Εξωγήινη ζωή και πού τη βρίσκουμε Understand article

Μετάφραση από Βασίλειο Βουρλούμη (Vasileios Vourloumis). Καθώς οι διαστημικές αποστολές πηγαίνουν προς τα φεγγάρια του Δία και του Κρόνου – και μακρύτερα – για να…

Ξεκινά μια νέα εποχή στην εξερεύνηση του διαστήματος: μια εποχή κατά την οποία πιθανά θα αποκαλυφθεί αν τελικά είμαστε μόνοι ή όχι στο Σύμπαν. Την επόμενη δεκαετία -μισό αιώνα μετά την πρώτη προσεδάφιση στη Σελήνη- θα εξερευνήσουμε περαιτέρω τα φεγγάρια που περιστρέφονται γύρω από άλλους πλανήτες του Ηλιακού μας Συστήματος. Διάφορες αποστολές των NASA και ESAw1έχουν προγραμματιστεί για να μελετήσουν  καλύτερα, κάποια από αυτά τα φεγγάρια (δείτε το πλαίσιο κειμένου) και να διερευνήσουν την ύπαρξη συνθηκών που πιθανά να επιτρέπουν την ανάπτυξη ζωής – αν και δεν έχει ανιχνευθεί ακόμα η ύπαρξη ζωής εκτός Γης. Τί είναι πιθανό να ανακαλύψουν αυτές οι αποστολές και ποιά είναι τα καλύτερα μέρη του Ηλιακού Συστήματος για την αναζήτηση ζωής;

Φεγγάρια και αναζήτηση ζωής

Οι άλλοι πλανήτες που περιστρέφονται γύρω από τον Ήλιο μας είναι γενικά αφιλόξενοι για ζωή. Είναι είτε πολλοί ζεστοί, όπως η Αφροδίτη και ο Ερμής, είτε πολλοί κρύοι, όπως ο Ποσειδώνας. Κάποιοι όπως ο Άρης, δεν έχουν αρκετά πυκνή ατμόσφαιρα ενώ άλλοι είναι πρακτικά τεράστιες αέριες ατμόσφαιρες όπως οι αέριοι γίγαντες Δίας και Κρόνος. Το κυριότερο όμως, είναι ότι οι υπόλοιποι πλανήτες του Ηλιακού Συστήματος δεν έχουν υγρό νερό το οποίο είναι απαραίτητο συστατικό της ζωής όπως τη γνωρίζουμε. 

Τα φεγγάρια όμως –αν και παλιά θεωρούνταν ότι είναι κρύοι στείροι βράχοι και επομένως αρκετά αδιάφοροι για τους αστροβιολόγους – αποδεικνύονται πολλά υποσχόμενα στην αναζήτηση συνθηκών υποστήριξης της ζωής. Αρκετά έχουν νερό, συχνά κάτω από ένα παχύ στρώμα πάγου που το προστατεύει από την εξάτμιση και τη ραδιενέργεια. Στην περίπτωση του Γανυμήδη, του μεγαλύτερου φεγγαριού του Δία, ο υγρός ωκεανός του μπορεί να είναι 200 χλμ βαθύς, κάτω από 50 χλμ πάγου.

The icy surface of Jupiter’s moon Europa, photographed by NASA’s Galileo spacecraft. Blue or white areas contain relatively pure water ice.
Η παγωμένη επιφάνεια της Ευρώπης (φεγγάρι του Δία) όπως φωτογραφήθηκε από το διαστημικό σκάφος Galileo της NASA. Οι μπλε ή λευκές περιοχές περιέχουν σχετικά καθαρό, παγωμένο νερό.
NASA/JPL-Caltech/SETI Institute

Πρόσφατα ανακαλύφθηκαν λοφία νερού τα οποία ξεπηδούν από τη επιφάνεια κάποιων από αυτών των φεγγαριών. Αυτό δείχνει ότι το εσωτερικό τους μπορεί να είναι ζεστό και να περιέχει υγρό, πιθανά αλμυρό νερό – όπως και στους ωκεανούς της Γης. Τα φεγγάρια αυτά είναι πολύ μακριά από τον Ήλιο έτσι ώστε να ζεσταίνονται από αυτόν. Αντί αυτού, πιθανά θερμαίνονται από την ραδιενεργή διάσπαση στους πυρήνες τους ή από παλιρροιακή θέρμανση που δημιουργείται από τη βαρυτική έλξη των πλανητών τους. Οι επιστήμονες υποπτεύονται ότι στον πυθμένα των ωκεανών τους, μπορεί να υπάρχουν υδροθερμικές διέξοδοι που απελευθερώνουν θερμότητα και άλατα στο νερό, δημιουργώντας έτσι κατάλληλες συνθήκες για την εμφάνιση ζωής. Πολλοί επιστήμονες θεωρούν όντως, ότι η ζωή στη Γη μπορεί να ξεκίνησε σε υδροθερμικές διεξόδους μεγάλων βαθών. Στις διεξόδους αυτές υπάρχει, έως σήμερα, αφθονία ζωντανών οργανισμών ενώ χρησιμοποιούν ενέργεια που προέρχεται από το εσωτερικό του πλανήτη και όχι τον Ήλιο.

Ο κρυμμένος ωκεανός του Πλούτωνα

Αυξανόμενες ενδείξεις δείχνουν ότι ένα άλλο σώμα στο Ηλιακό μας Σύστημα έχει έναν κρυμμένο ωκεανό κάτω από την παγωμένη επιφάνεια του: ο πλανήτης νάνος Πλούτωνας. Το 2015, η αποστολή διέλευσης New Horizonsw2 της NASA, αποκάλυψε ότι ο Πλούτωνας είναι πιο περίπλοκος γεωλογικά και περισσότερο ενεργός από ότι πιστεύαμε: έχει παγετώνες αζώτου, βουνά παγωμένου νερού και άνισου πάχους παγωμένες στρώσεις. Οι παρατηρήσεις αυτές, σε συνδυασμό με βαρυτικά δεδομένα, υποδηλώνουν ότι μπορεί να υπάρχει υγρό νερό κάτω από την επιφάνεια του. Αυτό προκαλεί έκπληξη καθώς ο Πλούτωνας είναι πολύ μακριά από τον Ήλιο και έτσι το νερό πρέπει κανονικά να είναι παγωμένο και στερεό.    

Το 2019, μια κοινή μελέτη διαφόρων Ιαπωνικών Πανεπιστημίων και του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια, Santa Cruz, πρότεινε ότι ένα μονωτικό στρώμα αερίου, κάτω από την παγωμένη επιφάνεια του Πλούτωνα θα μπορούσε να διατηρεί ένα βαθύτερο στρώμα νερού σε υγρή κατάσταση. Εάν αυτό αληθεύει, θα μπορούσαν να έχουν υγρό νερό και άλλα ουράνια σώματα και επίσης να υπάρχουν πολλοί περισσότεροι ωκεανοί στο Σύμπαν από ότι αρχικά πιστεύαμε, κάνοντας τελικά την ύπαρξη εξωγήινης ζωής ακόμα πιο εφικτή. Ο  Seth Shostak, ανώτερος αστρονόμος στο Ινστιτούτο SETI της Καλιφόρνια, ΗΠΑ, λέει «Εάν έχεις υγρό νερό που βρίσκεται εκεί 4 δισεκατομμύρια χρόνια, ίσως  να έχει  δημιουργήσει μυστικά κάτι. Και αν έχει δημιουργηθεί κάτι στον Πλούτωνα, θα μπορούσε και σε πολλά άλλα μέρη».

Image of Pluto’s surface, showing mountains thought to be made of water ice, from NASA’s New Horizons fly-by mission
Εικόνα της επιφάνειας του Πλούτωνα από την αποστολή διέλευσης New Horizons της NASA. Φαίνονται βουνά που θεωρείται ότι αποτελούνται από παγωμένο νερό
Laboratory/Southwest Research Institute

Πέρα από το Ηλιακό Σύστημα

Ο Πλούτωνας, η Γη και τα φεγγάρια του Ηλιακού μας Συστήματος δεν είναι τα μόνα μέρη με ωκεανούς. Το υγρό νερό θεωρούταν κάποτε, ένα σπάνιο απόκτημα που έκανε τον πλανήτη μας ξεχωριστό. Πλέον όμως θεωρείται ότι είναι αρκετά κοινό σε εξωπλανήτες – δηλαδή πλανήτες σε άλλα ηλιακά συστήματα. «Το H2O βρίσκεται παντού» λέει ο Shostak, προσθέτοντας ότι «είναι σχεδόν αδιανόητο ότι η Γη είναι τόσο ξεχωριστή»  από την άποψη αυτή.

Μελέτες σε εξωπλανήτες υποδηλώνουν ότι κάποιοι μπορεί να είναι «υδάτινοι κόσμοι» – πραγματικές γαλάζιες σφαίρες που ξεπερνούν σε αποθέματα νερού ακόμα και το δικό μας γαλάζιο πλανήτη. Σύμφωνα με μοντέλα, μπορεί να υπάρχουν εξωπλανήτες που αποτελούνται πάνω από το 50% νερού σε μάζα, σε σύγκριση με ένα απλό 0,02% της Γης. Κάποιοι εξωπλανήτες θεωρείται ότι καλύπτονται πλήρως από νερό, με τον ωκεανό να είναι το μόνο διαθέσιμο ενδιαίτημα – έτσι οποιαδήποτε μορφή ζωής εκεί θα ήταν θαλάσσια.

Artist’s image of exoplanet K2-18b, which is known to have water and temperatures that could support life
Καλλιτεχνική εικόνα του εξωπλανήτη K2-18b, ο οποίος είναι γνωστό ότι έχει νερό και θερμοκρασίες που μπορεί να υποστηρίξουν ζωή.
ESA/Hubble, M. Kornmesser, CC BY 4.0

Ακόμα και οι εξωπλανήτες που δεν είναι πραγματικοί υδάτινοι κόσμοι (δηλαδή να περιβάλλονται ολοκληρωτικά από έναν τεράστιο ωκεανό), μπορεί παρόλα αυτά να είναι πλούσιοι σε νερό. Για παράδειγμα, διάφοροι εξωπλανήτες που ανακαλύφθηκαν στο πλανητικό σύστημα TRAPPIST-1, 39 έτη φωτός μακριά, φαίνεται να είναι βραχώδεις κόσμοι με έως 5% της μάζας τους να είναι νερό. Κάποιοι από αυτούς τους πλανήτες περιστρέφονται γύρω από τα αστέρια τους στην κατοικήσιμη ζώνη, δηλαδή εκεί όπου οι θερμοκρασίες είναι κατάλληλες για την ύπαρξη υγρού νερού και την πιθανή εμφάνιση ζωής – αν και οι συνθήκες της επιφάνειας τους μπορεί να είναι αφιλόξενες για άλλους λόγους.

Ξαναπαίζοντας την ταινία της ζωής

Εάν υπάρχει ζωή σε κάποιον από τους εξωγήινους ωκεανούς στο Ηλιακό Σύστημα μας, ή πιο πέρα, πώς θα μπορούσε να μοιάζει; Θα μπορούσε η εξέλιξη να ξαναπαίξει την ταινία της ζωής και να παράγει οργανισμούς όμοιους με αυτούς που βλέπουμε στη Γη ή θα είναι όλα τελείως διαφορετικά;

Ένα πρόβλημα θα μπορούσε να είναι ότι οι εξωγήινες μορφές είναι τόσο περίεργες που τελικά δεν θα τις αναγνωρίσουμε ως ζωντανές. «Για τα περισσότερα πράγματα που πιθανά υπάρχουν, θα είναι δύσκολο να αποδείξουμε ότι έχουν ζωή. Δεν είμαι σίγουρη αν θα μπορούμε καν να τα διακρίνουμε», λέει η Casey Brinkman, αστρονόμος στο Πανεπιστήμιο της Χαβάης, Μανόα, ΗΠΑ. «Πως ορίζουμε τη ζωή; Δεν υπάρχει ένας πολύ καλός και μοναδικός ορισμός», αναφέρει. Η Brinkman επισημαίνει επίσης ότι παράλληλα με το πρόβλημα του ορισμού της ζωής με έναν κοινά αποδεκτό τρόπο από τους διαφόρους τομείς της επιστήμης, ακόμα και στη Γη υπάρχουν πολλές πιθανότητες για την ύπαρξη ποικίλων μορφών ζωής που δεν μοιάζουν με αναγνωρίσιμα πλάσματα – από υδρόβιους οργανισμούς που μοιάζουν με φυτά μέχρι στατικές δομές όπως οι κοραλλιογενείς ύφαλοι.

Coral reef in French Polynesia – an exotic life form on Earth
Κοραλλιογενείς ύφαλοι στη Γαλλική Πολυνησία – μια εξωτική μορφή ζωής στη Γη
Adam Reeder/Flickr, CC BY-NC.2.0

Κάποιοι επιστήμονες όμως αντιτείνουν ότι οι ίδιοι φυσικοί και γεωλογικοί περιορισμοί που υπάρχουν σε διαφορετικούς πλανήτες, μπορεί μεν να δημιουργήσουν διαφορετικές μορφές ζωής, αλλά λόγω των νόμων της φυσικής και της χημείας, οι εξελικτικές πιέσεις θα συγκλίνουν προς τις ίδιες λύσεις.  Έτσι το αποτέλεσμα θα είναι οι οργανισμοί να εξελίσσονται έτσι ώστε να μοιάζουν και να συμπεριφέρονται όμοια. Για παράδειγμα, στο νερό, η ανάγκη για κολύμβηση και μείωση της τριβής έχει οδηγήσει στη Γη, στην όμοια υδροδυναμική μορφή σώματος των ζώων που ποικίλουν από τα ψάρια έως τα δελφίνια.

«Η εξέλιξη επαναλαμβάνει κάποιες φορές τον εαυτό της, αλλά δεν το κάνει συχνά» γράφει ο εξελικτικός βιολόγος Jonathan Losos στο, από το 2108, βιβλίο του Απίθανα πεπρωμένα: Μοίρα, πιθανότητα και το μέλλον της εξέλιξης (Improbable Destinies: Fate, Chance, and the Future of Evolution)  (Losos 2018). «Παρά την εμφάνιση κάποιων περιπτώσεων σύγκλισης, θα περίμενα ότι η εξωγήινη ζωή θα ήταν κατά κύριο λόγο, πολύ διαφορετική από οτιδήποτε έχουμε δει στη Γη», λέει. «Ένας εξωγήινος μπορεί ακόμα να είναι ένας  οργανισμός τύπου πλατύποδα, με συνονθύλευμα διαφορετικών μερών από διαφορετικούς κατοίκους της Γης». Είναι γνωστό ότι ο πλατύποδας της Αυστραλίας έχει ράμφος σαν της πάπιας, ουρά σαν του κάστορα, μεμβρανώδη πόδια σαν τη βίδρα, υδατοστεγή γούνα σαν την ενυδρίδα, ηλεκτροαντίληψη σαν το χέλι και ένα δηλητηριώδες αγκάθι στον αστράγαλο σαν τον κροταλία.

Αν και θα περιμέναμε να βρούμε τέτοιου τύπου εξελικτικό συνονθύλευμα στους περισσότερους εξωπλανήτες και φεγγάρια που μοιάζουν με τη Γη, εντούτοις τα πράγματα θα μπορούσαν να είναι πολύ πιο περίεργα σε μέρη με πιο εξωτική χημεία – όπως στον Τιτάνα, το φεγγάρι του Κρόνου, όπου οι θάλασσες αποτελούνται από υγρό μεθάνιο αντί για νερό. Η αποστολή Cassini-Huygens προσγείωσε έναν ανιχνευτή στον Τιτάνα το 2005, ο οποίος  αποκάλυψε ένα τοπίο όμοιο της Γης αλλά με πολύ διαφορετικές συνθήκες από τις γήινες: έναν τόσο παγωμένο κόσμο που το νερό, αναμεμειγμένο με βράχους, σχηματίζει λόφους και στέρεο έδαφος. Επίσης τα σύννεφα, η βροχή, τα ποτάμια και οι θάλασσες αποτελούνται από μεθάνιο και αιθάνιο τα οποία είναι αέρια στη Γη. Σε τέτοιες εξωγήινες συνθήκες, οι ζωντανές μορφές θα ήταν αρκετά διαφορετικές από οτιδήποτε πάνω στη Γη καθώς πρέπει να προσαρμοστούν στις εξαιρετικά διαφορετικές τοπικές συνθήκες.

Η προσπάθεια να φανταστούμε τί είδους μορφές ζωής μπορεί να υπάρχουν πέρα από τη Γη, μας αναγκάζει να προχωρήσουμε σε εικασίες. Αυτό όμως δεν έχει σταματήσει πεφωτισμένους επιστήμονες όπως ο βιοτεχνολόγος Craig Venter και οι φυσικοί Michio Kaku και Stephen Hawking, να ονειρεύονται τις πιθανότητες. Δεδομένης της ανεξάντλητης ποικιλίας μορφών ζωής που έχει δημιουργήσει η εξέλιξη στον πλανήτη μας, φαίνεται λογικό να φανταζόμαστε ότι πρέπει να υπάρχουν  πολύ πιο περίεργα πράγματα που περιμένουν αλλού για να τα ανακαλύψουμε. 

Mosaic image of Saturn’s moon Titan, from NASA’s Cassini-Huygens mission, showing (in blue/black) lakes and seas made up of liquid methane and ethane. Land areas appear yellow or white. NASA/JPL-Caltech/ASI/USGS
Μωσαϊκή εικόνα του Τιτάνα, φεγγαριού του Δία, από την αποστολή Cassini-Huygens της NASA. Δείχνει (σε μπλε/μαύρο) λίμνες και θάλασσες αποτελούμενες από υγρό μεθάνιο κι αιθάνιο. Οι περιοχές στεριάς φαίνονται κίτρινες ή άσπρες.
NASA/JPL-Caltech/ASI/USGS

 

Περισσότερες αποστολές σε φεγγάρια

Διάφορες διαστημικές αποστολές σε φεγγάρια του Ηλιακού μας Συστήματος έχουν προγραμματιστεί για την επόμενη δεκαετία. Ένας από τους στόχους τους είναι η αναζήτηση αποδείξεων για την ύπαρξη εξωγήινης ζωής.

  • H αποστολή JUISE της ESA θα ξεκινήσει το 2022 και θα μελετήσει τα τρία παγωμένα φεγγάρια του Δία, την Καλλιστώ, την Ευρώπη και το Γανυμήδη. Μεταξύ άλλων στόχων, θα μελετήσει τους ωκεανούς κάτω από την επιφάνεια τους, την κατοικησιμότητα τους καθώς και τις χημικές συνθήκες που είναι απαραίτητες για την ύπαρξη ζωής.
  • H αποστολή Europa Clipper της NASA, με ημερομηνία  απογείωσης το 2023, σχεδιάζει να μπει σε τροχιά γύρω από το Δία και να περάσει πολλές φορές δίπλα από το φεγγάρι του, την Ευρώπη. Θα μελετήσει εάν το παγωμένο φεγγάρι μπορεί να φιλοξενήσει συνθήκες κατάλληλες για ζωή.
  • H αποστολή Dragonfly της NASA στον Τιτάνα, φεγγάρι του Κρόνου, θα ξεκινήσει το 2026 και θα φθάσει στον Τιτάνα το 2034. Εκτός από την προσεδάφιση ενός σκάφους drone για την εξερεύνηση υποψήφιων περιοχών και την αναζήτηση σημείων ζωής,  θα χρησιμοποιήσει επίσης ένα αυτόνομο υποβρύχιο για να μελετήσει τη θάλασσα Kraken Mare, μία από τις μεγαλύτερες του Τιτάνα. Η αποστολή πιθανά να περιλαμβάνει και ένα πυρηνοκίνητο «ρομπότ για τούνελ» (tunnelbot) για να τρυπήσει διαμέσου του πάγου και να φθάσει στον υποκείμενο ωκεανό με σκοπό τον έλεγχο της κάτω πλευρά τους πάγου για την ύπαρξη μικροβιακών βιοφίλμ. 
Artist’s illustration showing NASA’s Dragonfly lander on the surface of Titan
Καλλιτεχνική απεικόνιση του οχήματος προσεδάφισης της αποστολής Dragonfly της NASA, στην επιφάνεια του Τιτάνα
NASA/JHU-APL

 

References

  • Losos J (2018) Improbable Destinies: Fate, Chance, and the Future of Evolution. Riverhead Books. ISBN: 9780525534136

Web References

Resources

Author(s)

Ο Mićo Tatalović είναι πρόεδρος της Ένωσης Βρετανών Συγγραφέων Επιστήμης (Association of British Science Writers). Έχει εργαστεί ως συντάκτης επιστημονικών νέων στα περιοδικά Nature, New Scientist και στο SciDev.Net. Ο Mićo έχει πτυχίο βιολογίας από το Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης, ΗΒ, μεταπτυχιακό φιλοσοφίας στη ζωολογία από το Πανεπιστήμιο του Καίμπριτζ, HB, καθώς και μεταπτυχιακό ειδίκευσης στην επιστημονική επικοινωνία από το Κολλέγιο Imperial του Λονδίνου, ΗΒ


Review

Η αναζήτηση σημείων ζωής πέρα από τη Γη ή της ύπαρξης κατάλληλων συνθηκών για αυτή, έχει μόλις ξεκινήσει. Ψάχνουμε στο Ηλιακό μας Σύστημα (π.χ. αποστολές στον Άρη ή ακόμα και σε κομήτες) και σε μακρινούς εξωπλανήτες. Το άρθρο αυτό εικάζει τί είδους εξωγήινες μορφές ζωής – εάν υπάρχουν – μπορεί να βρεθούν σε εξωτικά μέρη του διαστήματος.

Το άρθρο θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί ως άσκηση κατανόησης και οι ερωτήσεις θα μπορούσαν να περιλαμβάνουν τις παρακάτω:

  • Ποιες περιβαλλοντικές συνθήκες μπορεί να είναι απαραίτητες για την ύπαρξη ζωής εκτός Γης;
  • Γιατί θα ήταν πιθανά δύσκολο να αναγνωρίσουμε εξωγήινες μορφές ζωής ως ζωντανές;
  • Πώς θα ορίζατε εσείς τη ζωή;
  • Σχολιάστε τις πιθανότητες για ύπαρξη ζωής στον πλανήτη νάνο Πλούτωνα.
  • Κάποιες διαστημικές αποστολές σε φεγγάρια έχουν σχεδιαστεί να ξεκινήσουν εντός της επόμενης δεκαετίας. Ποιες είναι αυτές οι αποστολές και ποιοί είναι οι στόχοι τους;

Gerd Vogt, καθηγητής φυσικής και τεχνολογίας, Λύκειο (Higher Secondary School) για το Περιβάλλον και τα Οικονομικά, Yspertal, Αυστρία.




License

CC-BY