Άβι Λεμπ, Πως θα αναζητήσουμε άγνωστες μορφές εξωγήινης ζωής. Avi Loeb, How to Search for Life as We Don’t Know It

Μεγάλο μέρος της αστροβιολογίας επικεντρώνεται στην αναζήτηση εξωγήινων οργανισμών των οποίων η χημεία είναι παρόμοια με τη δική μας – κάτι το οποίο θα μπορούσε κάλλιστα να μην ισχύει. Much of astrobiology is focused on looking for organisms with chemistry similar to ours—but there could well be other kinds. Credit: Getty Images

Το προηγούμενο εξάμηνο, στο σεμινάριο των πρωτοετών φοιτητών μου στο Harvard, ανέφερα ότι το πλησιέστερο άστρο στον ήλιο, ο Εγγύτατος του Κενταύρου, εκπέμπει κυρίως υπέρυθρη ακτινοβολία και ότι στην λεγόμενη κατοικίσιμη ζώνη του διαθέτει έναν πλανήτη, τον Εγγύτατο b. Έκανα την εξής ερώτηση στους φοιτητές: «Αν υποθέσουμε ότι υπάρχουν πλάσματα που βρίσκονται στην επιφάνεια του Proxima b, πώς θα ήταν τα μάτια τους που είναι ευαίσθητα στο υπέρυθρο;»

Γαρίδα μάντης. Τα μάτια της είναι πολύ ανεπτυγμένα καθώς μπορούν να δουν ένα μεγάλο μέρος του ηλιακού φάσματος διότι έχει δώδεκα φωτοευαίσθητους υποδοχείς, ενώ ο άνθρωπος έχει μόνο τρεις.

Ο πιο γρήγορος φοιτητής στην τάξη απάντησε μέσα σε λίγα δευτερόλεπτα με μια εικόνα της γαρίδας μάντης, η οποία διαθέτει υπέρυθρη όραση. Τα μάτια της γαρίδας είναι σαν δυο μπαλάκια του πινγκ-πονγκ που εξέχουν στο κεφάλι της. «Μοιάζει με εξωγήινο», ψιθύρισε.

Όταν προσπαθούμε να φανταστούμε κάτι που δεν έχουμε δει ποτέ, συχνά επιλέγουμε κάτι που έχουμε ήδη δει. Για το λόγο αυτό, στην αναζήτησή μας για εξωγήινη ζωή συνήθως ψάχνουμε τη ζωή όπως τη γνωρίζουμε. Όμως, υπάρχει τρόπος για να προεκτείνουμε τη φαντασία μας όσον αφορά την άγνωστης μορφής εξωγήινη ζωή;

Στη φυσική, ένας τέτοιος τρόπος είχε ήδη καθιερωθεί πριν από έναν αιώνα και αποδείχθηκε επιτυχής. Περιλαμβάνει τη διεξαγωγή εργαστηριακών πειραμάτων που αποκαλύπτουν τους νόμους της φυσικής, οι οποίοι με τη σειρά τους ισχύουν για ολόκληρο το σύμπαν. Για παράδειγμα, περίπου την ίδια εποχή που ο James Chadwick το 1932 ανακάλυψε το νετρόνιο στο εργαστήριο του, ο Lev Landau ισχυρίστηκε ότι μπορεί να υπάρχουν άστρα φτιαγμένα από νετρόνια. Οι αστρονόμοι στη συνέχεια συνειδητοποίησαν ότι τελικά υπάρχουν περίπου 100 εκατομμύρια άστρα νετρονίων μόνο στον γαλαξία μας – και ένα δισεκατομμύριο φορές περισσότερο στο παρατηρήσιμο σύμπαν. Πρόσφατα, το πείραμα LIGO ανίχνευσε σήματα βαρυτικών κυμάτων από συγκρούσεις μεταξύ άστρων νετρονίων σε κοσμολογικές αποστάσεις. Μάλιστα, θεωρείται ότι σε τέτοιες συγκρούσεις παράγονται πολλά βαριά στοιχεία όπως ο πολύτιμος χρυσός. Το μήνυμα αυτής της ιστορίας είναι ότι οι φυσικοί μπόρεσαν να φανταστούν κάτι νέο στο σύμπαν και να το αναζητήσουν στον ουρανό, ακολουθώντας τις γνώσεις που αποκτήθηκαν από εργαστηριακά πειράματα στη Γη.

Η αναζήτηση εξωγήινης ζωής μπορεί να ακολουθήσει παρόμοια προσέγγιση. Δημιουργώντας συνθετική ζωή με διάφορους τρόπους από μια σούπα χημικών στοιχείων στο εργαστήριο, θα μπορούσαμε να φανταστούμε νέα περιβάλλοντα όπου η ζωή θα μπορούσε να υπάρξει διαφορετικά από ότι στη Γη. Η κατάσταση είναι παρόμοια με το γράψιμο ενός βιβλίου συνταγών με συνταγές για το ψήσιμο διαφορετικών τύπων κέικ. Για να γράψουμε ένα τέτοιο ‘βιβλίο συνταγών’, πρέπει να πειραματιστούμε με πολλά είδη χημικών στοιχείων. Και επίσης, όπως αναφέρω σε μια εργασία με τον Manasvi Lingam, αυτός ο πειραματισμός μπορεί να χρησιμοποιήσει κι άλλα υγρά εκτός από το νερό, το οποίο θεωρείται απαραίτητο για τη ζωή που γνωρίζουμε.

Jack Szostak, in his lab at Massachusetts General Hospital, holds a model of a nucleic acid. Photograph by Jim Harrison

Ένας από τους συναδέλφους μου στο Harvard, ο νομπελίστας Jack Szostak, βρίσκεται πολύ κοντά στην δημιουργία συνθετικής ζωής στο εργαστήριό του. Οποιαδήποτε επιτυχία με μια μόνο συνταγή μπορεί να προτείνει παραλλαγές που θα παρήγαγαν μια ποικιλία αποτελεσμάτων, για να ενταχθούν στο βιβλίο συνταγών μας για συνθετική ζωή. Με τον προσδιορισμό των κατάλληλων περιβαλλοντικών συνθηκών από τα εργαστηριακά μας πειράματα, μπορούμε αργότερα να αναζητήσουμε πραγματικά συστήματα όπου πραγματοποιούνται στο διάστημα, όπως στην περίπτωση των άστρων νετρονίων.

Ακολουθώντας αυτήν την προσέγγιση, θα πρέπει να είμαστε τόσο προσεκτικοί όσο και στην χρήση της πυρηνικής ενέργειας. Η δημιουργία τεχνητών παραλλαγών ζωής στα εργαστήριά μας φέρνει τον κίνδυνο πρόκλησης καταστροφής, όπως στην ιστορία του Φρανκενστάιν. Τέτοιοι πειραματισμοί πρέπει να εκτελούνται σε απομονωμένα εργαστήρια, έτσι ώστε τα ατυχήματα με τις μορφές ζωής που δεν γνωρίζουμε να μην θέτουν σε κίνδυνο την μορφή της ζωή που γνωρίζουμε.

Παρότι οι επιφάνειες των πλανητών και των αστεροειδών μπορούν να εξερευνηθούν εξ αποστάσεως για βιολογικές υπογραφές, η εξωγήινη ζωή μπορεί να είναι πιο άφθονη κάτω από την επιφάνειά τους. Θα μπορούσαν να υπάρχουν συνθήκες που ευνοούν την ανάπτυξη ζωής στους ωκεανούς που βρίσκονται κάτω από παγωμένες επιφάνειες, όχι μόνο σε δορυφόρους όπως ο Εγκέλαδος του Κρόνου ή η Ευρώπη του Δία, αλλά και μέσα σε αντικείμενα που κινούνται ελεύθερα στον διαστρικό χώρο. Σε άλλη έρευνα με τον Lingam, δείξαμε ότι ο αριθμός των αντικειμένων που φέρουν ζωή θα μπορούσε να υπερβαίνει τον αριθμό των πλανητών στην κατοικήσιμη ζώνη γύρω από άστρα κατά πολλές τάξεις μεγέθους.

Η προσαρμογή της ζωής σε ακραία περιβάλλοντα θα μπορούσε να λάβει εξωτικές μορφές, όπως για παράδειγμα τα ακραιόφιλα στη Γη. Πρόσφατα ανακαλύφθηκε κατεψυγμένη μικροσκοπική μορφή ζωής που επιβίωσε 24.000 χρόνια στον μόνιμο παγετό της Σιβηρίας και βρέθηκε ότι η μικροβιακή ζωή επιμένει 100 εκατομμύρια χρόνια κάτω από τον θαλάσσιο βυθό. Αυτά τα μικρόβια γεννήθηκαν κατά τη διάρκεια της θερμής Κρητιδικής περιόδου, όταν οι δεινόσαυροι κυριαρχούσαν στη Γη.

Στο ηλιακό σύστημα, οι συνθήκες παρόμοιες με την Γη πραγματοποιήθηκαν στους πλησιέστερους γείτονές της, την Αφροδίτη και τον Άρη. Η NASA επέλεξε πρόσφατα δύο νέες αποστολές για τη μελέτη της Αφροδίτης και το διαστημικό όχημα Perseverance ψάχνει ίχνη ζωής στον Άρη. Αν βρεθεί εξωγήινη ζωή, το επόμενο ερώτημα θα είναι αν πρόκειται για «ζωή όπως τη γνωρίζουμε». Αν όχι, θα συνειδητοποιήσουμε ότι υπάρχουν πολλαπλά χημικά μονοπάτια προς την φυσική ζωή. Αλλά αν βρούμε στοιχεία για τη ζωή του Άρη ή της Αφροδίτης που μοιάζουν με τη γήινη ζωή, τότε αυτό μπορεί να υποδηλώνει μια ιδιαίτερη προτίμηση για τη «ζωή όπως τη γνωρίζουμε». Εναλλακτικά, η ζωή θα μπορούσε να έχει μεταφερθεί από αστεροειδείς που ταξίδευαν μεταξύ των πλανητών μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται πανσπερμία. Ο μαθητής μου Amir Siraj και εγώ γράψαμε μια εργασία στην οποία δείχνουμε ότι η μεταφορά της ζωής θα μπορούσε να έχει μεταφερθεί από αστεροειδείς που διέρχονται πολύ κοντά, μέσα από την ατμόσφαιρα των πλανητών. Θα πρέπει επίσης να έχουμε στο μυαλό μας και την πολύ μικρή πιθανότητα η ζωή να φυτεύτηκε στο εσωτερικό ηλιακό σύστημα από έναν «εξωηλιακό κηπουρό», δηλαδή μέσω «κατευθυνόμενης πανσπερμίας».

Η πιο ζωντανή ανάμνηση της παιδικής μου ηλικίας είναι οι συζητήσεις στις οποίες οι μεγάλοι προσποιούνταν ότι γνώριζαν πολύ περισσότερα από ό,τι στην πραγματικότητα. Και αν διατύπωνα μια ερώτηση για την οποία δεν είχαν έτοιμη απάντηση, θα την απέρριπταν ως άσχετη. Η εμπειρία μου ως επιστήμονας δεν διαφέρει, ειδικά όταν θέτω την ερώτηση: «Are We Really the Smartest Kid on the Cosmic Block?;»

Professor Avi Loeb, seen here in 2017, launched a systematic search for signs of extraterrestrial life, called the Galileo Project. By Ruiyi Li

Η επιστήμη μας προσφέρει το προνόμιο να διατηρήσουμε την παιδική μας περιέργεια. Η πρόοδος της επιστημονικής γνώσης μέσω πειραματισμού δεν μπορεί να σταματήσει. Εδώ ελπίζουμε ότι θα βρούμε μια συνταγή για τεχνητή ζωή που θα μας επιτρέψει να φανταστούμε κάτι πολύ πιο έξυπνο από τη φυσική ζωή που συναντήσαμε μέχρι τώρα. Κι αυτό θα είναι μια ταπεινωτική εμπειρία. Αλλά ακόμα κι αν δεν ανακαλύψουμε αυτήν την υπέρτατη νοημοσύνη στα εργαστήριά μας, τα υποπροϊόντα της μπορεί να εμφανιστούν στον ουρανό μας ως αλληλογραφία που αποστέλλεται από τις μακρινές γειτονιές του Γαλαξία μας. Και θα τα ψάξουμε μέσα από τα τηλεσκόπια του προγράμματος Galileo. που ανακοινώθηκε προσφάτως.

Avi Loeb is former chair (2011-2020) of the astronomy department at Harvard University, founding director of Harvard's Black Hole Initiative and director of the Institute for Theory and Computation at the Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. He also chairs the Board on Physics and Astronomy of the National Academies and the advisory board for the Breakthrough Starshot project, and is a member of President's Council of Advisors on Science and Technology. Loeb is the bestselling author of Extraterrestrial: The First Sign of Intelligent Life Beyond Earth (Houghton Mifflin Harcourt). Avi Loeb in the observatory near his office in Cambridge, Mass., on January 2019. Credit: Adam Glanzman Getty Images

Πηγές: https://www.scientificamerican.com/article/how-to-search-for-life-as-we-dont-know-it/# - https://physicsgg.me/2021/10/01/