Po dwóch latach dyskusji dziesiątek naukowców, NASA ogłosiła program badań astrobiologicznych na najbliższe lata. Opisała go w pięknym 256-stronnicowym dokumencie. Prawdziwa perła dla zainteresowanych astrobiologią:
https://astrobiology.nasa.gov/media/medialibrary/2015/10/NASA_Astrobiology_Strategy_2015_151008.pdfPoniżej zwięzłe opracowanie. Sól tematu!
Astrobiologia to szukanie odpowiedzi na trzy podstawowe pytania:
> Jak powstaje i ewoluuje życie? (Skąd jesteśmy?)
> Czy istnieje życie poza ziemskim? (Czy jesteśmy sami?)
> Jaka jest przyszłość ziemskiego życia? (Dokąd zmierzamy?)
Na podstawie dyskusji program podzielono na sześć głównych zagadnień:
1.
Identyfikacja abiotycznych źródeł związków organicznych - Pierwsze organizmy powstały z abiotycznych molekuł organicznych. By zrozumieć z jakich, należy dokładnie poznać procesy, które stoją za akumulacją związków organicznych bez udziału życia i odnieść je do pierwotnych warunków na Ziemi. Najlepszy przykład to aminokwasy. Nie wiemy dlaczego cała ziemska biochemia używa tylko 20 głównych aminokwasów (i kilkunastu pośrednich), podczas gdy w samym meteorycie Murchison wykryto 66 różnych aminokwasów. Mogło to wynikać z braku dostępności innych aminokwasów na młodej Ziemi, z przypadkowego użycia określonych aminokwasów które po przekroczeniu pewnego punktu w ewolucji chemicznej już nie mogły być zastąpione innymi, lub też z powodu zalet określonych aminokwasów które dały w środowisku młodej Ziemi dały przewagę używającym ich jednostkom podlegającym ewolucji.
- Jak poszczególne środowiska modyfikują produkcję związków organicznych?
- Czy meteoryty i komety były istotne dla związków organicznych na młodej Ziemi?
- Skąd wzięły się związki które dały początek życiu?
- Które związki są typowe dla poszczególnych źródeł?
- Dlaczego życie bazuje na wąskim zakresie związków organicznych?
2.
Synteza i funkcje makromolekuł w kontekście powstawania życia - Życie jest oparte o makromolekuły, a konkretniej o polimery. Tak samo jak w przypadku aminokwasów, biopolimery są dość wąskim wyborem spośród wszystkich dostępnych polimerów. By rozwiązać tą zagadkę, kluczowe jest zbadanie chemicznych cech, dzięki którym funkcjonują ewoluujące systemy polimerów (czyli życie).
- W jaki dokładnie sposób przebiegają reakcje, w których powstają makromolekuły?
- Jak powstaje ewolucja chemiczna i przekazywanie informacji?
- Jakie są chemiczne alternatywy?
- Jaka jest rola środowiska?
- Jak tworzą się fizykochemiczne efekty w makromolekułach?
- Jakie są ostatnie kroki prowadzące do
działających makromolekuł?
- Co doprowadziło do złożonych makromolekuł?
3.
Pierwsze organizmy i ich rozwój - Historia rozwoju życia na Ziemi jest jedyną jaką znamy. Jej lepsze poznanie bezpośrednio przełoży się na dokładniejsze teorie w astrobiologii. Życie na pozostałych planetach powinno zależeć od środowiska w jakim się rozwinęło, ale w historii Ziemi odnotowano pewne uniwersalne rozwiązania, które wielokrotnie rozwinęły się niezależnie: przede wszystkim wielokomórkowość. Identyfikacja podobnych, niezależnych i uniwersalnych elementów pozwoliłaby na częściowe przewidywanie jakiego życia szukamy i w jaki sposób możemy je znaleźć. Tym razem nie przetłumaczę pytań (bo ich ilość w tym zagadnieniu dochodzi do setki) i podam tylko grupy pytań, po szczegóły odsyłam do niesamowicie ciekawego oryginału.
- Teoretyczne rozważania na temat źródła i dynamiki ewolucji
- Kluczowe rozwiązania, które wprowadziły wczesne organizmy
- Genetyczne, metaboliczne i ekologiczne cechy pierwszych organizmów
- Dynamika rozwoju poszczególnych gałęzi ewolucyjnych
- Typowe cechy organizmów ziemskich
4.
Ewolucja organizmów i środowiska - Organizmy wpływają na środowisko i jednocześnie środowisko wpływa na organizmy. Zrozumienie relacji pomiędzy organizmami i środowiskiem powinno być przydatne w szukaniu życia poza Ziemią. Przykładem takich relacji może być wpływ na całą planetę rozwoju fotosyntezy, wielokomórkowości lub inteligencji.
- Zmiany klimatu, skład atmosfery i gleby w sprzężeniu z biosferą w dziejach Ziemi
- Dynamika ewolucji biologicznej w połączeniu z geochemiczną
- Lepsze zrozumienie limitów życia dzięki badaniom nad mikrobami
5.
Identyfikacja, szukanie, charakteryzacja środowisk pod kątem przeżycia i markerów biologicznych - Zdolność do utrzymania życia generalnie jest utożsamiana z obecnością wody. Wraz z odkrywaniem coraz większej ilości wodnych środowisk (zarówno w układzie słonecznym jak i poza nim), potrzebne są bardziej precyzyjne cechy. Należy stworzyć narzędzia do oceniania czy dane środowisko może być i czy jest zasiedlone przez życie. W przypadku egzoplanet obecność tlenu w atmosferze jest mało użyteczna, ponieważ znamy już co najmniej 4 scenariusze, w których w atmosferze może być dużo tlenu pochodzenia abiotycznego.
- W jaki sposób możemy oszacować zdolność do podtrzymania życia w skali układu, planety, regionu?
- Jak możemy zwiększyć przydatność markerów życia w układzie słonecznym i poza nim?
- W jaki sposób możemy zidentyfikować potencjalnie żywe rejony w układzie słonecznym?
- Jak możemy rozpoznać egzoplanety zdolne do utrzymania życia?
6.
Światy zdolne do utrzymania życia - Mamy tylko jeden przykład świata, na którym rozwinęło się życie. W oparciu o niego powstał model ekosfery, ale jak bliski jest rzeczywistości? Szukamy planet podobnych do Ziemi, jednak ziemskie życie prawdopodobnie rozwinęło się w warunkach znacnie odbiegających od dzisiejszych oceanów i umiarkowanej temperatury.
- Czym są fundamentalne składniki i procesy definiujące potencjalnie żywe środowisko?
- Jaki wpływ na utrzymanie życia mają zewnętrzne czynniki?
- Co Ziemia mówi nam o głównych właściwościach żywego środowiska?
- Jakie procesy na innych typach planet mogą utworzyć potencjalnie żywe nisze?
- Jak zdolność do utrzymania życia zmienia się w czasie?
Na koniec dokument omawia problemy wspólne dla całej astrobiologii: definicja życia, rozpoznanie życia, granica pomiędzy chemią abiotyczną a życiem, rozpoznawanie życia opartego na innych elementach niż ziemskie, rozpoznawanie technologicznych cywilizacji. Świetnie zostało to opisane, ale żeby to zreferować musiałbym tłumaczyć słowo w słowo kilkanaście kartek A4. Zapraszam do zapoznania się z dokumentem, jest niesamowicie ciekawy.