Antarctische ijskappen. Afbeelding tegoed: NASA Klik om te vergroten
Pamela Conrad, een astrobioloog bij NASA's Jet Propulsion Laboratory, is naar de uiteinden van de aarde gereisd om het leven te bestuderen. Conrad verscheen onlangs in James Camerons 3D-documentaire 'Aliens of the Deep', waarin zij en verschillende andere wetenschappers vreemde wezens onderzochten die de oceaanbodem bewonen.
Op 16 juni 2005 hield Conrad een lezing getiteld 'Een bipolair jaar: wat we kunnen leren over het zoeken naar leven op andere planeten door te werken in koude woestijnen'.
In deel 1 van dit bewerkte transcript beschrijft Conrad naar wat voor soort tekens we zouden kunnen zoeken om te zien of er leven is in een buitenaardse omgeving.
"In de afgelopen drie jaar ben ik samen met een aantal van mijn collega's bezig geweest met een project dat ons meeneemt naar warme en koude woestijnen. We willen de handtekeningen van het leven observeren en kijken of we het verschil kunnen zien tussen plaatsen waar het leven is en waar het leven niet is. De reden dat we naar woestijnen gaan, is om te bezuinigen op het aantal verstorende variabelen dat door allerlei soorten leven wordt geïntroduceerd. Kortom, we willen de hondenkak niet wegschrapen om de bacteriën in het vuil te vinden.
Het afgelopen jaar hadden we het voorrecht om zowel naar het Noordpoolgebied als naar Antarctica te gaan. Dit is dus mijn bipolaire jaar, en wat we daar deden, is relevant voor ruimteverkenning omdat, net als in een woestijn, de omstandigheden op het oppervlak van andere planeten erg hard zijn.
We kijken naar rotsen, want als het leven was en al weg is - met andere woorden, het is dood, of het is zo dood dat het gefossiliseerd en veranderd is - dan kun je dat vinden in het rotsrecord.
Om overal het leven te kunnen detecteren, moet je de omgeving kunnen onderzoeken en meetbare aanwijzingen kunnen vinden. Als het niet iets is dat je in meetbare termen kunt definiëren, is het geen wetenschap. Dus we zitten per definitie in de kou, om zo te zeggen.
Een van de uitdagingen is het bedenken van meetbare termen waarmee je het leven zou kunnen definiëren. De termen moeten universeel genoeg zijn om het leven op een andere planeet niet te missen, als het anders was dan het leven dat we hier hebben. We hebben een voorbeeldset van één: de biosfeer op aarde. We proberen de kennis die we hebben over het leven hier te gebruiken om met die termen te komen, en dus proberen we over het leven te denken in de meest algemene beschrijvende termen die we kunnen.
We zoeken het leven op bewoonbare plaatsen; plaatsen die het leven kunnen ondersteunen. Maar bewoonbaarheid is moeilijk te definiëren, omdat we slechts een vaag idee hebben van wat een omgeving bewoonbaar maakt. Bij NASA zijn we erg groot in het zoeken naar water als een van de facetten van bewoonbaarheid.
Water is net zo belangrijk voor het leven in de woestijn als voor ons. Na een verse sneeuwval, wanneer rotsen worden verwarmd en het ijs smelten, zie je een bloei van cyanobacteriën op het oppervlak van de rots. Toch zijn ze in staat om een minimaal bestaan te behouden als er niet veel neerslag is.
Een reden waarom het metabolisme in de Antarctische winter moet vertragen, is omdat het water zich in een vaste fase bevindt en het niet toegankelijk is. Levende wezens kunnen alleen ijs gebruiken als het smelt en een goed oplosmiddel wordt. Het gebruik van ijs is als het gebruik van een mineraal in de kristalfase - als het in vaste vorm is, moet je wat energie gebruiken om die verbindingen te verbreken om er iets mee te doen. Er zijn organismen op Antarctica die antivries soorten moleculen bevatten, vissen die moleculen bevatten die glycoproteïnen worden genoemd. Wanneer een ijskristal in de vis wordt gevormd, grijpt het molecuul het ijskristal vast als het begint te groeien en laat het het niet groeien in de richting waarin het energetisch het gemakkelijkst wordt gekweekt. Omdat het niet kan groeien, geeft het ijskristal de geest op en verandert het weer in water.
Naast water denken we dat bepaalde soorten chemische elementen belangrijk zijn voor het leven elders. Het leven op aarde bestaat uit koolstof en waterstof en fosfor en een paar andere belangrijke dingen, en we hebben zuurstof in de lucht nodig. Maar er zijn microben op aarde die metaal ademen en ze geven niets om zuurstof.
Dus bewoonbaarheid is echt bewoonbaar in de ogen van de toeschouwer. Wanneer u het definieert, moet u nadenken over de breedste reeks termen die u kunt gebruiken om elk soort leven te omvatten dat u zich maar kunt voorstellen. De ultieme beoordeling of een plek bewoonbaar is, is natuurlijk om te zien of het bewoond is.
U stelt één reeks vragen als u wilt weten: 'Kan ik hier een huishoudservice opzetten?' U kunt nog een reeks vragen stellen als u wilt weten: 'Is er iemand thuis?' Maar in het hart van alles, of je er nu wilt wonen of gewoon wilt zien of er iemand thuis is, je moet iets weten over de buurt. Je moet nog steeds alle experimenten doen die je vertellen over de geofysische, mineralogische en atmosferische eigenschappen van de planeet. Als je op zoek bent naar leven, moet je een idee hebben van wat voor soort dingen je met die omgeving probeert te ondersteunen.
Ongeveer 5 miljoen jaar geleden, uit een reeks breuken bekend als de Cerberus Fossae, kwam het water naar beneden in een catastrofale overstroming, verzamelde het zich in een gebied van 800 x 900 km en was het aanvankelijk gemiddeld 45 meter diep. Klik op de afbeelding voor een grotere weergave. Tegoed: ESA / Mars Express
Dus wat zou bewijs zijn? Als je wilt zeggen dat er iets is bewezen, moet je een bepaalde mate van consensus bereiken in de wetenschappelijke gemeenschap, anders zullen je leeftijdsgenoten je in stukjes en beetjes in de literatuur verscheuren. Natuurlijk is er nooit een volledige consensus: daarom vechten wij smerige wetenschappers eindeloos met elkaar. Maar we moeten in ieder geval voorwaarden bedenken. We kunnen het eens of oneens zijn met elkaars theorieën, maar we moeten het eens zijn over de voorwaarden en de metingen.
Dus wat voor metingen zouden we kunnen doen als we op zoek waren naar leven? Ziet een planeet er anders uit als er leven is geweest? Als je bijvoorbeeld na het eten mijn keuken binnengaat, zie je misschien een bord of een kruimel. Dat is een aanwijzing dat ik daar was. Er zijn ook aanwijzingen op planetair niveau. Een biomarker - een aanwijzing die zegt dat het leven er was - kan alles zijn dat door het leven is geproduceerd. De aanwijzing kan chemisch zijn, omdat chemicaliën alles omvatten. Ik ben een zak chemicaliën, net zoals dit podium een zak chemicaliën is. Welke chemicaliën er precies zijn, en in welke verhouding tot elkaar en hoe ze in 3D zijn gerangschikt, is wat mij hiervan onderscheidt. Het is een eenvoudige manier om categorieën dingen te onderscheiden.
Chiraliteit is ook een biomarker. Wat chiraliteit betekent, is dat sommige moleculen elkaars spiegelbeeld zijn en dat de levende moleculen een zekere handigheid zijn. Als het gaat om aminozuren, de bestanddelen van de eiwitten waaruit het leven bestaat, gebruiken levende wezens graag de linkshandige vorm. En als het gaat om de suikers, gebruiken levende wezens graag de rechtshandige vorm. Hierop zijn uitzonderingen, maar dat is een algemeen geval.
Isotopen kunnen ook een biomarker zijn. Sommige moleculen zijn er in verschillende isotopische smaken, waarvan sommige iets zwaarder zijn dan andere. Levende dingen zoals de lichtere variant, waarschijnlijk omdat het energetisch minder duur is om te verwerken.
Complexe polymeren kunnen ook biomarkers zijn. Plastic is natuurlijk een complex polymeer. Nogmaals, we hebben het plastic gemaakt. Dus dit hele onderscheid tussen natuurlijk en onnatuurlijk - als mensen het gemaakt hebben, is het nog steeds biogeen. Dus denk daar eens over na. Mijn auto is een biosignatuur. Wat voor soort, ik weet het niet zeker.
Als je het leven in meetbare termen gaat definiëren, wil ik het heel simpel houden. Je zou het leven kunnen definiëren door waar het van gemaakt is, of je kunt het leven definiëren door wat het doet. Ik definieer het leven graag aan de hand waarvan het is gemaakt, want zodra je het woord 'wel' zegt, heb je het over een proces. Een proces gebeurt in de tijd. Dan moet je erachter komen wat de samplefrequentie moet zijn. Hoe vaak moet je kijken en hoe lang duurt het hele experiment? Een proces is iets problematischer omdat het tijd kost, en het kan zijn dat je het mis hebt over hoe vaak je moet zoeken of hoe lang je moet zoeken.
Processen - dingen maken, reproduceren of evolueren - kunnen plaatsvinden op verschillende tijdschalen. Dus als je alleen naar processen kijkt, en je hebt er twee die enorm verschillen in hun tijdschaal, dan kun je niet hetzelfde experiment doen om ze allebei te bekijken. Dus ik kijk graag naar het leven in termen van wat het is. Om niet te zeggen dat we geen beetje procesgebaseerde dingen konden toevoegen, maar als je kijkt naar wat het leven is, wordt het heel snel heel eenvoudig. Het is een unieke chemie, een soort evenredige chemicaliën, op de een of andere manier gerangschikt, en het 'op de een of andere manier gerangschikte' is wat ik structuur noem.
Als ik op zoek was naar leven op een andere planeet of een maan, zou ik op zoek gaan naar plaatsen waar interessante chemie zou kunnen plaatsvinden, zodat de ultieme evolutie van die chemie een levend systeem zou kunnen creëren. Ik zou denken aan plaatsen als Europa, dat een oceaan onder ijs heeft. Ik zou denken aan andere plaatsen waar ijs bestaat, zoals kometen. Ik zou denken aan Titan, de maan van Saturnus. Ik zou denken aan al die plaatsen waar interessante chemie plaatsvindt, want chemie is slim. Je kunt allerlei interessante moleculen krijgen.
Oorspronkelijke bron: NASA Astrobiology
