Antarktiska inlandsisar. Bildkredit: NASA Klicka för att förstora
Pamela Conrad, en astrobiolog vid NASA:s Jet Propulsion Laboratory, har rest till jordens ändar för att studera livet. Conrad dök nyligen upp i James Camerons 3D-dokumentär 'Aliens of the Deep', där hon och flera andra forskare undersökte konstiga varelser som lever på havsbotten.
Den 16 juni 2005 höll Conrad en föreläsning med titeln 'A Bipolar Year: What We Can Learn About Looking for Life on Other Planets by Working in Cold Deserts.'
I del 1 av denna redigerade avskrift beskriver Conrad vilken typ av tecken vi kan leta efter för att se om det finns liv i en främmande miljö.
'Under de senaste tre åren har jag varit engagerad i ett projekt med flera av mina kollegor som tar oss till varma och kalla öknar. Vi vill observera livets signaturer och se om vi kan se skillnaden mellan platser där livet är och där livet inte finns. Anledningen till att vi åker till öknar är att skära ner på antalet förvirrande variabler som introduceras av alla slags liv. I grund och botten vill vi inte skrapa bort hundens bajs för att hitta bakterierna i smutsen.
Det senaste året hade vi förmånen att åka till både Arktis och Antarktis. Så det här är mitt bipolära år, och det vi gjorde där är relevant för utforskning av rymden eftersom, precis som en öken, är förhållandena på ytan av andra planeter mycket svåra.
Vi tittar på stenar för om livet hade varit och redan är borta – med andra ord, det är dött, eller så är det så dött att det har fossiliserats och förändrats – så kan du hitta det i bergboken.
För att upptäcka liv var som helst behöver du kunna undersöka miljön och hitta mätbara ledtrådar. Om det inte är något du kan definiera i mätbara termer, är det inte vetenskap. Så per definition är vi typ ute i kylan, så att säga.
En av utmaningarna är att komma på mätbara termer som du kan definiera livet med. Termerna måste vara universella nog för att inte missa livet på en annan planet, om det inte liknar livet vi har här. Vi har ett exempel på en: biosfären på jorden. Vi försöker använda den kunskap vi har om livet här för att komma på de termerna, och så försöker vi tänka på livet i de mest generella beskrivande termer vi kan.
Vi letar efter liv på platser som är beboeliga; platser som kan försörja livet. Men beboelighet är svår att definiera, eftersom vi bara har en vag uppfattning om vad som gör en miljö beboelig. På NASA är vi väldigt stora på att leta efter vatten som en av aspekterna av beboelighet.
Vatten är lika viktigt för livet i öknen som det är för oss. Efter ett nytt snöfall, när stenar värms upp och smälter isen, ser du en blomning av cyanobakterier på bergets yta. Ändå kan de upprätthålla en minimal tillvaro när det inte faller mycket nederbörd.
En anledning till att ämnesomsättningen måste sakta ner under den antarktiska vintern är att vattnet är i en fast fas och det är inte tillgängligt. Levande varelser kan bara använda is när den smälter och blir ett bra lösningsmedel. Att använda is är som att använda ett mineral i kristallfasen - när det är i fast form måste du använda lite energi för att bryta upp dessa bindningar för att göra något med det. Det finns organismer i Antarktis som har frostskyddsmedelstyper av molekyler i sig, fiskar som har molekyler som kallas glykoproteiner. När en iskristall bildas i fisken, tar molekylen tag i iskristallen när den börjar växa och låter den inte växa i den riktning som den är energetiskt lättast att växa. Eftersom den inte kan växa, ger iskristallen upp spöket och förvandlas tillbaka till vatten.
Förutom vatten tror vi att vissa typer av kemiska grundämnen är viktiga för livet på andra håll. Livet på jorden består av kol och väte och fosfor och några andra viktiga saker, och vi behöver syret i luften. Men det finns mikrober på jorden som andas metall, och de bryr sig inte om syre.
Så beboelighet är verkligen beboelig i betraktarens ögon. När du definierar det måste du tänka på den bredaste uppsättning termer du kan för att omfatta alla slags liv du kan tänka dig. Den yttersta bedömningen av om en plats är beboelig är förstås att se om den är bebodd.
Du ställer en uppsättning frågor om du vill veta: 'Kan jag ställa in hushållning här?' Du kan ställa ytterligare frågor om du vill veta: 'Är någon hemma?' Men i hjärtat av allt, om eller vill bo där eller bara se om någon är hemma, måste du veta något om grannskapet. Du måste fortfarande göra alla experiment som berättar om planetens geofysiska, mineralogiska och atmosfäriska egenskaper. Om du letar efter livet måste du ha en aning om vilken typ av sak du försöker stödja med den miljön.
Vattnet bröt ut för cirka 5 miljoner år sedan, från en serie sprickor som kallas Cerberus Fossae, och vattnet rann ner i en katastrofal översvämning, samlades i ett område på 800 x 900 km och var från början i genomsnitt 45 meter djupt. Klicka på bilden för större bild. Kredit: ESA/Mars Express
Så vad skulle vara bevis? Om du vill säga att något har bevisats måste du uppnå en viss nivå av konsensus i det vetenskapliga samfundet, annars kommer dina kamrater att slita dig i småbitar i litteraturen. Naturligtvis finns det aldrig en fullständig konsensus: det är därför vi otäcka forskare slåss med varandra i det oändliga. Men vi måste åtminstone komma på villkor. Vi kan hålla med eller inte hålla med om varandras teorier, men vi måste komma överens om villkoren och måtten.
Så vilken typ av mätningar skulle vi kunna göra om vi letade efter liv? Ser en planet annorlunda ut om det har funnits liv där? Till exempel, om du går in i mitt kök efter att jag har ätit, kanske du ser en tallrik eller en smula. Det är en aning om att jag var där. Det finns ledtrådar på planetnivå också. En biomarkör – en ledtråd som säger att livet fanns där – kan vara vad som helst som skapats av livet. Ledtråden kan vara kemisk, eftersom kemikalier omfattar allt. Jag är en säck med kemikalier, precis som den här podiet är en säck med kemikalier. Precis vilka kemikalier det finns, och i vilken proportion till varandra, och hur de är ordnade i 3D, är det som skiljer mig från detta. Det är ett enkelt sätt att särskilja kategorier av saker.
Chiralitet är också en biomarkör. Vad chiralitet betyder är att vissa molekyler är spegelbilder av varandra, och de levande molekylerna tenderar att vara en viss handenhet. När det kommer till aminosyror, som är beståndsdelarna i proteinerna som utgör livet, använder levande varelser gärna den vänsterhänta formen. Och när det kommer till sockerarter använder levande varelser gärna den högerhänta formen. Det finns undantag från dessa, men det är ett allmänt fall.
Isotoper kan också vara en biomarkör. Vissa molekyler finns i olika isotopiska smaker, där vissa är något tyngre än andra. Levande saker som den lättare varianten, förmodligen för att den är energimässigt billigare att bearbeta.
Komplexa polymerer kan också vara biomarkörer. Naturligtvis är plast en komplex polymer. Återigen gjorde vi plasten. Så hela denna distinktion mellan naturligt och onaturligt - om människor gjorde det, är det fortfarande biogent. Så tänk på det. Min bil är en biosignatur. Vilken sort är jag inte säker på.
Om du ska definiera livet i mätbara termer, skulle jag vilja hålla det väldigt enkelt. Du kan definiera livet utifrån vad det är gjort av, eller så kan du definiera livet utifrån vad det gör. Jag gillar att definiera livet utifrån vad det är gjort av, för så fort du säger ordet 'gör' pratar du om en process. En process är något som sker genom tiden. Sedan måste du ta reda på vad samplingsfrekvensen ska vara. Hur ofta ska du titta och hur lång tid ska hela experimentet ta? En process är lite mer problematisk eftersom den tar tid, och du kan ha fel om hur ofta du ska leta, eller hur länge du ska leta efter.
Processer – att göra saker, reproducera eller utveckla – kan ske över olika tidsskalor. Så om du bara tittar på processer, och du har två som är väldigt olika i sin tidsskala, kommer du inte att kunna göra samma experiment för att titta på dem båda. Så jag gillar att se på livet i termer av vad det är. För att inte säga att vi inte kunde lägga till lite processbaserade saker, men när du tittar på vad livet är, blir det enkelt väldigt snabbt. Det är unik kemi, någon form av proportionella kemikalier, ordnade på något sätt, och det 'arrangerade på något sätt' är vad jag kallar struktur.
Om jag letade efter liv på en annan planet eller en måne, skulle jag leta efter platser där intressant kemi kunde hända, så att den ultimata utvecklingen av den kemin kunde skapa ett levande system. Jag skulle tänka på platser som Europa, som har ett hav under is. Jag skulle tänka på andra platser där is finns, som kometer. Jag skulle tänka på Titan, Saturnus måne. Jag skulle tänka på alla de platser där intressant kemi förekommer, för kemi är smart. Du kan få alla möjliga intressanta molekyler.
Ursprunglig källa: NASA Astrobiologi