Zacznę może od pewnego zastrzeżenia. Gdy piszę tutaj o poszukiwaniu życia poza Ziemią, mam na myśli życie zbliżone do naszego: oparte na związkach węgla, mające zbliżone struktury cząsteczek (choć niekoniecznie organizmów jako takich) oraz metabolizm, wraz z jego produktami. Oczywiście życie może gdzieś indziej wyglądać zupełnie inaczej, być oparte np. na łańcuchach krzemoorganicznych i wcale nie musi tam rządzić DNA czy RNA, ale to są w tym momencie rozważania czysto teoretyczne, modelowe. Jak dotąd poszukujemy tzw. biosygnatur, czyli związków, izotopów czy zjawisk, które mogą świadczyć o istnieniu życia w danym miejscu. Dodajmy – życia obecnego lub wymarłego.
Astrobiolodzy cały czas poszukują śladów życia poza Ziemią. Jak wiadomo, pierwsze eksperymenty były prowadzone już dawno, ale dały one niejednoznaczne wyniki. Obecnie największym zainteresowaniem naukowców cieszą się dwa obiekty w Układzie Słonecznym. Pierwszym z nich jest księżyc Jowisza – Europa, drugim – satelita Saturna o nazwie Enceladus.
Zanim jednak misje kosmiczne wyruszą w podróż do tych dwóch obiektów, trzeba bardzo precyzyjnie przygotować i przetestować aparaturę, która będzie tam musiała przeprowadzać autonomicznie badania, a następnie przesłać ich wyniki na Ziemię.
powyższe zdjęcia z Wikipedii, domena publiczna
Co dotychczas znaleziono na księżycach?
Tu trzeba koniecznie podkreślić, że Europa i Enceladus nie zostały wybrane losowo jako obiekty do badań. Zainteresowanie tymi księżycami spowodowało, że zostały odwiedzone przez kilka misji, które dostarczyły nam sporo informacji zarówno o ich powierzchni, jak też prawdopodobnej budowie. Jako pierwsze pojawiły się tam sondy Pioneer, a było to już 50 lat temu. Potem była misja Galileo, w 2023 ESA wystrzeliła Jupiter Icy Moon Explorer (JUICE), który też ma badać Europę, a także Ganimedesa i Kalisto. a pod koniec 2024 roku poleci tam sonda Europa Clipper, której zadaniem będzie szczegółowe badanie księżyca. Na wyniki będziemy musieli poczekać, bo sonda dotrze tam dopiero w 2030 r. Będzie ona wyposażona w nowoczesną aparaturę, m.in. spektrometry UV/IR oraz spektrometr mas. Pierwotnie rozważano też wysłanie tam lądownika, Europa Lander, ale ta misja została odwołana.
Drugim księżycem, tym razem krążącym wokół Saturna, budzącym zainteresowanie naukowców, jest Enceladus. Jest on stosunkowo niewielki (średnica ok. 500 km), ale niesamowicie interesujący. Jest to księżyc lodowy, ale pod skorupą znajduje się ocean ciekłej wody (z dodatkami!). Był on już badany w 2005 r. przy pomocy sondy Cassini. Badania spektrometryczne materii wydobywającej się z gejzerów wykazały obecność nie tylko soli mineralnych, ale też materii organicznej (głównie węglowodorów). Dlatego też opracowuje się misję, która będzie miała za zadanie bardziej szczegółowe badania, w tym chemiczne. Mowa o projekcie Enceladus Orbilander. Jak sama nazwa wskazuje, będzie ona krążyć wokół Enceladusa, ale też wyląduje na powierzchni i przeprowadzi bezpośrednie badania powierzchni tego księżyca. Według aktualnych danych sonda ma wystartować dopiero pod koniec lat 30. XXI wieku, a lądowanie przewidziano na początek lat 50. XXI w. Sporo czasu…
Astrobiologiczne badania na… Ziemi
Zanim jednak specjalistyczne przyrządy polecą w przestrzeń kosmiczną, trzeba je skonstruować i wypróbować tu, na Ziemi. Założenie jest względnie proste: wszystko, co znajduje się na lodowej powierzchni księżyców, podlega działaniu promieniowania kosmicznego, które bezlitośnie niszczy związki organiczne. Jeśli więc jest tam jakieś życie… no, choćby ślady dzisiejszego lub wcześniejszego życia, to trzeba go szukać w głębi. Opublikowane właśnie wyniki badań trwałości niektórych aminokwasów prowadzono w taki sposób, aby określić, na jakiej głębokości w lodzie promieniowanie kosmiczne będzie na tyle niewielkie, że związki te dadzą radę przetrwać. Do doświadczeń wybrano zarówno chemicznie czyste aminokwasy, jak też próbki pochodzące z martwych mikroorganizmów, takich jak Escherichia coli oraz beztlenowe bakterie Acetobacterium woodii. Próbki umieszczano pod warstwą lodu o grubości 10-20 cm, a następnie naświetlano promieniowaniem gamma, imitując warunki kosmiczne. Wszystkie eksperymenty prowadzono w typowej dla obu księżyców temperaturze ciekłego azotu (77 K). Dawki promieniowania były olbrzymie – sięgały od 1 do 4 MGy (megagrejów). Tu warto dodać, że napromieniowanie człowieka dawką 5 Gy (czyli milion razy mniejszą) powoduje zwykle śmierć w ciągu 14 dni. Przy okazji – podstawową wiedzę o jednostkach promieniowania znajdziecie we wpisie Lucasa.
Analiza próbek była prowadzona za pomocą chromatografii gazowej sprzężonej z kwadrupolową spektrometrią mas. Okazało się, że aminokwasy pochodzące z martwego materiału bakteryjnego rozkładały się wolniej niż te z indywidualnych próbek czysto chemicznych. Nie jest to specjalnie dziwne, ponieważ resztki aminokwasów z martwych bakterii są do pewnego stopnia chronione przez ich ściany komórkowe.
Oszacowano, że na Europie lód będzie musiał być nawiercony na głębokość co najmniej 20 cm, podczas gdy na powierzchni Enceladusa wystarczy wiercenie do głębokości zaledwie 1 mm.
Co nam mówią te wyniki – i co dalej?
Ano, sprawa jest względnie prosta – i do pewnego stopnia spodziewana. Będziemy poszukiwać biomolekuł w lodzie, bo tylko tam mogły się zachować (jeśli w ogóle tam były). Trzeba będzie dokonać wierceń i pobrać próbki, a następnie poddać je w miarę typowej analizie chemicznej. No, w miarę typowej, bo aparatura będzie musiała wykonywać pomiary w ekstremalnych temperaturach, co nie jest takie proste.
No i oczywiście zebrane dane będą musiały zostać przesłane na Ziemię, aby naukowcy mogli mieć z nich pożytek. A wszystko to w warunkach, w których do dyspozycji będzie dość mało energii, więc aparatura musi być unikatowa. Bardzo poważne wyzwanie stoi więc przed zespołami projektującymi cały zestaw aparatury badawczej. Czekamy na kolejne wieści z przygotowań.
Literatura dodatkowa