfer

Cara lain yang menjanjikan untuk mencari kehidupan dikaitkan dengan biosignatures, atau biomarker. Ini adalah zat, yang keberadaannya di atmosfer atau tanah planet ini pasti menunjukkan adanya kehidupan. Misalnya, ada banyak oksigen di atmosfer bumi, yang terbentuk sebagai hasil fotosintesis dengan partisipasi tanaman dan ganggang hijau. Ini juga mengandung banyak metana dan karbon dioksida, yang dihasilkan oleh bakteri dan organisme hidup lainnya dalam proses pertukaran gas selama respirasi.

Tetapi menemukan jejak metana atau oksigen di atmosfer (serta air) belum menjadi alasan untuk membuka sampanye. Misalnya, metana juga dapat ditemukan di atmosfer benda mirip bintang - katai coklat.

Dan oksigen dapat terbentuk sebagai hasil dari pemisahan uap air di bawah pengaruh radiasi ultraviolet yang kuat. Kondisi seperti itu teramati di planet ekstrasurya GJ 1132b, yang suhunya mencapai 230 derajat Celcius. Hidup dalam kondisi seperti itu tidak mungkin.

Agar gas dianggap sebagai biosignature, asal biogeniknya harus dibuktikan, yaitu, ia harus terbentuk secara tepat sebagai hasil aktivitas makhluk hidup. Asal mula gas seperti itu ditunjukkan, misalnya, oleh variabilitasnya di atmosfer. Pengamatan menunjukkan bahwa tingkat metana di Bumi berfluktuasi dengan musim (dan aktivitas makhluk hidup tergantung pada musim).

Jika di planet lain metana menghilang dari atmosfer, kemudian muncul (dan ini dapat direkam selama, misalnya, satu tahun), itu berarti seseorang memancarkannya.

Mars ternyata menjadi salah satu kemungkinan sumber metana "hidup" lagi. Tanda-tanda pertama di tanah terungkap oleh perangkat program Viking, yang dikirim ke planet ini pada 1970-an - hanya dengan tujuan mencari bahan organik. Molekul metana yang ditemukan dalam kombinasi dengan klorin pada awalnya diambil sebagai bukti. Namun pada 2010, sejumlah peneliti merevisi sudut pandang ini.

Mereka menemukan bahwa perklorat yang sudah kita kenal di tanah Mars, ketika dipanaskan, menghancurkan sebagian besar bahan organik. Dan sampel dari Viking dipanaskan.

Di atmosfer Mars, jejak metana pertama kali ditemukan pada tahun 2003. Temuan itu segera menghidupkan kembali percakapan tentang kelayakhunian Mars. Faktanya adalah bahwa sejumlah besar gas ini di atmosfer tidak akan bertahan lama, tetapi akan dihancurkan oleh radiasi ultraviolet. Dan jika metana tidak terurai, para ilmuwan telah menyimpulkan bahwa ada sumber permanen dari gas ini di Planet Merah. Namun, para ilmuwan tidak memiliki keyakinan yang kuat: data yang diperoleh tidak mengecualikan bahwa metana yang ditemukan adalah "polusi" yang sama.

Namun pengamatan dari penjelajah Curiosity pada 2019 mencatat kenaikan kadar metana yang tidak normal. Apalagi, konsentrasinya kini tiga kali lipat lebih tinggi dari kadar gas yang tercatat pada 2013. Dan kemudian hal yang lebih misterius terjadi - konsentrasi metana kembali turun ke nilai latar belakang.

Teka-teki metana masih belum memiliki jawaban yang jelas. Menurut beberapa versi, penjelajah itu mungkin terletak di dasar kawah, di mana terdapat sumber metana bawah tanah, dan pelepasannya dikaitkan dengan aktivitas tektonik planet ini.

Namun, biosignatures bisa agak tidak jelas. Misalnya, pada September 2020, sebuah tim di Universitas Cardiff mendeteksi jejak gas fosfin di Venus, senyawa fosfor khusus yang terlibat dalam metabolisme bakteri anaerob.

Pada 2019, simulasi komputer menunjukkan bahwa fosfin tidak dapat terbentuk di planet dengan inti padat kecuali sebagai akibat dari aktivitas organisme hidup. Dan jumlah fosfin yang ditemukan di Venus mendukung fakta bahwa ini bukan kesalahan atau ketidakmurnian yang tidak disengaja.

Tetapi sejumlah ilmuwan skeptis tentang penemuan itu. Ahli astrobiologi dan ahli tentang tingkat pengurangan fosfor Matthew Pasek menyarankan bahwa ada beberapa proses eksotis yang belum diperhitungkan oleh simulasi komputer. Dialah yang bisa terjadi di Venus. Pasek menambahkan bahwa para ilmuwan masih belum yakin bagaimana kehidupan di Bumi menghasilkan fosfin dan apakah itu diproduksi oleh organisme sama sekali.

Terkubur di batu

Tanda kehidupan lain yang mungkin, sekali lagi terkait dengan Mars, adalah adanya sampel dari planet dengan struktur aneh yang mirip dengan sisa-sisa makhluk hidup. Ini termasuk meteorit Mars ALH84001. Itu terbang dari Mars sekitar 13.000 tahun yang lalu dan ditemukan di Antartika pada tahun 1984 oleh ahli geologi mobil salju di sekitar Allan Hills (ALH singkatan dari Allan Hills) di Antartika.

Meteorit ini memiliki dua karakteristik. Pertama, itu adalah sampel batuan dari era "Mars basah" yang sama, yaitu saat di mana mungkin ada air di atasnya. Yang kedua - struktur aneh ditemukan di dalamnya, mengingatkan pada benda biologis yang memfosil. Selain itu, ternyata mengandung jejak bahan organik! Namun, "bakteri yang memfosil" ini tidak ada hubungannya dengan mikroorganisme terestrial.

Mereka terlalu kecil untuk kehidupan seluler terestrial. Namun, ada kemungkinan bahwa struktur seperti itu menunjuk pada pendahulu kehidupan. Pada tahun 1996, David McKay dari Johnson Center for NASA dan rekan-rekannya menemukan apa yang disebut pseudomorph dalam meteorit - struktur kristal tidak biasa yang meniru bentuk (dalam hal ini) tubuh biologis.

Tak lama setelah pengumuman tahun 1996, Timothy Swindle, seorang ilmuwan planet di University of Arizona, melakukan survei informal terhadap lebih dari 100 ilmuwan untuk mengetahui bagaimana perasaan komunitas ilmiah tentang klaim tersebut.

Banyak ilmuwan skeptis tentang klaim kelompok McKay. Secara khusus, sejumlah peneliti berpendapat bahwa inklusi ini mungkin muncul sebagai akibat dari proses vulkanik. Keberatan lain terkait dengan dimensi struktur yang sangat kecil (nanometer). Namun, para pendukung keberatan dengan fakta bahwa nanobakteri ditemukan di Bumi. Ada sebuah karya yang menunjukkan perbedaan mendasar dari nanobakteri modern dari objek dari ALH84001.

Perdebatan menemui jalan buntu karena alasan yang sama seperti dalam kasus fosfin Venus: kita masih memiliki sedikit gagasan tentang bagaimana struktur seperti itu terbentuk. Tidak ada yang bisa menjamin bahwa kesamaan bukanlah suatu kebetulan. Selain itu, ada kristal di Bumi, seperti kerit, yang sulit dibedakan dari sisa-sisa "fosil" bahkan mikroba biasa (belum lagi nanobakteri yang kurang dipelajari).

Pencarian kehidupan di luar bumi seperti mengejar bayangan Anda sendiri. Sepertinya jawabannya ada di depan kita, kita hanya perlu mendekat. Tapi dia pindah, memperoleh kompleksitas dan reservasi baru. Beginilah cara kerja sains - dengan menghilangkan "positif palsu". Bagaimana jika analisis spektral gagal? Bagaimana jika metana di Mars hanyalah anomali lokal? Bagaimana jika struktur yang terlihat seperti bakteri hanyalah permainan alam? Semua keraguan tidak dapat sepenuhnya dikesampingkan.

Sangat mungkin bahwa wabah kehidupan terus-menerus muncul di Semesta - di sana-sini. Dan kami, dengan teleskop dan spektrometer kami, selalu terlambat berkencan. Atau, sebaliknya, kita datang terlalu dini. Tetapi jika Anda percaya pada prinsip Copernicus, yang mengatakan bahwa Semesta secara keseluruhan adalah homogen dan proses duniawi harus terjadi di tempat lain, cepat atau lambat kita akan berpotongan. Ini masalah waktu dan teknologi.