In 2015 verklaarde de toenmalige NASA-hoofdwetenschapper Ellen Stofan: "Ik geloof dat we de komende tien jaar sterke indicaties zullen hebben van het leven buiten de aarde en definitief bewijs in de komende tien tot twintig jaar." Met meerdere missies gepland om vijandelijk bewijs van leven (verleden en heden) op Mars en in het buitenste zonnestelsel te zoeken, lijkt dit nauwelijks een onrealistische beoordeling.
Maar natuurlijk is het vinden van bewijs van leven geen gemakkelijke taak. Naast zorgen over besmetting, zijn er ook en de gevaren die gepaard gaan met het werken in extreme omgevingen - die op zoek gaan naar leven in het zonnestelsel zeker met zich mee zullen brengen. Al deze zorgen zijn gerezen op een nieuwe FISO-conferentie getiteld "Towards In-Situ Sequencing for Life Detection", georganiseerd door Christopher Carr van MIT.
Carr is onderzoekswetenschapper bij het Department of Earth, Atmospheric and Planetary Sciences (EAPS) van MIT en een Research Fellow bij het Department of Molecular Biology van het Massachusetts General Hospital. Bijna 20 jaar lang heeft hij zich toegelegd op de studie van het leven en het zoeken ernaar op andere planeten. Daarom is hij ook de wetenschappelijk hoofdonderzoeker (PI) van het Search for Extra-Terrestrial Genomes (SETG) -instrument.
Onder leiding van Dr. Maria T. Zuber - de E.A. Griswold-hoogleraar Geofysica aan het MIT en het hoofd van EAPS - omvat de interdisciplinaire groep achter SETG onderzoekers en wetenschappers van MIT, Caltech, Brown University, arvard en Claremont Biosolutions. Met ondersteuning van NASA heeft het SETG-team gewerkt aan de ontwikkeling van een systeem dat in-situ kan testen op het leven.
Carr introduceerde de zoektocht naar buitenaards leven en beschreef de basisbenadering als volgt:
"We kunnen het leven zoeken zoals we het niet weten. Maar ik denk dat het belangrijk is om bij het leven te beginnen net zo we weten het - om zowel eigenschappen van het leven als kenmerken van het leven te extraheren, en te overwegen of we ook naar het leven moeten zoeken zoals we het kennen, in de context van het zoeken naar leven buiten de aarde. '
Met dit doel voor ogen wil het SETG-team de recente ontwikkelingen in in-situ biologische testen benutten om een instrument te creëren dat kan worden gebruikt door robotmissies. Deze ontwikkelingen omvatten de creatie van draagbare DNA / RNA-testapparatuur zoals de MinION, evenals het Biomolecule Sequencer-onderzoek. Uitgevoerd door astronaut Kate Rubin in 2016, was dit de allereerste DNA-sequentiebepaling die plaatsvond aan boord van het internationale ruimtestation.
Voortbouwend op deze en het komende Genes in Space-programma - waarmee ISS-bemanningen DNA-monsters ter plaatse kunnen sequencen en onderzoeken - is het SETG-team op zoek naar een instrument dat elk op DNA of RNA gebaseerd organisme kan isoleren, detecteren en classificeren in buitenaardse omgevingen. Daarbij kunnen wetenschappers de hypothese testen dat leven op Mars en andere locaties in het zonnestelsel (als het bestaat) verband houdt met leven op aarde.
Om deze hypothese op te splitsen, is het een algemeen aanvaarde theorie dat de synthese van complexe organische stoffen - waaronder nucleobasen en precursoren van ribose - vroeg in de geschiedenis van het zonnestelsel plaatsvond en plaatsvond in de zonnenevel waaruit de planeten allemaal zijn gevormd. Deze organische stoffen zijn dan mogelijk door kometen en meteorieten afgeleverd in meerdere potentieel bewoonbare zones tijdens de periode van laat-zwaar bombardement.
Bekend als lithopansermia, deze theorie is een kleine draai aan het idee dat het leven door de kosmos wordt verdeeld door kometen, asteroïden en planetoïden (ook bekend als panspermia). In het geval van de aarde en Mars is het bewijs dat leven mogelijk verband houdt gedeeltelijk gebaseerd op meteorietmonsters waarvan bekend is dat ze van de rode planeet naar de aarde zijn gekomen. Deze waren zelf het product van asteroïden die Mars troffen en ejecta opstuwden die uiteindelijk door de aarde werd gevangen.
Door locaties als Mars, Europa en Enceladus te onderzoeken, zullen wetenschappers ook een meer directe benadering kunnen aannemen als het gaat om het zoeken naar leven. Zoals Carr uitlegde:
'Er zijn een paar hoofdbenaderingen. We kunnen een indirecte benadering kiezen door te kijken naar enkele van de recent geïdentificeerde exoplaneten. En de hoop is dat we met de James Webb-ruimtetelescoop en andere op de grond gebaseerde telescopen en op de ruimte gebaseerde telescopen in staat zullen zijn om de atmosfeer van exoplaneten veel gedetailleerder in beeld te brengen dan de karakterisering van die exoplaneten [toegestaan voor ] tot op heden. En dat geeft ons high-end, het geeft ons de mogelijkheid om naar veel verschillende potentiële werelden te kijken. Maar het zal ons niet toestaan daarheen te gaan. En we hebben alleen indirect bewijs via bijvoorbeeld atmosferische spectra. '
Mars, Europa en Enceladus bieden een directe kans om leven te vinden, omdat ze allemaal aandoeningen hebben aangetoond die het leven bevorderden (of waren). Hoewel er voldoende bewijs is dat Mars ooit vloeibaar water op het oppervlak had, hebben Europa en Enceladus beide ondergrondse oceanen en zijn ze geologisch actief gebleken. Daarom zou elke missie naar deze werelden de taak hebben om op de juiste locaties te zoeken om bewijs van leven te ontdekken.
Op Mars, merkt Carr op, komt dit neer op kijken op plaatsen waar er een watercyclus is, en zal waarschijnlijk een beetje speleologie veroorzaken:
'Ik denk dat het het beste is om toegang te krijgen tot de ondergrond. En dit is erg moeilijk. We moeten boren of anderszins toegang krijgen tot gebieden onder het bereik van ruimtestraling die organisch materiaal zouden kunnen vernietigen. En een mogelijkheid is om naar verse inslagkraters te gaan. Deze inslagkraters kunnen materiaal blootleggen dat niet door straling is verwerkt. En misschien zou een regio waar we naartoe zouden willen gaan ergens zijn waar een nieuwe inslagkrater zou kunnen aansluiten op een dieper ondergronds netwerk - waar we toegang zouden kunnen krijgen tot materiaal dat misschien uit de ondergrond zou komen. Ik denk dat dit waarschijnlijk onze beste gok is om vandaag het leven op Mars te vinden. En een plaats waar we naar konden kijken, was in grotten; bijvoorbeeld een lavabuis of een ander soort grottensysteem dat UV-straling afscherming zou kunnen bieden en misschien ook enige toegang zou bieden tot diepere gebieden binnen het oppervlak van Mars. ”
Wat betreft "oceaanwerelden" zoals Enceladus, zou het zoeken naar tekenen van leven waarschijnlijk het verkennen in het zuidelijke poolgebied inhouden, waar in het verleden hoge waterpluimen zijn waargenomen en bestudeerd. Op Europa zou het waarschijnlijk inhouden te zoeken naar 'chaosregio's', de plekken waar er interacties kunnen zijn tussen het oppervlakte-ijs en de binnenzee.
Het verkennen van deze omgevingen brengt natuurlijk enkele serieuze technische uitdagingen met zich mee. Om te beginnen zou het de uitgebreide planetaire bescherming vereisen om te voorkomen dat besmetting wordt voorkomen. Deze beveiligingen zijn ook nodig om ervoor te zorgen dat valse positieven worden vermeden. Niets ergers dan het ontdekken van een DNA-stam op een ander astronomisch lichaam, alleen om te beseffen dat het eigenlijk een huidschilfer was die vóór de lancering in de scanner viel!
En dan zijn er de moeilijkheden die zich voordoen bij het uitvoeren van een robotmissie in een extreme omgeving. Op Mars is er altijd het probleem van zonnestraling en stofstormen. Maar op Europa is er het extra gevaar van de intense magnetische omgeving van Jupiter. Het verkennen van waterpluimen afkomstig van Enceladus is ook erg uitdagend voor een orbiter die op dat moment waarschijnlijk langs de planeet zou rennen.
Maar gezien het potentieel voor wetenschappelijke doorbraken, is een dergelijke missie de pijn en moeite zeker waard. Het zou astronomen niet alleen in staat stellen theorieën over de evolutie en verspreiding van leven in ons zonnestelsel te testen, het zou ook de ontwikkeling van cruciale ruimteverkenningstechnologieën vergemakkelijken en tot enkele serieuze commerciële toepassingen leiden.
Als we naar de toekomst kijken, wordt verwacht dat de vooruitgang in de synthetische biologie zal leiden tot nieuwe behandelingen voor ziekten en het vermogen om 3D-weefsels in 3D te printen (ook bekend als "bioprinting"). Het zal ook helpen de menselijke gezondheid in de ruimte te verzekeren door het verlies van botdichtheid, spieratrofie en verminderde orgaan- en immuunfunctie aan te pakken. En dan is er de mogelijkheid om organismen te laten groeien die speciaal zijn ontworpen voor het leven op andere planeten (kun je zeggen terraforming?)
Bovendien biedt het vermogen om in-situ zoekopdrachten uit te voeren voor het leven op andere zonneplaneten, wetenschappers ook de mogelijkheid om een brandende vraag te beantwoorden, een vraag waarmee ze al decennia worstelen. Kortom, is het leven op basis van koolstof universeel? Tot dusver waren alle pogingen om deze vraag te beantwoorden grotendeels theoretisch en hadden betrekking op de "laaghangende fruitvariëteit" - waar we naar tekenen van leven hebben gezocht zoals we die kennen, met voornamelijk indirecte methoden.
Door voorbeelden te vinden die afkomstig zijn uit andere omgevingen dan de aarde, zouden we een aantal cruciale stappen nemen om ons voor te bereiden op het soort 'close encounters' dat zich onderweg zou kunnen voordoen.
