Mokslo ir technologijų pasaulis

Pastaruoju metu, atrodo, kai tik išgirstame apie kokią nors kosminę naujieną, prie jos būna prikibęs klausimas apie nežemišką gyvybę. Tai jos ieškome asteroiduose ar planetų palydovuose, tai tikimės sulaukti signalų iš už Saulės sistemos ribų, tai dar kas nors panašaus. Kaip čia yra iš tikro – kur tos gyvybės ieškoma ir ko tikimasi atrasti? Pabandžiau surinkti šiek tiek informacijos ir ja čia pasidalinti. Pradžioje – apie Saulės sistemą.

Apie gyvybę kituose pasauliuose žmonės galvojo nuo labai senų laikų; pavyzdžiui, senovės Japonijos mitologijoje figūruoja padarai, gyvenantys Mėnulyje. Senovinė, t. y. daugiau nei šimto metų senumo, fantastika taip pat pilna gyventojų iš Marso, kartais ir iš Veneros. Visgi svajonės apie protingas nežemiškas būtybes kažkur gretimose planetose taip ir liko tik svajonėmis ir fantastika. Tačiau intriguojančių atradimų ir galimų gyvybės pėdsakų Saulės sistemoje pasitaiko. Kurgi jų ieškoma?

Marse. Raudonoji planeta yra labiausiai tyrinėjamas Saulės sistemos kūnas, neskaitant Žemės. Ir fantastus jis masina jau šimtus metų – kurį laiką net ir rimti mokslininkai galvojo, kad ten galbūt egzistuoja nežemiška civilizacija. Vėliau paaiškėjo, kad Marso kanalai, matyti iš Žemės, yra lakios vaizduotės ir netobulų instrumentų padarinys, o civilizacijos ten nėra ir niekada nebuvo. Bet gyvybė – tai ne civilizacija.

Net pirmieji Marso paviršiuje nusileidę zondai, NASA išsiųsti Vikingai, atsiuntė labai intriguojančių duomenų: Marso grunto mėginiai, sumaišyti su maistingomis medžiagomis praturtintu vandeniu, pradėjo išskirti anglies dvideginį ir metaną. Tai yra gyvybinių procesų požymis, taigi atrodytų, kad gyvybė Marse buvo atrasta. Tuo labiau, kad du analogiški kontroliniai eksperimentai, kuriuose grunto mėginiai buvo palaikyti tamsoje ar pakaitinti, sunaikinant galimas gyvybės formas, šių dujų neišskyrė. Visgi gyvybės Marse ieškoma iki šiol. Kodėl? Ogi todėl, kad tuose pačiuose Vikinguose buvo dar du gyvybės ieškantys eksperimentai, kurie jokių signalų neaptiko. Ir vėlesni orbitiniai ar paviršiuje nusileidę zondai gyvybės požymių nerado. Taigi gali būti, kad grunto mėginių eksperimentas buvo statistinė anomalija. Bet galutinio atsakymo kol kas neturime; net iki šių dienų netyla ginčai, ar Vikingai atrado gyvybę, ar ne.

Dabartiniai Marso zondai tiesiogiai gyvybės neieško. Yra tyrinėjama visos planetos evoliucija, atmosferos savybės, ieškoma kadaise paviršiuje buvusio skysto vandens paliktų pėdsakų, ir taip toliau. Visgi neilgai trukus sulauksime gyvybės paieškoms skirtų zondų: NASA Mars 2020 marsaeigis ieškos senovinės gyvybės liekanų, ESA ir Rusijos bendros ExoMars 2020 misijos tikslas – senovinės ir dabartinės gyvybės pėdsakų paieškos. Taigi per artimiausius dešimt metų turbūt paaiškės, ar Marse gyvybės kada nors buvo, o gal yra ir dabar.

Lediniuose mėnuliuose. Marsas yra Saulės gyvybinės zonos pakraštyje, taigi iš principo jo paviršiuje galėtų egzistuoti skystas vanduo. Vanduo yra reikalingas visai žemiškai gyvybei, taigi ilgą laiką gyvybės paieškose buvo vadovaujamasi aksioma „sekite paskui vandenį“. Suprask – rasi vandens, rasi ir gyvybės. Bet vanduo nebūtinai turi būti dangaus kūno paviršiuje: daugelio didžiųjų dujinių planetų palydovus dengia vandens ledo sluoksniai, po kuriais gali būti skysto vandens vandenynai. O juose galėtų egzistuoti ir gyvybė. Turbūt geriausiai žinomi tokie kūnai yra Jupiterio palydovas Europa ir Saturno palydovas Enceladas, bet kalbama ir apie kitus – Ganimedą, Kalistą (abu sukasi aplink Jupiterį), Titaną (prie Saturno), netgi Neptūno palydovą Tritoną. Apskritai visur, kur paviršiuje yra daug vandens ledo, po paviršiumi gali būti ir skysto vandens, panašiai kaip Žemėje kietų uolienų pluta dengia minkštų ar išsilydžiusių uolienų mantiją ir branduolį.

Europos skersmuo siekia vos ketvirtį Žemės; jos tūris – pusantro procento mūsų planetos, masė – dar mažiau. Taigi ji yra šiek tiek mažesnė už mūsų Mėnulį. Ir visgi vandens ten yra daugiau, nei Žemėje. Ne proporcingai daugiau, bet apskritai daugiau. Net 2-3 kartus. Ir tai neskaitant ledinio apvalkalo, dengiančio visą palydovą. Apvalkalo storis greičiausiai yra 10-30 km – šitai apskaičiuota iš Jupiterio gravitacijos sukeliamos Europos gniuždymo ir tampymo. Vandenyno gylis po ledu gali siekti net 100 kilometrų. Jo dugną sudaro uolienos – galima sakyti, tikrasis Europos paviršius. Vanduo, skalaudamas uolienas, išlaisvina įvairius mineralus, kurie gali leisti vykti sudėtingoms cheminėms reakcijoms. Manoma, kad panašios reakcijos davė pradžią ir sudėtingoms molekulėms pirmykštėje Žemėje. Tiesa, visiškai neaišku, ar Europos vandenyno dugne yra karštųjų versmių, panašių į tas, prie kurių galėjo atsirasti gyvybė mūsų planetoje; jei jų ten yra, gyvybės egzistavimo tikimybė reikšmingai išauga. Net jei versmių nėra dabar, jos galėjo egzistuoti anksčiau, sukurti sąlygas gyvybei atsirasti, o vėliau gyvybė galėjo išlikti ir šaltame vandenyje. Ar taip galėjo atsitikti, atsakymą duos Antarktidos poledinių ežerų tyrimai: jie nuo išorinio pasaulio izoliuoti milijonus metų, tad jei gyvybė išsilaiko ten, tai gali išlikti ir Europoje. Be to, jau šiemet liepos mėnesį į Jupiterio sistemą atskris zondas Junona, kuris tarp kitų objektų tyrinės ir Europą. O NASA jau žvelgia tolyn ir planuoja misiją, skirtą konkrečiai Europai tyrinėti; tik jos dar reikės palaukti bent iki 2020-ųjų metų. Taigi laukia įdomūs laikai, o į Europą krypsta vis daugiau akių.

Enceladas kai kuriais atžvilgiais panašus į mažąjį Europos analogą. Nors sukasi aplink kitą planetą – Saturną – jis irgi yra padengtas ledu, ir jame taip pat yra skysto vandens. Bet to vandens – gerokai mažiau: manoma, kad vandenynas egzistuoja tik pietų ašigalio apylinkėse, o jo gylis neviršija 10 kilometrų. Ir visgi kur yra vanduo, ten galime tikėtis gyvybės. Vanduo purškia iš geizerių Encelado paviršiuje, o Cassini zondas tokioje čiurkšlėje rado įvairių druskų bei organinių medžiagų. Ar tai – gyvybės požymiai? Nebūtinai, o ir gyvų organizmų, jei jų čiurkšlėje netyčia buvo, Cassini aptikti negalėjo, nes nėra tam pritaikytas. Bet šiuo metu NASA svarsto net dvi galimas misijas, skirtas būtent gyvybės paieškoms Encelade: Enceladus Life Finder ir Life Investigation For Enceladus. Ar kuri nors iš šių misijų bus finansuota, dar neaišku, taigi teks pagyventi ir pamatyti.

Titane. Saturno palydovas Titanas yra vertas atskiro paminėjimo. Nors jame irgi yra vandens ledo, o kažkur giliai – gal ir skysto vandens, jis mus domina ne tuo. Titanas – vienintelis Saulės sistemos kūnas, neskaitant Žemės, kurio paviršiuje esama skysčių ir kuris turi aiškiai skysčių apykaitos sistemą tarp paviršiaus ir atmosferos. Tai reiškia, kad Titane tyvuliuoja ežerai ir jūros, teka upės, dangumi plaukioja debesys, lyja lietūs, sninga sniegas... Tik tas skystis – ne vanduo. Vanduo Titane sustingęs į labai tvirtą ledą, o skysti yra du cheminiai junginiai: metanas ir etanas. Abu jie yra organinės molekulės, sudarytos iš anglies ir vandenilio (metane vieną anglies atomą supa keturi vandenilio, etane du anglies atomai jungiasi tarpusavyje ir su šešiais vandeniliais). Metanas šiek tiek lengvesnis už etaną, taigi ežeruose nusistovi viršuje. Atmosferoje taip pat daug metano ir etano garų, azoto, vandenilio molekulių. Cheminių junginių daug, bet ar jie gali leisti egzistuoti gyvybei?

Vienareikšmio atsakymo į šį klausimą nėra, tačiau egzistuoja ne vienas įdomus požymis, kad tokiomis sąlygomis, kokios yra Titane, gyvybė galėtų egzistuoti. Eksperimentai laboratorijose parodė, kad Titano atmosferoje ir paviršiuje vykstančios cheminės reakcijos gali sukurti aminorūgštis ir nukleotidų bazes – cheminius junginius, kurie sudaro žemiškos gyvybės pagrindą. Aišku, gyvybė Titane tikrai nebūtų panaši į žemiškąją; visiškai skirtinga būtų jos biochemija. Galėtų egzistuoti medžiagų apykaitos ciklas, panašus į deguonies ciklą Žemėje (deguonis patenka į gyvus organizmus, sąveikauja su gliukoze ir duoda energijos, proceso metu išskiriamas anglies dvideginis), tik ten pagrindinė medžiaga būtų vandenilio molekulės, kurios sąveikautų su acetilenu ir išskirtų metaną kaip šalutinį produktą. Atrodo, kad Titano atmosferoje arti paviršiaus vandenilio ir acetileno molekulių yra mažiau, nei aukštai danguje, taigi gali būti, kad jos paviršiuje yra sunaikinamos. Bet nežinia, ar jas naikina biologiniai, ar vien cheminiai procesai.

Titaniškos gyvybės paieškos nesiliauja. Štai pernai buvo paskelbta apie sumodeliuotą ląstelės membranos alternatyvą, tinkančią Titano sąlygoms. Ląstelės membrana palaiko skirtingas cheminių junginių koncentracijas ląstelės viduje ir išorėje bei leidžia kai kurioms medžiagoms patekti į ląstelę ir ją palikti. Žemiškųjų ląstelių membranos sudarytos iš lipidų, o pasiūlyta alternatyva – azotosoma – Titanui sudaryta iš organinių junginių, turinčių azoto, bet neturinčių deguonies. Ar tokie sudėtingi junginiai gali Titane susidaryti natūraliai – irgi nežinia. Bet būtų tikrai įdomu sužinoti.

Kol kas Titane lankėsi tik vienas zondas: Huygens, išmestas iš skrajojančio zondo Cassini dar 2005-aisiais metais. Jis dirbo tik pusantros valandos po nusileidimo, bet atsiuntė neįkainojamų duomenų apie Titano atmosferą, paviršiaus išvaizdą, cheminę sandarą, skysčius ir taip toliau. Naujų misijų į Titaną vis kartais pasiūloma: prieš keletą metų siūlytas Titan Mare Explorer, praeitame dešimtmetyje – Titan Saturn System Mission. Deja, nei viena iš šių idėjų nepraėjo atrankos ir šiuo metu į Titaną naujų misijų nėra planuojama. Tad naujų žinių apie Titaną ir galimus jo gyventojus dar reikės palaukti.

Kometose ir asteroiduose. Kometos ir asteroidai su gyvybe dažniau siejami kalbant apie Saulės sistemos jaunystę. Manoma, kad kartu su vandeniu į Žemę jie galėjo atgabenti ir įvairias organines molekules, kurios vėliau pasitarnavo gyvybės atsiradimui. Kartais netgi šnekama, kad kometose galėjo atskristi ir pirmykštės gyvybės formos, užsimezgusios kitoje planetoje (pavyzdžiui, Marse) arba net kitoje žvaigždžių sistemoje – tokia idėja vadinama panspermija. Bet kartais pagalvojama ir apie gyvybės ar jos pėdsakų paiešką kometose ir asteroiduose šiandien. Juk jei jų galėjo būti prieš puspenkto milijardo metų, tai jų gali būti ir dabar, ar ne?

Viena tokia žinia nuskambėjo žiniasklaidoje visai neseniai, šių metų gegužės pabaigoje. Zondas Rosetta, skrajojantis aplink kometą 67P/Čuriumov-Gerasimenko, jos uodegoje aptiko amino rūgšties glicino ir cheminio elemento fosforo. Fosforas gal nėra toks stebėtinas dalykas, bet glicinas – gana sudėtinga molekulė, nors iš amino rūgščių ir pati paprasčiausia. Tai buvo pirmas šio gyvybei reikalingo ingrediento aptikimas kometoje, nors nepatvirtintų pėdsakų buvo rasta dar 2006-aisiais metais, Stardust misijos metu.

Asteroiduose gyvybės požymių nėra ieškoma, bet vandens, bent jau Cereroje, aptikta. Apskritai laikui bėgant ima atrodyti, kad sunkiau rasti vietų, kur vandens nėra, negu tokių, kur jo yra. Ir nors vien vandens gyvybei nepakanka, jo buvimas dar gyvybę šiek tiek labiau tikėtiną.

Dujinėse planetose. Pabaigai šiek tiek užsiminsiu apie visai fantastiškai skambančią idėją – gyvybės egzistavimą dujinių milžinių atmosferose. Jupiteris ir Saturnas beveik neabejotinai turi uolinius branduolius, tačiau juos gaubia dešimčių tūkstančių kilometrų storio atmosfera. Toje atmosferoje yra daug vandenilio, šiek tiek kitų cheminių elementų, nuolat siaučia audros su žaibais, kuriose išsiskiria daug energijos ir kurios gali skatinti chemines reakcijas, cheminių elementų ir junginių pasiskirstymas nevienodas skirtinguose atmosferos sluoksniuose... Visos šios savybės – tikrai naudingos gyvybės atsiradimui. O tai, kad nėra kieto pagrindo po kojomis – menka problema, kai nėra ir tų kojų. Visgi apie tokias gyvybės formas kol kas šneka tik rašytojai fantastai.

Pirmos dalies pabaiga. Taigi, Saulės sistemoje yra tikrai daug vietų, kuriose yra gyvybei tinkamos sąlygos. Gyvybės – egzistuojančios dabar ar egzistavusios prieš milijardus metų – kol kas neradome, bet gali būti, kad tai tik laiko klausimas. Antroje dalyje parašysiu apie gyvybės paieškas už Saulės sistemos ribų.