Các dải băng ở Nam Cực. Tín dụng hình ảnh: NASA Bấm để phóng to
Pamela Conrad, một nhà sinh vật học thuộc Phòng thí nghiệm Động cơ phản lực của NASA, đã đi đến tận cùng trái đất để nghiên cứu về sự sống. Gần đây, Conrad xuất hiện trong bộ phim tài liệu 3-D của James Cameron, Người ngoài hành tinh sâu thẳm, nơi cô và một số nhà khoa học khác điều tra những sinh vật lạ sống dưới đáy đại dương.
Vào ngày 16 tháng 6 năm 2005, Conrad đã có một bài giảng với tựa đề Năm Một lưỡng cực: Những gì chúng ta có thể học về Tìm kiếm sự sống trên các hành tinh khác bằng cách làm việc trong sa mạc lạnh.
Trong phần 1 của bảng điểm được chỉnh sửa này, Conrad mô tả loại dấu hiệu nào chúng ta có thể tìm kiếm để xem liệu có sự sống trong môi trường ngoài hành tinh hay không.
Trong ba năm qua, tôi đã tham gia vào một dự án với một số đồng nghiệp của mình, đưa chúng ta đến những sa mạc nóng và lạnh. Chúng tôi muốn quan sát chữ ký của cuộc sống, và xem liệu chúng tôi có thể cho biết sự khác biệt giữa những nơi có sự sống và nơi cuộc sống không. Lý do chúng ta đi đến sa mạc là để cắt giảm số lượng các biến gây nhiễu được giới thiệu bởi tất cả các loại cuộc sống. Về cơ bản, chúng tôi không muốn cạo lông chó để tìm vi khuẩn trong bụi bẩn.
Năm vừa qua chúng tôi đã vinh dự được đến cả Bắc Cực và Nam Cực. Vì vậy, đây là năm lưỡng cực của tôi, và những gì chúng tôi đang làm ở đó có liên quan đến thám hiểm không gian bởi vì, giống như một sa mạc, điều kiện trên bề mặt của các hành tinh khác rất khắc nghiệt.
Chúng tôi nhìn vào những tảng đá bởi vì, nếu cuộc sống đã và đang biến mất - nói cách khác, nó đã chết, hoặc nó chết vì vậy nó đã bị hóa thạch và thay đổi - bạn có thể tìm thấy điều đó trong hồ sơ đá.
Để phát hiện sự sống ở bất cứ đâu, bạn cần có khả năng điều tra môi trường và tìm ra manh mối có thể đo lường được. Nếu nó không phải là thứ gì đó bạn có thể định nghĩa theo thuật ngữ có thể đo lường được, thì đó không phải là khoa học. Vì vậy, theo định nghĩa, chúng tôi loại ra ngoài trời lạnh, có thể nói như vậy.
Một trong những thách thức là đưa ra các thuật ngữ có thể đo lường được mà bạn có thể định nghĩa cuộc sống. Các điều khoản phải đủ phổ quát để không bỏ lỡ sự sống trên một hành tinh khác, nếu nó không giống như cuộc sống chúng ta có ở đây. Chúng tôi có một bộ mẫu gồm một: sinh quyển trên Trái đất. Chúng tôi cố gắng sử dụng kiến thức mà chúng tôi có về cuộc sống ở đây để đưa ra những thuật ngữ đó, và vì vậy chúng tôi cố gắng nghĩ về cuộc sống theo những thuật ngữ mô tả chung nhất mà chúng tôi có thể.
Chúng tôi tìm kiếm cuộc sống ở những nơi có thể ở được; những nơi có khả năng hỗ trợ cuộc sống. Nhưng khả năng cư trú rất khó xác định, bởi vì chúng ta chỉ có một khái niệm mơ hồ về những gì làm cho một môi trường có thể ở được. Tại NASA, chúng tôi rất quan tâm đến việc tìm kiếm nước là một trong những khía cạnh của môi trường sống.
Nước cũng quan trọng đối với cuộc sống trên sa mạc như đối với chúng ta. Sau khi tuyết rơi, khi đá nóng lên và làm tan băng, bạn sẽ thấy sự nở rộ của vi khuẩn lam trên bề mặt đá. Tuy nhiên, chúng có thể duy trì sự tồn tại tối thiểu khi ở đó không có nhiều mưa.
Một lý do khiến quá trình trao đổi chất phải chậm lại trong mùa đông ở Nam Cực là do nước ở trong một pha rắn và nó không thể truy cập được. Các sinh vật sống chỉ có thể sử dụng nước đá khi nó tan chảy và trở thành một dung môi tốt. Sử dụng nước đá cũng giống như sử dụng một khoáng chất trong pha tinh thể - khi nó ở dạng rắn, bạn đã sử dụng một số năng lượng để phá vỡ các liên kết đó để làm gì đó với nó. Có những sinh vật ở Nam Cực có các loại phân tử chống đông trong đó, loài cá sở hữu các phân tử được gọi là glycoprotein. Khi một tinh thể băng hình thành trong cá, phân tử nắm giữ tinh thể băng khi nó bắt đầu phát triển, và không cho phép nó phát triển theo hướng mà năng lượng của nó dễ dàng phát triển nhất. Bởi vì nó có thể phát triển, tinh thể băng từ bỏ hồn ma và biến thành nước.
Ngoài nước, chúng tôi nghĩ rằng một số loại nguyên tố hóa học rất quan trọng đối với sự sống ở nơi khác. Sự sống trên Trái đất được tạo thành từ carbon và hydro và phốt pho và một vài thứ quan trọng khác, và chúng ta cần oxy trong không khí. Nhưng có những vi khuẩn trên Trái đất hít thở kim loại và chúng không quan tâm đến oxy.
Vì vậy, thói quen là thực sự có thể ở trong mắt của kẻ si tình. Khi bạn xác định nó, bạn đã phải suy nghĩ về tập hợp thuật ngữ rộng nhất bạn có thể để bao gồm bất kỳ loại cuộc sống nào bạn có thể tưởng tượng. Tất nhiên, việc đánh giá xem một nơi có thể ở được hay không là để xem nó có người ở hay không.
Bạn hỏi một bộ câu hỏi nếu bạn muốn biết, tôi có thể thiết lập công việc dọn phòng ở đây không? Bạn có thể hỏi một bộ câu hỏi khác nếu bạn muốn biết, có ai ở nhà không? Nhưng tại trung tâm của tất cả, dù muốn sống ở đó hay chỉ cần xem có ai về nhà hay không, bạn phải biết điều gì đó về khu phố. Youveve vẫn phải thực hiện tất cả các thí nghiệm cho bạn biết về các đặc tính địa vật lý, khoáng vật học và khí quyển của hành tinh. Nếu bạn đang tìm kiếm sự sống, bạn đã có một số khái niệm về thứ mà bạn đang cố gắng hỗ trợ với môi trường đó.
Phun trào khoảng 5 triệu năm trước, từ một loạt các vết nứt được gọi là Cerberus Fossae, nước chảy xuống trong một trận lụt thảm khốc, thu thập trong một khu vực 800 x 900 km và ban đầu sâu trung bình 45 mét. Nhấp vào hình ảnh để xem lớn hơn. Tin tưởng: ESA / Mars Express
Vì vậy, những gì sẽ tạo thành bằng chứng? Nếu bạn muốn nói rằng một cái gì đó đã được chứng minh, bạn phải đạt được một mức độ đồng thuận nhất định trong cộng đồng khoa học, nếu không, đồng nghiệp của bạn sẽ xé bạn thành từng mảnh nhỏ trong tài liệu. Tất nhiên, không bao giờ có sự đồng thuận hoàn toàn: đó là lý do tại sao các nhà khoa học khó chịu chiến đấu với nhau vô tận. Nhưng ít nhất chúng ta phải đưa ra các điều khoản. Chúng tôi có thể đồng ý hoặc không đồng ý với các lý thuyết khác của nhau, nhưng chúng tôi phải đồng ý về các điều khoản và các phép đo.
Vậy chúng ta có thể thực hiện những phép đo nào nếu tìm kiếm sự sống? Liệu một hành tinh trông khác đi nếu cuộc sống đã ở đó? Ví dụ, nếu bạn đi vào nhà bếp của tôi sau khi tôi ăn, bạn có thể thấy một cái đĩa hoặc một mẩu bánh. Đó là một manh mối mà tôi đã ở đó. Có những manh mối ở cấp hành tinh. Một dấu ấn sinh học - một đầu mối nói rằng sự sống đã ở đó - có thể là bất cứ thứ gì được tạo ra bởi sự sống. Manh mối có thể là hóa chất, bởi vì hóa chất bao gồm tất cả mọi thứ. Tôi là một bao tải hóa chất, giống như bục giảng này là một bao hóa chất. Chỉ có những hóa chất nào, và theo tỷ lệ với nhau, và cách chúng được sắp xếp trong 3-D, là những gì phân biệt tôi với điều này. Nó là một cách đơn giản để phân biệt các loại sự vật.
Chirality là một dấu ấn sinh học là tốt. Điều chirality có nghĩa là một số phân tử là hình ảnh phản chiếu của nhau, và các phân tử sống có xu hướng thuận tay nhất định. Khi nói đến axit amin, là thành phần của protein tạo nên sự sống, những sinh vật sống muốn sử dụng dạng thuận tay trái. Và khi nói đến đường, những sinh vật sống thích sử dụng hình thức thuận tay phải. Có những trường hợp ngoại lệ cho những điều này, nhưng đó là một trường hợp chung.
Đồng vị cũng có thể là một dấu ấn sinh học. Một số phân tử có hương vị đồng vị khác nhau, trong đó một số nặng hơn một chút so với các phân tử khác. Những thứ sống như sự đa dạng nhẹ hơn, có lẽ là vì nó cực kỳ tốn kém để chế biến.
Polyme phức tạp cũng có thể là dấu ấn sinh học. Tất nhiên, nhựa là một polymer phức tạp. Một lần nữa, chúng tôi làm cho nhựa. Vì vậy, toàn bộ sự khác biệt giữa tự nhiên và không tự nhiên - nếu con người tạo ra nó, nó vẫn sinh học. Hãy nghĩ về điều đó. Xe của tôi là một sinh học. Loại nào, tôi không chắc chắn.
Nếu bạn sẽ định nghĩa cuộc sống theo các thuật ngữ có thể đo lường được, thì tôi sẽ muốn giữ cho nó thực sự đơn giản. Bạn có thể định nghĩa cuộc sống bằng những gì nó tạo ra, hoặc bạn có thể định nghĩa cuộc sống bằng những gì nó làm. Tôi thích định nghĩa cuộc sống bằng những gì mà nó tạo ra, bởi vì ngay khi bạn nói từ đó, bạn có thể nói về một quy trình. Một quá trình là một cái gì đó xảy ra thông qua thời gian. Sau đó, bạn đã phải tìm ra tỷ lệ lấy mẫu nên là bao nhiêu. Bao lâu bạn nên nhìn, và toàn bộ thí nghiệm nên mất bao lâu? Một quá trình có một chút vấn đề hơn bởi vì nó mất thời gian, và bạn có thể sai về tần suất tìm kiếm, hoặc thời gian bạn nên tìm kiếm.
Các quy trình - chế tạo công cụ, tái tạo hoặc phát triển - có thể diễn ra theo các thang thời gian khác nhau. Vì vậy, nếu bạn chỉ nhìn vào các quy trình và bạn có hai quy trình khác nhau rất nhiều về quy mô thời gian của họ, bạn đã thắng được có thể thực hiện cùng một thử nghiệm để xem xét cả hai. Vì vậy, tôi thích nhìn cuộc sống về những gì nó là. Không phải nói rằng chúng tôi không thể thêm vào một chút công cụ dựa trên quá trình, nhưng khi bạn nhìn vào cuộc sống, nó trở nên đơn giản thực sự nhanh chóng. Nó hóa học độc đáo, một số loại hóa chất tương xứng, được sắp xếp theo một cách nào đó, và cách bố trí theo cách nào đó là một cách mà tôi gọi là cấu trúc.
Nếu tôi đang tìm kiếm sự sống trên một hành tinh khác hoặc một mặt trăng, tôi sẽ tìm kiếm những nơi có thể xảy ra hóa học thú vị, để sự tiến hóa cuối cùng của hóa học đó có thể tạo ra một hệ thống sống. Tôi sẽ nghĩ về những nơi như Europa, nơi có một đại dương bên dưới băng. Tôi sẽ nghĩ về những nơi khác mà băng tồn tại, như sao chổi. Tôi sẽ nghĩ về Titan, mặt trăng Saturn. Tôi sẽ nghĩ về tất cả những nơi xảy ra hóa học thú vị, bởi vì hóa học là thông minh. Bạn có thể nhận được tất cả các loại phân tử thú vị.
Nguồn gốc: NASA Astrobiology
