Căutarea vieții extraterestre reprezintă una dintre problemele fundamentale ale științei moderne. Cu siguranță, descoperirea vieții extraterestre va duce la una dintre cele mai profunde revoluții în cunoașterea umană. Pe măsură ce mijloacele de sondare a Universului se perfecționează, ne apropiem din ce în ce mai mult de acest moment. Cum am putea identifica existența vieții pe alte corpuri cerești? La această întrebare încearcă să răspundă un raport al National Academy of Sciences, a SUA.

Raportul de 196 pagini, intitulat ”An Astrobiology Strategy for the Search for Life in the Universe” (Strategia astrobiologică pentru căutarea vieții în Univers) a fost elaborat la cererea Congresului SUA și a fost coordonat de NASA. În textul care prefațează raportul se arată că ”Astrobiologia este știința care studiază originea, evoluția, distribuția și viitorul vieții în Univers. Inevitabil, ea este un domeniu de cercetare interdisciplinar, care cuprinde astronomia, biologia, geologia, heliofizica și științele planetare alături de activități complementare de laborator și studii efectuate asupra unei game largi de medii terestre. Interesul științific și popularitatea în rândul publicului asupra subiectelor legate de căutarea vieții extraterestre oferă un motiv puternic pentru implicarea NASA și a altor agenții naționale și internaționale.”

Raportul nu face parte din categoria textelor de popularizare, care sunt ușor de citit. Dimpotrivă. Este un text rece și sec, împănat cu termeni științifici și cu numeroase trimiteri către lucrări științifice publicate în reviste de specialitate, care îl fac greu de parcurs de către profanii în rândul cărora mă număr și eu. Dar, vă rog să mă credeți, merită cu prisosință să vă rupeți câteva zile din rutina cotidiană pentru a încerca să îl citiți.

În cele ce urmează vreau doar să trec în revistă câteva aspecte care mi s-au părut interesante din acest raport.

Problema habitabilității

Probabil că acesta este primul pas către căutarea vieții extraterestre: să identifici dacă pe o planetă oarecare există condițiile necesare pentru apariția și evoluția vieții. Cea mai simplistă abordare este acea care spune că este suficient ca pe o planetă să existe apă în stare lichidă pentru ca viața să apară și să evolueze. De fapt, pe lângă existența apei în stare lichidă, pentru apariția vieții, mai sunt necesare o sursă de energie, prezența elementelor chimice necesare vieții (carbon, hidrogen, azot, fosfor și sulf). În plus, la scară planetară regională, habitabilitatea este determinată de variațiile de temperatură, presiune, ph și salinitate. Din nefericire, atunci când vorbim despre habitabilitate, avem la dispoziție un singur reper: Terra. Din fericire planeta noastră ne oferă numeroase exemple în care viața există în condiții extreme. Avem bacterii care se dezvoltă de minune la mii de metri adâncime, altele care nu sunt deranjate prea mult de radiațiile mortale pentru noi, altele care trăiesc în ape extrem de sărate, acide sau bazice. Există și bacterii care intră în ”hibernare” atunci când sunt expuse vidului cosmic, pentru ca mai apoi să revină la viață atunci când condițiile devin favorabile.

În raport se introduce un concept nou: habitabilitate dinamică. ”Habitabilitatea dinamică este o extindere a conceptului de habitabilitate. În primul rând, habitabilitatea dinamică arată cum efectele combinate ale mai multor parametri (variațiile de temperatură, presiunea, ph-ul și salinitatea) pot duce la apariția și evoluția vieții, chiar dacă unul sau mai mulți dintre ei se află dincolo de limitele propice vieții [așa cum o cunoaștem noi]. În al doilea rând, habitabilitatea dinamică ține seama de faptul că mediul și organismele vii evoluează împreună de-a lungul timpului. La scară planetară, habitabilitatea dinamică include evoluția stelară și impactul ei asupra prezenței apei lichide de-a timpului; evoluția structurii interne a planetei (care poate influența, printre altele, câmpul magnetic planetar și tectonica plăcilor) etc.”

Și mai este ceva interesant în acest concept extins de habitabilitate. El are în vedere faptul că însăși apariția vieții poate modifica dramatic condițiile de habitabilitate la scară planetară. De exemplu, în cazul Pământului, ele au fost modificate dramatic de procesele de fotosinteză din bacteriile primitive, care au făcut ca atmosfera planetei noastre să se îmbogățească semnificativ în oxigen.

Raportul mai subliniază și faptul că habitabilitatea nu trebuie privită în alb și negru. Altfel spus, nu există numai planete nelocuibile și locuibile. Între cele două categorii există un număr mare de grade de habitabilitate, care ar trebui analizate cu mare atenție pentru căutarea vieții extraterestre. De exemplu, la o primă analiză, o întreagă planetă, ar putea prezenta condiții de mediu incompatibile cu viața. Asta nu exclude posibilitatea apariției unor ”nișe” în care viața să fie posibilă, chiar în cazul unor condiții extreme. Din punctul meu de vedere, Marte ar fi un foarte bun exemplu în acest sens. La scară planetară Marte nu permite, în prezent, existența vieții. De curând, sonda Mars Express a identificat existența unui lac subglacial în zona polului sud al planetei. Temperatura lui este mult sub punctul de îngheț al apei, ceea ce duce la concluzia că el este foarte bogat în săruri minerale. Totuși, pe Pământ, există forme de viață care s-au adaptat la medii care au salinitatea de aproape 35%. Putem specula că și în condițiile existente în lacul subglacial marțian ar putea exista bacterii care supraviețuiesc în acele condiții extreme.

O dată ce au fost identificate exoplanetele pe care ar putea exista viață se trece la pasul următor.

Căutarea biosemnăturilor

Într-un articol intitulat ”A search for life on Earth from the Galileo spacecraft” (căutarea vieții pe Pământ cu ajutorul sondei Galileo), publicat în revista Nature în 21 octombrie 1993, o echipă de cercetători condusă de către Carl Sagan, analiza rezultatele obținute în urma observării Pământului de către sonda Galileo la trecerea sa prin apropierea planetei noastre din decembrie 1990. În acest articol se arăta că ”Un observator nefamiliarizat cu Pământul, ar putea ajunge la următoarele concluzii [pe baza datelor transmise de către sonda Galileo]: planeta este acoperită cu cantități mari de apă, prezentă sub formă de vapori, gheață și oceane. Dacă aici ar exista viață, este posibil ca ea să se bazeze pe apă. Există și cantități de oxigen molecular, care sunt atât de mari încât este puțin probabil ca ele să fie rezultatul fotodisocierii apei de către radiațiile ultraviolete. O explicație alternativă ar putea fi fotodisocierea biologică de către lumina vizibilă ca prim pas în procesul de fotosinteză. Un pigment neobișnuit, care absoarbe lumina roșie, ar putea servi acestui mecanism, care nu corespunde nici unui mineral cunoscut, dar care este foarte răspândit la suprafața solului, ar putea face parte din acest mecanism. A fost detectat și metan în atmosferă, într-o concentrație de circa 140 părți per milion, o valoare foarte mare, dacă avem în vedere conținutul ridicat de oxigen din atmosfera terestră. Numai procesele biologice ar putea explica o discrepanță atât de mare. Dar rămâne o întrebare deschisă: cât de plauzibilă, pentru un observator care vine dintr-o lume complet diferită de a noastră, ar fi o lume acoperită cu organisme fotosintetice, care folosește apa pentru a genera cantități mari (și otrăvitoare) de oxigen molecular.”

Este adevărat, putem detecta viața extraterestră prin identificarea anumitor neconcordanțe, care nu își găsesc explicația decât prin existența unor procese de natură biologică. Dar, ca și ”observatorul nefamiliarizat cu Pământul”, la care făcea referire Sagan, ne putem găsi uneori în fața unor forme de viață care nu au nicio legătură cu procese metabolice cunoscute sau cu alte caracteristici biochimice ale vieții. Autorii raportului folosesc o sintagmă, care pe mine m-a derutat la început: ”agnostic biosignature”, pentru biosemnăturile generate de această categorie de forme de viață.

Autorii raportului subliniază importanţa extinderii căutărilor mult dincolo de formele de viață pe care le cunoaștem în prezent. Sarcina nu este deloc ușoară.  Formele de viață neașteptate se pot manifesta la scară planetară atât prin producerea de dezechilibre atmosferice (cum este cazul oxigenului și metanului din atmosfera terestră) sau prin producerea unor rețele chimice complexe (complex chemical networks) în atmosfera planetară. ”În ambele cazuri”, se arată în raport, ”este necesară o analiză detaliată a condițiilor de mediu, pentru a putea interpreta dezechilibrul sau rețelele chimice ca fiind semne ale vieții. Este necesară o cuantificare a gazelor prezente în atmosferă, o bună cunoaștere a distribuției spectrale a energiei provenite de la astrul central și realizarea unor modele climatice. Astfel s-ar putea evalua fluxurile de gaze necesare pentru menținerea dezechilibrului atmosferic.” Autorii raportului mai propun utilizarea metodologiei Bayesiene ca o generalizare a strategiilor de căutare a vieții extraterestre. Pe scurt, metodologia Bayesiană implică evaluarea probabilității ca o anumită ipoteză să fie adevărată. Această probabilitate se va modifica de-a lungul timpului, pe măsură ce devin accesibile mai multe dovezi sau informații referitoare la ipoteza respectivă.

Tot ceea ce am spus până acum despre căutarea biosemnăturilor se referă la identificarea lor de la mare distanță, cum ar fi cazul exoplanetelor. Dar, în cazul Sistemului Solar, avem și alte posibilități. Nu va trece mult timp și vom putea analiza eșantioane de sol, pentru a descoperi eventuala prezență a formelor de viață extraterestre. Lucrurile ar putea fi relativ simple, în cazul în care vom întâlni o viață similară cu cea de pe Pământ. În acest caz ar fi suficient să detectăm versiuni extraterestre ale macromoleculelor de ADN (care stochează informația genetică) și ARN (care copiază informația conținută în ADN și apoi participă la procesul de fabricare a proteinelor prin asamblarea aminoacizilor). În prezent există instrumente care pot detecta cu ușurință materialul genetic bazat pe ADN și ARN. Lucrurile pot deveni complicate dacă vom întâlni forme de viață alternative, în care informația genetică să nu fie codată pe macromolecule de ADN și ARN. Pentru această situație, deocamdată ipotetică, este nevoie să generalizăm noțiunea de macromolecule care stochează informația genetică. În fond, atât ADN-ul, cât și ARN-ul sunt niște heteropolimeri, adică niște polimeri formați prin înlănțuirea mai multor tipuri de monomeri. De exemplu, ADN-ul este o lungă înlănțuire a patru tipuri de nucleotide diferite: adenină, citozină, timină și guanină. Viitoarele căutări in situ ale vieții extraterestre ar trebui să aibă în vedere realizarea unor instrumente capabile să detecteze heteropolimerii care ar putea juca rolul de stocare și transmitere a informațiilor genetice. În raport se arată că ”sarcina de a detecta in situ un heteropolimer cu o compoziție necunoscută nu este una ușoară. Cu toate acestea, căutarea heteropolimerilor ne oferă posibilitatea să detectăm biosemnături care ar fi foarte puțin probabil să apară în urma unor procese abiotice. În fond, indicatorul suprem pentru viață este informația, care este scrisă în limbaj molecular. Indiferent dacă acea informație este produsul unei vieți dispărute sau actuale, a unei vieți simple sau a uneia complexe, aceasta este o trăsătură distinctivă care trebuie urmărită cu atenție.”

Căutarea vieții în Sistemul Solar

Cea mai atent cercetată planetă din Sistemul Solar, în afară de Terra, este Marte, care, de-a lungul timpului, a stârnit imaginația în ceea ce privește existența civilizațiilor extraterestre. Acum știm că Marte nu adăpostește, și nu a adăpostit vreodată, forme de viață inteligente. În schimb, acum știm că este probabil ca Marte să fi existat, sau să existe și acum, forme primitive de viață. Știm că pe Marte există compuși organici, apă în stare lichidă și metan în atmosferă. Luate împreună aceste informații ne dau speranțe pentru viața marțiană. Din păcate, așa cum se arată în raport, aceste date sunt neconcludente, deocamdată. Compușii organici pot avea origini abiotice, prezența apei lichide nu este suficientă pentru a demonstra existența vieții, iar metanul din atmosfera marțiană poate fi rezultatul unor procese geologice. Avem nevoie de date suplimentare.

În ceea ce privește metanul marțian sonda TGO (Trace Gas Orbiter) a ESA, care s-a înscris pe orbită în jurul Planetei Roșii în octombrie 2016, a început să furnizeze date despre distribuția sa spațială și sezonieră a metanului și altor gaze din atmosfera marțiană. Aceste date sunt cruciale pentru a stabili originea lui. Ele vor putea fi coroborate și cu cele care vor fi obținute de viitoarea misiune ExoMars 2020 a ESA. În cadrul ei se va fora suprafața marțiană până la adâncimi de circa 1,5 m (roverul Curiosity al NASA a efectuat foraje adânci de numai șase cm). Astfel se vor putea obține eșantioane care nu sunt afectate de radiațiile cosmice. Analiza compușilor organici din acestea ne-ar putea oferi indicii despre originea biologică sau abiotică a acestora. Alte misiuni ar putea aduce pe Terra eșantioane de sol marțian, pentru a fi analizate în detaliu.

Un alt loc din Sistemul Solar în care ar trebui căutată viața este satelitul jupiterian Europa. Informațiile de care dispunem în prezent oferă indicii solide despre existența aici a unui ocean subteran. Pe Europa este posibil ca sursa de energie necesară pentru procesele metabolice să provină din activitatea mareică produsă de Jupiter asupra satelitului sau sau din procese radioactive. Evident, în acest ocean subteran ar putea exista forme de viață. În plus, există posibilitatea ca în interiorul calotei glaciare, care acoperă satelitul jupiterian, să existe nișe ecologice pentru eventuala existență a vieții pe Europa. În sprijinul acestei ipoteze vine descoperirea, indirectă, a unor gheizere care erup la suprafața sa. Sursa lor nu este neapărat oceanul subteran, ci, mai degrabă, anumite pungi de apă din calota glaciară. Deocamdată nu avem suficiente informaţii pentru a putea conchide că pe Europa există forme de viaţă, fiind necesare observaţii suplimentare pentru identificarea eventualelor biosemnături. Din fericire NASA are programată deja o misiune dedicată observării satelitului jupiterian, Europa Clipper, care va fi lansată undeva între anii 2022 şi 2025.

La rândul său, Enceladus, satelitul lui Saturn, posedă un ocean subteran. Analize recente, realizate pe baza datelor transmise de către Sonda Cassini, sugerază că în acest ocean există toate condițiile necesare pentru apariția și dezvoltarea formelor de viață. Și în acest caz, pe baza datelor disponibile în prezent nu se poate stabili cu precizie dacă ele există cu adevărat. Din acest motiv NASA a propus o misiune, Enceladus Life Finder, care ar avea drept obiectiv identificarea biosemnăturilor provenite de la satelitul saturnian. Din nefericire, deocamdată proiectul a rămas în faza de concept, NASA neasigurându-i finanțarea necesară.

Tehnosemnături

Raportul se apleacă, în mare parte, asupra detectării vieții extraterestre. Dar autorii lui insistă că nu ar trebui să ne oprim aici și că NASA ar trebui să se implice în căutarea civilizațiilor extraterestre. Din nefericire raportul nu detaliază acest subiect. Aș fi fost foarte curios să aflu ce formă ar putea lua, în viziunea oamenilor de știință, tehnosemnăturile care ar sugera prezența, undeva în Univers, a civilizațiilor extraterestre.

Concluzie

Una peste alta, raportul pe care vi l-am prezentat este de-a dreptul fascinant. Citit cu atenție (eu vă rog să îl citiți) el are darul de a stârni imaginația. Viața poate să apară oriunde, în condiții pe care acum abia dacă le putem imagina. Așa cum îmi place mie să spun, viața este caracterizată de perseverență. Ori de câte ori i se oferă mică șansă, ea apare. Nu avem altceva de făcut, decât să pornim hotărâți în căutarea ei.

Upgrade