Vào năm 2015, nhà khoa học trưởng của NASA lúc đó là Ellen Stofan tuyên bố rằng, tôi tin rằng chúng ta sẽ có những dấu hiệu mạnh mẽ về sự sống ngoài Trái đất trong thập kỷ tới và bằng chứng rõ ràng trong 10 đến 20 năm tới. Với nhiều nhiệm vụ được lên kế hoạch để tìm kiếm bằng chứng về sự sống (quá khứ và hiện tại) trên Sao Hỏa và trong Hệ Mặt Trời bên ngoài, điều này dường như không giống như một đánh giá phi thực tế.
Nhưng tất nhiên, tìm kiếm bằng chứng của cuộc sống không phải là nhiệm vụ dễ dàng. Ngoài những lo ngại về ô nhiễm, còn có những mối nguy hiểm khi hoạt động trong môi trường khắc nghiệt - điều mà tìm kiếm sự sống trong Hệ Mặt Trời chắc chắn sẽ liên quan. Tất cả những mối quan tâm này đã được nêu ra tại một hội nghị FISO mới có tên là Hướng tới tình huống sắp xếp theo tình huống để phát hiện sự sống, được tổ chức bởi Christopher Carr của MIT.
Carr là một nhà khoa học nghiên cứu thuộc Khoa Khoa học Trái đất, Khí quyển và Hành tinh (EAPS) của MIT và là thành viên nghiên cứu của Khoa Sinh học Phân tử tại Bệnh viện Đa khoa Massachusetts. Trong gần 20 năm, ông đã tận tâm nghiên cứu về cuộc sống và tìm kiếm nó trên các hành tinh khác. Do đó, tại sao ông cũng là nhà nghiên cứu chính về khoa học (PI) của công cụ Tìm kiếm bộ gen ngoài Trái đất (SETG).
Dẫn đầu bởi Tiến sĩ Maria T. Zuber - Giáo sư Địa vật lý E. A. Griswold tại MIT và người đứng đầu EAPS - nhóm liên ngành đằng sau SETG bao gồm các nhà nghiên cứu và nhà khoa học từ MIT, Caltech, Đại học Brown, arvard và Claremont Biosolutions. Với sự hỗ trợ từ NASA, nhóm SETG đã nỗ lực phát triển một hệ thống có thể thử nghiệm sự sống tại chỗ.
Giới thiệu việc tìm kiếm sự sống ngoài Trái đất, Carr mô tả cách tiếp cận cơ bản như sau:
Chúng tôi có thể tìm kiếm cuộc sống khi chúng tôi không biết. Nhưng tôi nghĩ nó rất quan trọng để bắt đầu từ cuộc sống như chúng ta biết điều đó - để trích xuất cả hai tính chất của sự sống và các đặc điểm của sự sống, và xem xét liệu chúng ta có nên tìm kiếm sự sống như chúng ta biết hay không, trong bối cảnh tìm kiếm sự sống ngoài Trái đất.
Để đạt được mục đích này, nhóm SETG tìm cách tận dụng những phát triển gần đây trong thử nghiệm sinh học tại chỗ để tạo ra một công cụ có thể được sử dụng cho các nhiệm vụ robot. Những phát triển này bao gồm việc tạo ra các thiết bị xét nghiệm DNA / RNA di động như MinION, cũng như điều tra Sequencer Biomolecule. Được thực hiện bởi phi hành gia Kate Rubin vào năm 2016, đây là lần đầu tiên trình tự DNA diễn ra trên Trạm vũ trụ quốc tế.
Dựa trên những điều này và chương trình Genes in Space sắp tới - sẽ cho phép các phi hành đoàn ISS sắp xếp và nghiên cứu các mẫu DNA tại chỗ - nhóm SETG đang tìm cách tạo ra một công cụ có thể phân lập, phát hiện và phân loại bất kỳ sinh vật dựa trên DNA hoặc RNA nào trong môi trường ngoài trái đất. Trong quá trình này, nó sẽ cho phép các nhà khoa học kiểm tra giả thuyết rằng sự sống trên Sao Hỏa và các vị trí khác trong Hệ Mặt Trời (nếu nó tồn tại) có liên quan đến sự sống trên Trái Đất.
Để phá vỡ giả thuyết này, có một lý thuyết được chấp nhận rộng rãi rằng sự tổng hợp các chất hữu cơ phức tạp - bao gồm các tiền chất nucleobase và ribose - xảy ra sớm trong lịch sử của Hệ Mặt trời và diễn ra trong tinh vân Mặt trời từ đó các hành tinh hình thành. Những chất hữu cơ này sau đó có thể đã được các sao chổi và thiên thạch chuyển đến nhiều khu vực có thể ở được trong thời kỳ Ném bom hạng nặng muộn.
Được biết đến như lithopansermia, lý thuyết này là một bước ngoặt nhỏ về ý tưởng rằng sự sống được phân phối trên khắp vũ trụ bởi sao chổi, tiểu hành tinh và hành tinh (hay còn gọi là panspermia). Trong trường hợp Trái đất và Sao Hỏa, bằng chứng cho thấy sự sống có thể liên quan một phần dựa trên các mẫu thiên thạch được biết là đã đến Trái đất từ Hành tinh Đỏ. Bản thân chúng là sản phẩm của các tiểu hành tinh tấn công Sao Hỏa và khởi động ejecta cuối cùng bị Trái đất bắt giữ.
Bằng cách điều tra các địa điểm như Sao Hỏa, Europa và Enceladus, các nhà khoa học cũng sẽ có thể tham gia vào một cách tiếp cận trực tiếp hơn khi tìm kiếm sự sống. Như Carr đã giải thích:
Có một vài cách tiếp cận chính. Chúng ta có thể thực hiện một cách tiếp cận gián tiếp, xem xét một số ngoại hành tinh được xác định gần đây. Và hy vọng là với Kính viễn vọng Không gian James Webb và các kính thiên văn trên mặt đất và kính viễn vọng trên không gian khác, chúng ta sẽ có thể bắt đầu chụp ảnh bầu khí quyển của các ngoại hành tinh một cách chi tiết hơn nhiều so với đặc tính của các ngoại hành tinh đó [cho phép ] cho đến nay. Và điều đó sẽ cho chúng ta cao cấp, nó sẽ cho khả năng nhìn vào nhiều thế giới tiềm năng khác nhau. Nhưng nó không cho phép chúng tôi đến đó. Và chúng ta sẽ chỉ có bằng chứng gián tiếp thông qua, ví dụ, quang phổ khí quyển.
Sao Hỏa, Europa và Enceladus mang đến cơ hội trực tiếp để tìm kiếm sự sống vì tất cả đều đã chứng minh các điều kiện có (hoặc) có lợi cho cuộc sống. Trong khi có nhiều bằng chứng cho thấy Sao Hỏa từng có nước lỏng trên bề mặt của nó, cả Europa và Enceladus đều có các đại dương chìm dưới đáy biển và đã cho thấy bằng chứng về hoạt động địa chất. Do đó, bất kỳ nhiệm vụ nào đến những thế giới này sẽ được giao nhiệm vụ tìm kiếm đúng địa điểm để phát hiện bằng chứng về sự sống.
Trên sao Hỏa, Carr lưu ý, điều này sẽ xuất hiện khi tìm kiếm ở những nơi có vòng tuần hoàn nước và có thể sẽ liên quan đến một số trò chơi nhỏ:
Tôi nghĩ rằng đặt cược tốt nhất của chúng tôi là truy cập vào tầng dưới. Và điều này rất khó. Chúng ta cần khoan, hoặc bằng cách khác truy cập vào các khu vực dưới tầm với của bức xạ không gian có thể phá hủy vật liệu hữu cơ. Và một khả năng là đi đến các miệng hố tác động mới. Những miệng hố va chạm này có thể làm lộ ra vật liệu được xử lý bằng bức xạ. Và có lẽ một khu vực nơi chúng ta có thể muốn đến sẽ là một nơi mà một miệng hố va chạm mới có thể kết nối với một mạng lưới dưới mặt đất sâu hơn - nơi chúng ta có thể truy cập vào tài liệu có thể ra khỏi tầng ngầm. Tôi nghĩ rằng đó có lẽ là đặt cược tốt nhất của chúng tôi để tìm kiếm sự sống trên Sao Hỏa vào ngày hôm nay. Và một nơi chúng ta có thể nhìn sẽ là trong các hang động; ví dụ, một ống dung nham hoặc một loại hệ thống hang động khác có thể che chắn bức xạ tia cực tím và cũng có thể cung cấp một số quyền truy cập vào các khu vực sâu hơn trong bề mặt sao Hỏa.
Đối với thế giới đại dương của thế giới, giống như Enceladus, tìm kiếm các dấu hiệu của sự sống có thể sẽ bao gồm việc khám phá xung quanh khu vực cực nam của nó, nơi những vệt nước cao đã được quan sát và nghiên cứu trong quá khứ. Trên Europa, nó có thể sẽ liên quan đến việc tìm kiếm các khu vực hỗn loạn của thành phố, các điểm có thể có sự tương tác giữa băng bề mặt và đại dương bên trong.
Khám phá những môi trường này tự nhiên đưa ra một số thách thức kỹ thuật nghiêm trọng. Đối với người mới bắt đầu, nó sẽ yêu cầu các biện pháp bảo vệ hành tinh rộng rãi để đảm bảo rằng việc ngăn chặn ô nhiễm. Những biện pháp bảo vệ này cũng sẽ là cần thiết để đảm bảo tránh được những thông tin sai lệch. Không có gì tệ hơn là phát hiện ra một dòng DNA trên một cơ thể thiên văn khác, chỉ để nhận ra rằng nó thực sự là một vảy da rơi vào máy quét trước khi phóng!
Và sau đó là những khó khăn đặt ra khi điều hành một nhiệm vụ robot trong một môi trường khắc nghiệt. Trên sao Hỏa, luôn có vấn đề bức xạ mặt trời và bão bụi. Nhưng trên Europa, có thêm mối nguy hiểm do môi trường từ trường cực mạnh của Sao Mộc. Việc khám phá các luồng nước đến từ Enceladus cũng rất khó khăn đối với một quỹ đạo có khả năng sẽ tăng tốc vượt qua hành tinh vào thời điểm đó.
Nhưng với tiềm năng cho những đột phá khoa học, một nhiệm vụ như vậy nó rất đáng để chịu đựng những nỗi đau và nỗi đau. Nó không chỉ cho phép các nhà thiên văn học kiểm tra các lý thuyết về sự tiến hóa và phân phối sự sống trong Hệ Mặt trời của chúng ta, nó còn có thể tạo điều kiện cho sự phát triển của các công nghệ thám hiểm không gian quan trọng và dẫn đến một số ứng dụng thương mại nghiêm trọng.
Nhìn về tương lai, những tiến bộ trong sinh học tổng hợp dự kiến sẽ dẫn đến các phương pháp điều trị bệnh mới và khả năng in các mô sinh học in 3 chiều (hay còn gọi là. Nó cũng sẽ giúp đảm bảo sức khỏe của con người trong không gian bằng cách giải quyết tình trạng mất mật độ xương, teo cơ và cơ quan và chức năng miễn dịch bị suy giảm. Và sau đó, có khả năng phát triển các sinh vật được thiết kế đặc biệt cho sự sống trên các hành tinh khác (bạn có thể nói là địa hình không?)
Trên hết, khả năng thực hiện tìm kiếm sự sống tại chỗ trên các hành tinh Mặt trời khác cũng mang đến cho các nhà khoa học cơ hội trả lời một câu hỏi hóc búa, một câu hỏi mà họ đã phải vật lộn trong nhiều thập kỷ. Trong ngắn hạn, là cuộc sống dựa trên carbon phổ quát? Cho đến nay, bất kỳ và tất cả các nỗ lực để trả lời câu hỏi này phần lớn là về mặt lý thuyết và có liên quan đến giống trái cây treo thấp thấp - nơi chúng tôi đã tìm kiếm các dấu hiệu của sự sống như chúng ta biết, sử dụng các phương pháp chủ yếu là gián tiếp.
Bằng cách tìm ra các ví dụ đến từ các môi trường khác ngoài Trái đất, chúng tôi sẽ thực hiện một số bước quan trọng để chuẩn bị cho các loại cuộc chạm trán gần gũi với nhau có thể xảy ra trên đường.
