Den fjerde krenkelsen

Forskningsgrenen kunne ha hatt navnet Exobiologi eller Bioastronomi, men begrepet Astrobiologi er nå tatt i bruk av NASA – den institusjonen i verden som spanderer mest ressurser på romfart og romforskning. Sier NASA at grenen heter astrobiologi – ja, så heter den det, selv om navnet har sin opprinnelse i russisk forskningslitteratur fra så tidlig som 1953. Astrobiologien er i sin innledende fase som vitenskap. Man forbereder seg på de undersøkelsene man skal gjøre. Man bedriver forskningsdesign. Men vitenskapsgrenen har likevel kommet så langt at seriøse forskere er dypt engasjert i problemstillingene. For folk flest er astrobiologien et diffust emneområde som inviterer til dagdrømming eller behov for å avfeie temaet som svermeri. I denne artikkelen skal vi ta for oss forskning som allerede er bekreftet – astrobiologiens byggesteiner. Hva kan vi nå si med sikkerhet?

Hva leter de etter?
Letingen etter liv i universet er tett knyttet sammen etter letingen etter liv på planeten Jorden. Vi kan uten store problemer konstatere at det finnes liv på Jorden. Dersom vi skulle tegne en graf over livet i universet, har vi bare ett enkelt datapunkt – vår egen planet. Ingen linjer, ingen stolpediagrammer, bare denne ene kloden. Ved å studere DNAet til levende og fossile livsformer kan vi si noe om hvordan livet har utviklet seg her hos oss. Men bortsett fra selv-replikerende dataprogrammer, har ingen forskere, fornuftige eller gale, greid å lage liv av ingenting. Vi vet ennå ikke hvordan det hele begynte.
I astrobiologien snubler man fort over et svært grunnleggende spørsmål: Hva er egentlig liv? «Noe som kan lage kopier av seg selv» er den vanligste definisjonen. Mange forskere vil legge til at disse organismene også må være i stand til å gjennomgå darwinistisk evolusjon, de må kunne gjennomgå en prosess av mutasjoner og omorganisering av det genetiske materialet og på den måten tilpasse seg omgivelsene.
Det tok livet på Jorden ca fire milliarder år å utivkle noe som var intelligent nok til å sende signaler ut i rommet. Signalene reiser langsomt og det er langt til neste stein med kloke hoder. Det vil si at letingen etter liv må ta høyde for liv i alle faser, fra de første kjemiske reaksjonene man tror er grunnlaget for livets byggestener, hele veien til noen som er så avanserte at de forlengst har sluttet å bry seg om det lille astronomiske åtgløymet Jorden.
Et stort gjennomslag i astrobiologien vil være å kunne påvise utenomjordisk liv. Et enkelt eksempel – et hvilket som helst eksempel – vil gjøre nytten. Dermed blir det viktig å finne frem til egenskaper ved liv som vil kunne gi utslag på et vitenskapeliginstrument. Michael Meyer, sjefen for NASAs astrobiolog-team sier at «når du tenker på hvordan du gjenkjenner liv, tenker du ikke på hva det er, men på hva det gjør.»
I følge forskerne finnes det én sentral egenskap som alt liv må ha: Metabolisme – evnen til å manipulere energi og materie til eget formål. Alt levende må kunne styre et nettverk av ulike metabolismer. Dette nettverket kan bare fungere hvis det er omkapslet av en eller annen grense. Den grensen igjen, definerer et individ. En måte å lete etter liv på, er altså å se etter de kjemiske sporene metabolismen etterlater seg. Hvilke spor er det?
Noen av sporene er svært tydelige. Vi er alle på et større plan en del av et svært sammensatt, planetvidt system av sammenkoblede organiske og ikke-organiske komponenter – «biosfæren». Bruken av begrepet Gaia om jorden har stadig en viss svevende, uvitenskapelig klang ved seg, men ikke alle Gaia-teoretikere går så langt som å si at Jorden er et levende individ. Opphavsmannen til Gaiateorien, den britiske kjemikeren James Lovelock, skrev om Jordens atmosfære: «Nesten alt ved måten den er sammensatt på ser ut til å bryte de kjemiske lovene. Luften vi puster er langt utenfor sin naturlige kjemiske balanse og holdes stabil bare på grunn av biologiske prosesser.»
Unaturlig naturlig
Den primære biologiske prosessen vi her snakker om, er fotosyntese – enkelte organismers evne til å gjøre lysenergi om til kjemisk energi. Råmaterialet i denne prosessen er karbondioksyd og vann. Den primære energikilden er sollys, og blant sluttproduktene finner vi glukose og oksygen. Man kan med trygghet si at fotosyntese er den viktigste biokjemiske syklusen på Jorden – ettersom nesten alt liv på planeten er avhengig av den.
Mengden oksygen i Jordens atmosfære er «unaturlig» sett fra et ikke-organisk kjemisk perspektiv. Oksygen er et «lett» atom som er svært villig til å henge seg på andre atomer for å lage nye forbindelser. Særlig populær er forbindelsen mellom oksygen og karbon – C02. Dersom fotosyntesen på Jorden ikke konstant hadde fornyet oksygenet, ville atmosfæren «miste» oksygeninnholdet sitt.
Liv kan ha forandret forholdene i planet-omspennende skala også på andre verdener. Så en nøkkelstrategi i astrobiologi er å se etter en hvilken som helst kombinasjon av ingredienser i en atmosfære som er godt ute av normal ikke-organisk kjemisk balanse – en mistenkelig ustabil blanding som kun levende metabolismer kan opprettholde.
Tilnærmingen det vitenskapelige samfunnet har valgt for å lete etter biologisk aktivitet på andre verdner er altså enkel, rett fram og praktisk: Å se etter liv slik vi kjenner det, med rom for mulige tilpasninger til ulike miljøer.
Rasjonelle løsninger
Det kan finnes silikonbaserte livsformer. Det kan finnes intelligente skyer og sjøer som svever rundt i det tomme rom uavhengig av solsystemer. Men gitt de grunnleggende fysiske lovene i universet, er det sannsynlig at det livet som har utviklet seg over fire milliarter år på Jorden har funnet frem til svært gode løsninger på de utfordringene man må løse for å leve: Energiopptak og -lagring og bevegelighet, for å nevne noen. Skal man bevege seg gjennom vann er det å vrikke på finner eller en hale effektivt. For bevegelse på landjorden, er leddede lemmer en svært praktisk design. Et argument for denne konvergens-teorien er hvordan svært mange levende skapninger bruker de samme grunnleggende elementene for å løse sine utfordringer – selv skapninger som skilte lag genetisk for mange hundre millioner år siden.
Et eksempel: Sentralt i fotosyntesen er klorofyll – den grønne, magnesium-holdige substansen som fanger lysenergi. Klorofyll er et stort molekyl med godt over 100 atomer, og er derfor ikke den typen substans man tenker seg skal sprette opp rundt omkring i universet. Men forskere regner klorofyll med til en av de substansene som står klar for å hjelpe liv frem. Grunnen til dette er merkelig nok at klorofyll ikke er spesielt godt egnet til å fange sollys. Solen stråler sterkest i det gule delen av lysspekteret, mens klorofyll absorberer sterkest i de røde og blå delene av spekteret. Man kunne forventet at den primære molekylen i den primære organiske prosessen på planeten Jorden ville ha spesialisert seg på gult lys. Når klorofyll ikke er en optimal løsning, antyder det at universet ikke har noe bedre molekyl å by på til jobben med å fange lys. Dersom det er tilfelle, mener astrobiologiene at man vil kunne anta at klorofyll vil utvikles igjen og igjen hver gang fotosyntese oppstår.
Konvergens-teorien skulle altså tilsi at liv på en universell skala bruker mange av de samme løsningene som det har funnet på Jorden. Mest sannsynlig er det at vi først kommer over liv i tidlige stadier, kanskje også før det har nådd å forandre sammensetningen i en planets atmosfære. Derfor er det nyttig å vite så mye som mulig om hvordan liv oppstår. Og på dét punktet er forskerne langt fra enige.
Hvordan startet det?
Vi vet ganske nøyaktig at Jorden er 4,55 milliarder år gammel. I begynnelsen av den perioden gjennomgikk kloden vår ekstreme forandringer – fysiske forhold som gjør det vanskelig å forestille seg liv.
Charles Darwin skrev i 1871 til en kollega at han så for seg at livet oppsto i en liten dam, med alle sorter av ammoniakk og fosforsalter, lys, varme, elektrisitet, osv til stede, ved at et protein ble kjemisk formet, klar til å gjennomgå stadig mer komplekse forandringer» For en viktorianer oppdratt på stram kreasjonisme (den bibelske forestillingen om at Gud skapte Jorden og dens beboere), var dette en djerv, innsiktsfull idé – at livet kunne oppstå naturlig, i etapper, fra livløs kjemi.
Den varme lille dammen
Darwin var ydmyk nok, og seg bevisst nok de tekniske begrensningene i sin egen tid, at han ikke fordypet seg ytterligere i disse temaene. Men ideen om en «varm, liten dam» ville etterhvert bli dominerende for hvordan vitenskapsmenn så for seg livets oppstandelse. Vitenskapelige oppdagelser fra første halvdel av 1900-tallet ga Darwins dam større vitenskapeligt troverdighet: Man lærte mer om hvilke fysiske forhold som fantes på Jorden i den perioden da man trodde liv oppsto.
Tre forhold understøttet etter hvert Darwins teori: For det første fikk man påvist en atmosfære rik på hydrogen og andre gasser som inneholdt hydrogen. Disse gassene kan bidra til å skape mer komplekse substanser fordi de så sjenerøst gir fra seg elektroner. For det andre fantes det skarpe energikilder i form av UV-stråling og muligens lyn. For det tredje fantes det landmasser og leire der der de kjemiske prosessene kunne foregå i mer konsentrert form.
Så en periode var Darwins dam den ledende teorien for hvordan liv oppsto for ca to milliarder år siden. Men så kom ny forskning: Man hadde funnet spor av liv i steiner som var datert til å være dobbelt så gamle. Livets klokke ble skrudd grundig tilbake, til en tid der atmosfæren ikke hadde de nødvendige gassene for å få prosessen i dammen i gang.
På den tiden besto atmosfæren av gasser som ble spydd ut fra bakken, det vil si at den var svært lik det som gufser ut av en vulkan den dag i dag: Mest karbondioksyd, karbonmonoksyd, nitrogen og vanndamp, med en illeluktende andel svovel i forskjellige varianter. En sånn atmosfære ville ikke ha tilført, men stjålet energi fra andre bestanddeler og ødelagt for de reaksjonene som var ment å skulle omforme enkle organiske substanser til mer komplekse forbindelser.
Den nye forskningen viste altså at livet oppsto på en planet som ikke hadde de ideelle Darwinistiske betingelsene. Den eneste måten «overflate-sollys-klubben» kan vinne kampen om hvordan liv oppsto, er dersom de enkleste bestanddelene – aminosyrer osv – kom dumpende fra et annet sted. Det kan hende noen sendte oss en interplanetær matpakke av organiske materialer, men mer om det siden.
I 1977, under søkelysene til den ubemannede ubåten Alvin, fant forskere noe man lenge hadde antatt eksisterte: På 2600 meters dyp utenfor Galapagos-øyene kom Alvin over varme kildeutspring – en slags undersjøiske geysirer som spruter ut svært varmt og mineralrikt vann hele tiden. Selv om dyphavet ellers er tynt befolket, kryr det av liv rundt disse varmtvannshullene. De fleste finnes på en dybde rundt 2100 meter, rundt midthavsryggene hvor den vulkansk aktive havbunnen har dannet enorme undersjøiske fjellkjeder.
Dypt og mørkt
En konkurrerende teori om livets opprinnelse går ut på at livet oppstod for fire milliarder år siden ved undersjøiske varme kilder i små hulrom i steiner på havbunnen. Vannet rundt undersjøiske varme kilder produserer nemlig et lys som ikke er den samme som den infrarøde geotermiske strålingen. Lyset fra de glødende varme kildene er for svakt til å fanges opp av det menneskelige øye, men ligger godt innenfor spekteret av synlig lys.
I 2005 oppdaget en kanadisk-amerikansk forskningsekspedisjon den første fotosyntetiske organismen som lever av en annen lyskilde enn solen ved et varmtvannshull. Man vet ennå svært lite om hvordan disse varmtvannshullene stråler lys i et spektrum det menneskelige øyet ikke kan oppfatte, men «overflate-sollys-klubben» har med denne oppdagelsen fått kraftig konkurranse fra «dypt-og-mørkt-gutta» i kampen om å påvise hvor livet oppsto. Den tidligere ukjente fotosyntetisk organismen trenger ikke sola for å overleve. Så lenge den får nok svovel og CO2 er den fornøyd med å leve av gløden fra varmtvannshullene.
Disse termophile (varmeelskende) og hypertermophile (ekstrem-varmeelskende) bakteriene lever rett ved siden av stråler av glohett vann, i temperaturer på tusen grader celcius eller mer. Dersom fotosyntese kan finne sted i geotermisk opplyste miljøer, vil det øke mangfoldet av fotosyntetiske habitat både på Jorden og i andre verdener hvor man har foreslått at det kan finnes liv. Med andre ord: Funnet av disse bakteriene gjør at man kan lete etter liv på langt mer ugjestmilde steder enn man først hadde trodd. Svovel og C02 var det mye av på Jorden i den perioden liv oppsto her.
I tillegg til den varme dammen og de dype geysirene finnes det en tredje teoretisk retning, som mener at livet kan ha oppstått i luften. Man har funnet spennende kjemiske blandinger i partikler blåst opp i luften fra sjøsprøyt. Forskernes jakt på livets opprinnelse har med andre ord tatt skrittet over i den postmoderne tidsalder: I stedet for å innskrenke antallet steder der livet kan ha oppstått, begynner forskerne å se at det finnes mange livsdyktige alternativer. Den amerikanske astrobiologen David Darling mener å se at livet ikke trenger mye oppmuntring – litt vann, en liten energitilførsel, en liten klump av karbon-kjemikalier – et voilà! Hastigheten livet oppsto med på Jorden tyder på at det griper begjærlig den miste sjanse til å utvikle seg.
Din kone kommer fra stjernene
Livet oppsto raskt på Jorden. Kanskje for raskt til å ha startet fra null. Noen forskere har derfor interessert seg for en ved første øyekast svært fantasifull problemstilling: Hva om vi egentlig kommer fra et helt annet sted?
I en forstand er vi alle utenomjordiske skapninger. Partiklene som utgjør kroppen vår var en gang spredt over mange lysår. Vi er rett og slett laget av stjernestøv, alle som én. Hvert atom i oss som er tyngre enn hydrogen, ble støpt dypt inne i en stjerne som forlengst er død. Forståelsen av hvordan universets grunnleggende byggesteiner ble til er kanskje den mest fascinerende og foruroligende oppdagelsen vitenskapen noen gang har gjort. I boka A Short History of Nearly Everything har Bill Bryson stor glede av å peke på at vi alle har atomer både fra Dsjengis Khan og William Shakespeare i kroppen vår. «Atoms do get around a lot!» utbryter Bryson begeistret, men legger til at vedkommene kjendis må ha vært død en stund. Winston Churchill er for eksempel for ung til å ha rukket å dele atomene sine med oss.
Under dannelsen av solsystemets planeter ble det materie til overs – noe av den ble til kometer. Med sine kjerner av is og stein er de «skitne snøballer». Nedslag av disse snøballene har hatt betydning for avkjølingen av jordskorpen – og trolig har kometene utstyrt mange av solsystemets planeter med vann. I 1999 oppdaget sonden Lunar Prospector at det finnes rundt tre milliarder tonn vann i form av is på månens polområder. Det er kun kometnedslag som kan forklare nærværet av vann på månen.
Steinsprut
Helt siden 1800-tallet har astronomer lurt på om det er mulig for livsformer å reise mellom forskjellige solsystem. En av hypotesene er at kollisjoner mellom planeter med liv og andre himmellegemer kan føre til at små og store steiner spruter ut i verdensrommet, med dypfrosne mikroorganismer om bord. På denne måten kan disse dypfrosne organismene komme seg til andre verdener - som kimer til liv.
Panspermia er navnet på teorien. Den sier at slike kimer til liv svever rundt ute i Universet, og at livet på Jorda muligens begynte da slike kimer landet her. Et større objekt som har kollidert med Mars, kan ha kastet Mars-steiner ut i rommet, hvor de har vandret rundt i vakuum før de ramlet ned i Jordas atmosfære og traff bakken. Ifølge NASA har rundt 34 av de 24 000 meteorittene som er funnet på Jorda så langt, kommet fra Mars.
15. januar 2006 landet romsonden Stardust i ørkenen i Utah etter å ha vært i nærkontakt med kometen Wild-2 to år tidligere. Under passeringen fanget den opp små partikler i kometens hale ved hjelp av et suverent stoff som heter Aerogel – 99,8% luft og resten hovedsakelig silisiumoksid. Forskere fant store og sammensatte karbonrike molekyler i støvkornene. Mange av stoffene skiller seg fra innholdet i meteoritter som har landet på jordoverflaten. Kometstøvpartiklene er rike på oksygen og nitrogen, og stammer kanskje fra tiden før solsystemet ble til.
Høyst sannsynlig er dette organiske molekyler som ble dannet da frossent materiale i den tette skyen som solsystemet ble dannet av, ble gjennomstrålet av UV-stråler. I laboratorieforsøk med bestråling av frossent materiale av typer som finnes i verdensrommet, blir det dannet mange organiske stoff - inkludert aminosyrer og en type stoffer kalt amfifiler. Når amfifiler puttes i vann, danner de umiddelbart en membran – med andre ord små cellelignende strukturer – med grenser.
Conan the Bacterium
Astrobiologene har altså bevis for at noen av livets byggesteiner kan ha kommet til Jorden i kjernen av en komet. Men kan livet selv ha haiket på noen av disse steinene? Skal du reise gjennom verdensrommet på en stein eller i en isklump, må du være ganske hardfør. Du må kunne tåle både ekstrem kulde og ekstreme strålingsnivåer.
Det finnes en kandidat til jobben. Den har fått kjælenavnet Conan the Bacterium av mikrobiologer og er en ekstremofil – den liker ekstreme forhold – både stråling, høy temperatur og lav temperatur. Det riktige vitenskapelige navnet til Conan er Deinococcus radiodurans og den overlever strålingsdoser som er flere tusen ganger større enn det som er dødelig for mennesker.
Her på Jorda er bakgrunnsstrålingen fra verdensrommet ganske mild, fordi vi har et magnetfelt som beskytter oss. Strålingsnivået har sannsynligvis ikke endret seg så mye de siste fire milliarder år – mens det har vært liv på kloden. Dermed har det ikke vært noe evolusjonspress for at organismene her nede skulle utvikle motstandskraft mot høye strålingsdoser.
På Mars, derimot, er det helt andre forhold. Farlige strålingsnivåer er et av de store problemene for planleggingen av NASAs bemannede reiser til den røde planeten. I permafrosten på Mars, hvor det finnes vann og forholdene kanskje er lagt til rette for liv, er strålingsnivåene 100 ganger høyere enn på Jorda. Dette er et miljø hvor bakterier ville kunne utvikle strålingsresistente gener. Det har fått en gruppe astrobiologer til å tro at mikroben utviklet seg i harde forhold på Mars. Deretter kan den ha haiket med en meteoritt til Jorda.
Teorien om Conan the Bacteriums eksotiske opprinnelse er kontroversiell, men du ødelegger ikke lenger en lovende karriære ved å snakke om panspermia-teorien i dannet selskap. Mange spørsmål om koblingen mellom organisk kjemi i rommet og oppstandelsen av liv på en planets overflate er ennå ikke besvart. Men at det finnes en kobling er det ikke lenger tvil om. Astrobiologene argumenterer med at naturen ikke er kjent for å være sjenerøs. Den tenderer mot å bruke alle tilgjengelige ressurser for alt de er verdt. Når sammensatte molekyler blir produsert mellom stjernene og deretter sluppet som gavepakker ned i miljøet for livets opprinnelse, finner astrobiologene det vanskelig å tro at biologiens maskineri ikke setter noen av disse interstellære produktene i arbeid.
En kosmisk forbindelse vil ikke bare hjelpe til med å forklare noen av de mer raffinerte delene av biologien vår og den ekstreme hastigheten livet oppsto med her. Den vil også peke mot sansynnligheten for at liv andre steder i universet vil dele mye av det samme kjemiske grunnlaget. Ikke bare en felles karbon-arv, men den universelle bruken av de samme molekylære byggestenene, slik som aminosyrer, sukker og quinoner.
Hvor skal man lete?
Astrobiologien samler altså ivrig på hver minste lille oppdagelse innenfor et bredt spekter av vitenskaper som kan bidra til å øke sannsynligheten for at man finner noe der ute. Det forsvarer budsjettene, det sørger for at NASA og andre romorganisasjoner fortsetter å sende opp instrumenter egnet til å detektere flere planeter i første omgang, og deretter planeter med atmosfærer med avtrykk av metabolisme. Men hvor bør astrobiologene begynne å lete? Hvor vil de med størst sannsynlighet kunne finne bevis for liv på andre planeter?
Forskerne er særlig opptatt av to begreper for å definere sannsynlige områder for liv. Det første begrepet heter beboelig sone (Habitable Zone – HZ). Den beboelige sonen er dét området rundt en stjerne hvor flytende vann kan forekomme. Som vi har sett, er svært mange av livets grunnleggende prosesser avhengig av H2O i flytende form. Utstrekningen på en stjernes beboelige sone defineres av stjernens lysstyrke, men også den enkelte planets rotasjon og sammensetning påvirker muligheten for flytende vann. Vår egen Jord ligger nesten helt inn mot den innerste grensen av solens sone. Mars ligger i ytterkanten.
Ved hjelp av en relativt enkel ligning, kan man altså grovregne seg til om noen av de nyfunne exoplanetene ligger innenfor den beboelige sonen – i så fall vil de være gode kandidater for liv. Enn så lenge er instrumentene vi oppdager planeter med så grovkornede at planeter på Jupiter-størrelse og oppover er overrepresentert i samlingen. Med oppskytningen av ny teknologi i løpet av de neste ti årene, vil den balansen gradvis forskyve seg – forutsatt, selvfølgelig, at man er enig i at solsystemet vårt er et midt-på-treet-system og ikke noe unikum: Solen er en ganske gjennomsnittlig stjerne i G-serien. Den har blitt dannet på samme måte som svært mange andre stjerner der ute. Nærværet av gass-kjemper av Jupiter-størrelse i solsystemets ytre områder vil kunne bety at det finnes Jord-lignende steinplaneter nærmere stjernen. Vårt eget solsystem har ikke mindre enn fire slike små planeter: Merkur, Venus, Jorden og Mars.
I tillegg til å se på området rundt en enkelt stjerne, er noen teoretikere også opptatt av at enkelte deler av galaksen er bedre egnet for liv enn andre. En galaktisk beboelig sone (Galactic Habitable Zone - GHZ) betegner en «temperert» sone av galaksen der den kjemiske balansen i stjernene er gunstig for planetdannelse, og hvor eksponeringen for stråling fra døende stjerner er lav nok til at liv kan utvikle conan-aktig resistanse snarere enn å dø ut. GHZ-teorien er sterkt omdiskutert.
Til tross for all iveren etter å telle planeter innenfor HZen og GHZen, er det meste av astrobiologenes oppmerksomhet rettet mot vårt eget solsystem. Håpet er at våre nærmeste naboer kan by på store overraskelser.
Interessante naboer
28. mai 2002 annonserte NASA at sonden Mars Odyssey hadde funnet vann på Mars i form av is. Tidligere hadde man spekulert i at formasjoner på overflaten kunne være spor av rennende vann. Med funnet av store mengder is er det helt klart at det har vært vann i flytende form på overflaten av planeten en periode av dens historie. Mars ligger i utkanten av solsystemets beboelige sone. Det er kanskje ikke rart at de fleste astrobiologene venter i spenning på resultatene fra de kommende ekspedisjonene til den røde planeten. I tillegg håper mange på å finne flytende vann under isskallet til Jupiters måne Europa – og fantasiene florerer om at det der nede finnes et temperert hav med mer avanserte former for liv enn de bakteriene – levende eller døde – man håper å finne på Mars.
Så langt har vi fokusert på det som er en tilnærmet konsensus innenfor astrobiologien – særlig oppdagelsen av at det ikke er så spesielt at liv oppsto her på Jorden. Ved å bruke vår egen klode som eksempel, kan vi konstatere at liv har en enorm diversitet og at det har en evne til å spre seg ut over nær sagt alle planetens områder. Alle former for liv, om det nå er på overflaten eller dypt i verdenshavene, har mer til felles enn det som skiller dem fra hverandre. Spontant vil liv søke mot større kompleksitet for å maksimere næringsopptaket. Det fører til sammenklumpning i større organismer og etter hvert til spesialisering av oppgaver, dannelsen av organer, lemmer osv.
Disse teoriene danner kjernen av det nåværende astrobiologiske paradigmet. La oss avslutte med noen spekulasjoner. I sin bok Life Everywhere fra 2002, setter forskeren David Darling opp en liste over mulige fremtidige funn innenfor astrobiologien og hvilke konsekvenser disse vil få for vår forståelse av liv:
1 a) Det finnes liv på Mars
Oppdagelsen av marsboere – eller snarere mars-organismer – fossile eller levende, vil være en av de minst uventede oppdagelsene innenfor astrobiologien. Dette funnet vil ikke kunne fortelle oss så mye om de universelle egenskapene ved liv. Det er konsensus om at alle de essensielle elementene var til stede for at primitive livsformer skulle kunne oppstå på Mars for omtrent fire milliarder år siden. Det vil ikke overraske forskerne å finne spor av biologiske avsetninger i bergartene på Mars. Heller ikke funnet av levende mikro-organismer enten dypt nede eller nær overflaten der flytende vann kan være tilgjengelig i perioder. Levende organismer på Mars betyr to viktige ting: For det første vil det tillate detaljerte genetiske sammenligninger med tilsvarende jordlige organismer for å finne ut hvor nært beslektet de er. For det andre vil det bekrefte det mange astrobiologer mistenker, nemlig at hvis forholdene krever det, kan liv overleve i ubegrenset tid i en «ikke-Gaiisk» modus (dvs uten at planeten som helhet er i stand til å bære liv), i eksil i områder av en planet der de biologiske grunnelementene finnes i tilstrekkelig mengde.
1 b) Definitivt bevis for at Mars alltid har vært steril
Jo mer liv på Mars skiller seg fra livet på Jorden, jo mer vil det tvinge astrobiologer til å tenke i helt nye baner. En viktig måte det kan skille seg ut på, er ved å være ikke-eksisterende. Dersom liv aldri fantes på Mars, selv under dens varme og våte fase, hva ville det bety? Når liv oppsto så fort på Jorden, har det vært lett å tenke at det ikke er spesielt kresent med hensyn til betingelser. En steril Mars vil bestride den teorien. Kanskje er det flere usannsynlige skritt som leder til liv, slik at dersom vi hadde gjentatt prosessen på Jorden en gang til, ville vi likevel ikke ha vært garantert liv. En annen mulighet er at det var noe spesifikt ved betingelsene på Mars som motarbeidet oppstandelsen av liv der. Dette funnet ville også ha utelukket en Mars-til-Jorden såkorn-teori som utgangspunkt for livet hos oss.
2 a) Det finnes liv på Europa
En hver biologisk oppdagelse i det ytre solsystemet vil være en sensasjon fordi det er svært usannsynlig at det vil ha kommet i stand via interplanetære overføringer. Biologi på Jupiters måne Europa vil trolig være en helt uavhengig instans av liv. Dermed vil man kunne konkludere med at liv er vanlig i hele universet – med mindre det skulle vise seg at det er noe veldig uvanlig med vårt eget solsystem.
Forskningen vil fokusere på mulige likheter mellom jordliv og Europa-liv, for slike funn vil være beviser for konvergens – at de løsningene livet har funnet hos oss er mer eller mindre optimale for hvordan liv i universet kan organiseres. Vi ville i dette tilfelle altså sitte igjen med to datapunkter, og med dem vil vi være i stand til å trekke en første linje. Er livet på Europa basert på celler? Gjør det bruk av proteiner og DNA/RNA? Hvis det er tilfellet, hvor mye ligner disse på sine jordiske motstykker?
2 b) Det finnes komplekst liv på Europa
Dette vil være en sensasjon, og ikke bare innenfor astrobiologien. Få forskere vil vedde gode penger på muligheten for å finne komplekst liv, levende eller utdødd, andre steder i vårt eget solsystem. Dersom det finnes hav under Europas is, er det svært usannsynlig at det finnes tilfang på nok organiske kjemikalier til å understøtte en avansert økologi.
Oppdagelsen av nok et tilfelle av avansert liv vil øke tyngden til teorien om at livet på Jorden har funnet de beste løsningene på mange av utfordringene med å eksistere innenfor universets fysiske lover. Det vil bevise det mange astrobiologer mistenker, at naturen ikke har noen særligere sperrer mot å gjøre spranget fra mikrobiologisk liv til mer sofistikerte skapninger. Men «komplekst liv» kan bety mange ting. På jorden betyr det både dyr, planter og sopp. Dersom sammensatte livsformer finnes på Europa eller andre steder, hvor mange trekk deler de med jordiske varianter? Er det mangecellet, bevegelig, jager det? Kan det vise variert oppførsel, har det nervesystemer og hjerner? Hvis det gjør det, vil alle de trekkene dermed være bekreftet som universelle. Og hvis de er det, er intelligens, kultur og teknologi så mye mindre sannsynlig?
3) Det finnes en atmosfære tydelig ute av balanse på en ekstrasolær planet
Dette er trolig den viktigste oppdagelsen astrobiologien kan gjøre de kommende tiårene. Det vil bety at liv eksisterer relativt vanlig som et planet-omspennende fenomen – og at det ikke er gjemt bort i foldene til en planet, men dominerer dens geokjemi. Funnet av en Gaia nummer to vil vise at det ikke er noe uvanlig ved at biologien løfter seg opp til global skala. Dette nivået av kompleksitet vil være et normalt resultat av en planets utvikling.
4) En dyp, varm biosfære
Dette er en av de mest sannsynlige og vidtrekkene scenariene for astrobiologene. Forskere kjenner allerede til mikroskopisk liv på Jorden som bebor små porer i stein flere kilometer ned i jordskorpen. Astronomen Thomas Gold mener at denne «dype, varme biosfæren» er mye større. Han hevder at liv kan oppstå inne i en hvilken som helst planet der en kombinasjon av temperatur og trykk tillater vann å eksistere i flytende form. Ti av planetene i Solsystemet kan dermed være hjemstedet til denne typen liv, inkludert Merkur, Mars, Jorden og Månen, men ikke Venus, som mangler vann.
Golds teori er radikal i den forstand at den vil åpne mulighet for at liv finnes på store deler av universets planeter. På en klode der overflatemiljøet er vedvarende fientlig for alle former for liv, vil biosfæren forbli under overflaten permanent. Teorien kan forøvrig kun testes lokalt, ettersom vi i overskuelig fremtid ikke vil ha anledning til å utforske innsiden av ekstrasolære planeter.
5) Bakterier i interstellært rom
Hva om det kommer en sonde tilbake til jorden etter et møte med en komet med levende organismer fanget i Aerogelen? Forskerne ville forsøke å finne ut om disse romfarende organismene ligner på våre egne bakterier eller virus. Har de utviklet seg i det tomme roms vakuum, eller kommer de fra andre stjerner eller planeter? Det vil være naturlig å støvsuge nabolaget for å se om de nyankomne hadde etablert kolonier andre steder i solsystemet. Det beste stedet å lete etter urørt biologisk materiale fra det interstellære rom, vil være månene til de ytre planetene, særlig Neptuns største måne, Triton.
Oppdagelsen av interstellære mikrober vil peke mot muligheten for stjerne-til-stjerne fertilisering, og at panspermia er en vanlig måte for liv å overføres til nye verdner på. Det vil også bety at liv er mye likere rundt om i universet enn hva det ville ha vært hvis hver planet skulle fostre sitt eget fra grunnen av. Dersom jordlige organismer er avkom fra levende «frø» som landet her for milliarder av år siden, vil astrobiologene stadig stå overfor spørsmålet om hvor livet kom fra opprinnelig, og hvor vanlig det er at det oppstår fra grunnen av i motsetning til å være inseminert.
6. Kunstig liv
Noen forskere mener at kunstig liv allerede eksisterer i form av computer-baserte programmer som reproduserer seg og utvikles. Dette er et kontroversielt synspunkt som utfordrer oss til å akseptere en mye bredere definisjon av liv. Uansett om vi er forberedt på det, mener mange IT-forskere at det i løpet av dette århundret vil utvikles maskiner som ser ut og oppfører seg så livaktig at de vil bli ansett som syntetiske organismer. Ettersom teknologisk evolusjon foregår eksponensielt mye raskere enn sitt biologiske motstykke, antar noen at kunstige livsformer, når de først har blitt etablert, vil overgå organisk liv på mange områder – inkludert intelligens.
Parallelt med dette vil vi trolig se en økt sammensmelting mellom menneske og maskin. Allerede nå har vi begynt å bruke implanater for å forbedre hørsel, syn, hjertefunksjoner og bevegelse. Fremtidige oppfinnelser vil kunne innebære tettere koblinger mellom hjerne og datamaskin, for på den måten å øke menneskelig intellekt og hukommelse.
Noen SETI-forskere mener at denne utviklingen vil være vanlig blant teknologiske arter. Derfor tror man at når vi oppdager intelligent liv i universet, vil det høyst sannsynlig være kunstig. Funnet av kunstig liv, vil nødvendigvis innebære teknologi og derfor intelligens. Mindre åpenbart innebærer det også et samfunn av intelligente arter. Mens man gjerne kan argumentere for at vår galakse kun inneholder én intelligent art, er det svært usannsynlig at det kun inneholder to. (Og dersom det bare er to, vil både vanlig fornuft og klassisk økologisk konkurranseteori snart sørge for at tallet raskt er tilbake til én igjen).
7. Intet liv noe annet sted i universet
Hva om vi, etter mange års hardt arbeid og leting, ikke finner noen som helst spor av liv utenfor vår egen planet? Implikasjonene ville ha strukket seg langt hinsides astrobiologien og godt inn i områder som filosofi, metafysikk og religion. I så fall har de teoretikerne rett som hevder at livet er et resultat av en så enestående kjede av sammentreff, fra Big Bang til dagens Jord, at det kun kan ha oppstått én enkelt gang i hele den kosmiske historien.
Problemet med denne hypotesen er universets størrelse. Når skal vi gi opp å lete? Hvor mange planeter uten liv må vi besøke før vi kan ekstrapolere at liv ikke finnes noe annet sted? Trolig vil vi aldri være i stand til å kunne trekke denne konklusjonen.
8. Liv med en fundamentalt annen basis
Kanskje fant vi organismer med en helt fremmed biokjemi. En konsekvens vil være at konvergensteorien får seg et skudd for baugen: Tanken om at liv overalt vil ha de samme kjemiske grunnstenene, inkludert karbon-makromolekyler og vann. Men til tross for dette skuddet, vil man stadig kunne tenke seg at en stor havbasert livsform med silikon-biokjemi har utviklet finner og en strømlinjeformet kropp for å løse utfordringen med å bevege seg og jage mat i vann eller andre flytende væsker, nettopp fordi suksessen til denne typen strukturer er basert på fysikk og ikke biokjemi.
Vitenskapen vil i det tilfellet stå overfor en dobbel utfordring: Å finne en langt bredere definisjon av liv, og å utvikle en måte å oppdage organismer som har lite til felles med noe annet vi har støtt på. Mange steder vi tidligere har avskrevet som ugjestmilde for liv, må revurderes, og vi vil stå overfor en stor utfordring om å kunne gjenkjenne liv når vi så det.
9. Mikrobiologisk liv er vanlig men komplekst liv er sjeldent
Et nytt skudd for baugen på konvergens-teorien: Påstanden om at mangecellet liv er universelt må revurderes. Jorden fremstår som en svært sjelden planet, og dette betyr at ett eller flere av skrittene frem mot komplekst, mangecellet liv er vanskelige – uavhengig av den underliggende biokjemien.
I så fall – hva er det med Jorden som er så spesielt? Hvordan kunne vår egen planet ende opp med så mye «gratis» på en universell skala mens tilsvarende naturlover andre steder i universet ikke har båret de samme fruktene? I følge Darling er dette det mest usannsynlige scenariet av de han har vurdert.
I 1514 delte den polske vitenskapsmannen Nicolaus Copernicus ut en liten håndskrevet tekst til sine venner kalt Commentariolus («Liten kommentar»), hvori han beskrev sine tanker om det heliosentriske astronomiske modellen – den som plasserte Solen i sentrum av solsystemet og reduserte Jorden til én planet blant flere i bane rundt den. Det skapte mye rabalder og blir i ettertid regnet som den første av menneskehetens tre store krenkelser. Drøyt tre hundre år senere fulgte Darwin opp med å slå fast at mennesket ikke har noen guddommelig opprinnelse, men snarere er en litt snakkesalig, naken ape. Den tredje krenkelsen sto Sigmund Freud for, da han ved inngangen til det tjuende århundre mente å ha tydelige bevis for at mennesket ikke en gang var herre i eget hus, men snarere til tider et hjelpeløst offer for sine ubevisste impulser.
Skal vi tro astrobiologenes hypoteser, står menneskeheten overfor den fjerde store krenkelsen: Oppdagelsen av at livet som sådan er en høyst normal sak i universell sammenheng. Det blir spennende å se hva det gjør med vår selvoppfatning.
Kilder:
David Darling: Life Everywhere (Basic Books 2001)
Peter Ward og Donald Brownlee: Rare Earth (Springer 2000)
wikipedia.org
forskning.no
nasa.gov