Im Jahr 2015 erklärte die damalige NASA-Chefwissenschaftlerin Ellen Stofan: „Ich glaube, wir werden in den nächsten zehn Jahren starke Anzeichen für ein Leben jenseits der Erde und in den nächsten 10 bis 20 Jahren eindeutige Beweise haben.“ Da mehrere Missionen geplant sind, um feindliche Beweise für das Leben (Vergangenheit und Gegenwart) auf dem Mars und im äußeren Sonnensystem zu suchen, scheint dies kaum eine unrealistische Einschätzung zu sein.
Aber natürlich ist es keine leichte Aufgabe, Beweise für das Leben zu finden. Neben den Bedenken hinsichtlich der Kontamination gibt es auch die und die Gefahren, die mit dem Betrieb in extremen Umgebungen verbunden sind - was sicherlich mit der Suche nach Leben im Sonnensystem verbunden ist. All diese Bedenken wurden auf einer neuen FISO-Konferenz mit dem Titel „Auf dem Weg zur In-Situ-Sequenzierung für die Lebenserkennung“ geäußert, die von Christopher Carr vom MIT veranstaltet wurde.
Carr ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Department of Earth, Atmospheric and Planetary Sciences (EAPS) des MIT und wissenschaftlicher Mitarbeiter am Department of Molecular Biology des Massachusetts General Hospital. Seit fast 20 Jahren widmet er sich dem Studium des Lebens und seiner Suche auf anderen Planeten. Daher ist er auch der wissenschaftliche Hauptforscher (PI) des Instruments für die Suche nach außerirdischen Genomen (SETG).
Unter der Leitung von Dr. Maria T. Zuber - der E. A. Griswold-Professorin für Geophysik am MIT und Leiterin des EAPS - umfasst die interdisziplinäre Gruppe hinter SETG Forscher und Wissenschaftler des MIT, der Caltech, der Brown University, von arvard und von Claremont Biosolutions. Mit Unterstützung der NASA hat das SETG-Team an der Entwicklung eines Systems gearbeitet, das das Leben vor Ort testen kann.
Carr führte die Suche nach außerirdischem Leben ein und beschrieb den grundlegenden Ansatz wie folgt:
"Wir könnten nach Leben suchen, wie wir es nicht wissen. Aber ich denke, es ist wichtig, vom Leben zu beginnen wie Wir wissen es - um sowohl Eigenschaften des Lebens als auch Merkmale des Lebens zu extrahieren und zu überlegen, ob wir im Kontext der Suche nach Leben jenseits der Erde nach Leben suchen sollten, wie wir es auch kennen. “
Zu diesem Zweck versucht das SETG-Team, die jüngsten Entwicklungen bei biologischen In-situ-Tests zu nutzen, um ein Instrument zu schaffen, das von Robotermissionen verwendet werden kann. Diese Entwicklungen umfassen die Entwicklung tragbarer DNA / RNA-Testgeräte wie das MinION sowie die Untersuchung des Biomolecule Sequencer. Diese von der Astronautin Kate Rubin im Jahr 2016 durchgeführte DNA-Sequenzierung wurde erstmals an Bord der Internationalen Raumstation durchgeführt.
Aufbauend auf diesen und dem bevorstehenden Genes in Space-Programm, mit dem ISS-Crews DNA-Proben vor Ort sequenzieren und erforschen können, möchte das SETG-Team ein Instrument entwickeln, mit dem DNA- oder RNA-basierte Organismen isoliert, nachgewiesen und klassifiziert werden können in außerirdischen Umgebungen. Auf diese Weise können Wissenschaftler die Hypothese testen, dass das Leben auf dem Mars und an anderen Orten im Sonnensystem (falls vorhanden) mit dem Leben auf der Erde zusammenhängt.
Um diese Hypothese aufzubrechen, ist es eine weit verbreitete Theorie, dass die Synthese komplexer organischer Stoffe - einschließlich Nukleobasen und Ribosevorläufern - früh in der Geschichte des Sonnensystems stattfand und innerhalb des Solarnebels stattfand, aus dem sich alle Planeten bildeten. Diese organischen Stoffe könnten dann von Kometen und Meteoriten während der Zeit des späten schweren Bombardements an mehrere potenziell bewohnbare Zonen geliefert worden sein.
Diese als Lithopansermie bekannte Theorie ist eine leichte Wendung in der Vorstellung, dass das Leben durch Kometen, Asteroiden und Planetoiden (auch bekannt als Panspermie) im gesamten Kosmos verteilt wird. Im Fall von Erde und Mars basiert der Beweis, dass Leben in Beziehung stehen könnte, teilweise auf Meteoritenproben, von denen bekannt ist, dass sie vom Roten Planeten auf die Erde gekommen sind. Diese waren selbst das Produkt von Asteroiden, die auf den Mars schlugen und Ejekta auslösten, die schließlich von der Erde gefangen genommen wurden.
Durch die Untersuchung von Orten wie Mars, Europa und Enceladus können Wissenschaftler auch bei der Suche nach Leben direkter vorgehen. Wie Carr erklärte:
"Es gibt ein paar Hauptansätze. Wir können einen indirekten Ansatz verfolgen und einige der kürzlich identifizierten Exoplaneten betrachten. Und die Hoffnung ist, dass wir mit dem James Webb-Weltraumteleskop und anderen bodengestützten Teleskopen und weltraumgestützten Teleskopen in der Lage sein werden, die Atmosphären von Exoplaneten viel detaillierter abzubilden, als es die Charakterisierung dieser Exoplaneten erlaubt hat ] miteinander ausgehen. Und das gibt uns High-End, es gibt die Möglichkeit, viele verschiedene potenzielle Welten zu betrachten. Aber es wird uns nicht erlauben, dorthin zu gehen. Und wir werden nur indirekte Beweise haben, zum Beispiel durch atmosphärische Spektren. “
Mars, Europa und Enceladus bieten eine direkte Gelegenheit, Leben zu finden, da alle Bedingungen gezeigt haben, die dem Leben förderlich sind (oder waren). Während es zahlreiche Beweise dafür gibt, dass der Mars einst flüssiges Wasser auf seiner Oberfläche hatte, haben Europa und Enceladus beide unterirdische Ozeane und haben Beweise dafür gezeigt, dass sie geologisch aktiv sind. Daher wäre jede Mission in diesen Welten damit beauftragt, an den richtigen Orten nach Beweisen für das Leben zu suchen.
Auf dem Mars, so Carr, wird dies darauf hinauslaufen, an Orten zu suchen, an denen es einen Wasserkreislauf gibt, und wird wahrscheinlich ein wenig Höhlenforschung beinhalten:
„Ich denke, unsere beste Wette ist es, auf den Untergrund zuzugreifen. Und das ist sehr schwer. Wir müssen Regionen unterhalb der Reichweite von Weltraumstrahlung bohren oder auf andere Weise darauf zugreifen, die organisches Material zerstören könnten. Und eine Möglichkeit besteht darin, zu frischen Einschlagkratern zu gehen. Diese Einschlagkrater könnten Material freilegen, das nicht strahlenverarbeitet wurde. Und vielleicht wäre eine Region, in die wir gehen möchten, ein Ort, an dem sich ein neuer Einschlagkrater mit einem tieferen unterirdischen Netzwerk verbinden könnte - wo wir Zugang zu Material erhalten könnten, das möglicherweise aus dem Untergrund kommt. Ich denke, das ist wahrscheinlich unsere beste Wahl, um heute Leben auf dem Mars zu finden. Und ein Ort, den wir suchen könnten, wäre in Höhlen; Zum Beispiel eine Lavaröhre oder ein anderes Höhlensystem, das eine UV-Strahlenabschirmung bieten und möglicherweise auch Zugang zu tieferen Regionen innerhalb der Marsoberfläche bieten könnte. “
Bei „Ozeanwelten“ wie Enceladus würde die Suche nach Lebenszeichen wahrscheinlich die Erkundung der südlichen Polarregion beinhalten, in der in der Vergangenheit hohe Wasserfahnen beobachtet und untersucht wurden. Auf Europa würde es wahrscheinlich darum gehen, nach „Chaosregionen“ zu suchen, den Stellen, an denen Wechselwirkungen zwischen dem Oberflächeneis und dem inneren Ozean auftreten können.
Das Erkunden dieser Umgebungen birgt natürlich einige ernsthafte technische Herausforderungen. Für den Anfang würde es den umfassenden Planetenschutz erfordern, um sicherzustellen, dass eine Kontamination verhindert wird. Dieser Schutz wäre auch notwendig, um sicherzustellen, dass Fehlalarme vermieden werden. Nichts schlimmeres als die Entdeckung eines DNA-Stammes auf einem anderen astronomischen Körper, nur um zu erkennen, dass es sich tatsächlich um eine Hautflocke handelte, die vor dem Start in den Scanner fiel!
Und dann gibt es die Schwierigkeiten, die sich aus dem Betrieb einer Robotermission in einer extremen Umgebung ergeben. Auf dem Mars gibt es immer das Problem von Sonneneinstrahlung und Staubstürmen. Aber auf Europa gibt es die zusätzliche Gefahr, die von Jupiters intensiver magnetischer Umgebung ausgeht. Die Erkundung von Wasserfahnen aus Enceladus ist auch für einen Orbiter eine große Herausforderung, der zu diesem Zeitpunkt höchstwahrscheinlich am Planeten vorbeirasen würde.
Aber angesichts des Potenzials für wissenschaftliche Durchbrüche ist eine solche Mission die Schmerzen wert. Dies würde es Astronomen nicht nur ermöglichen, Theorien über die Entwicklung und Verteilung des Lebens in unserem Sonnensystem zu testen, sondern auch die Entwicklung entscheidender Weltraumforschungstechnologien erleichtern und zu einigen ernsthaften kommerziellen Anwendungen führen.
Mit Blick auf die Zukunft werden Fortschritte in der synthetischen Biologie voraussichtlich zu neuen Therapien für Krankheiten und der Fähigkeit führen, biologische Gewebe in 3D zu drucken (auch bekannt als „Bioprinting“). Es wird auch dazu beitragen, die menschliche Gesundheit im Weltraum zu gewährleisten, indem es gegen Knochendichteverlust, Muskelatrophie und verminderte Organ- und Immunfunktion wirkt. Und dann gibt es die Möglichkeit, Organismen zu züchten, die speziell für das Leben auf anderen Planeten entwickelt wurden (können Sie Terraforming sagen?)
Darüber hinaus bietet die Möglichkeit, vor Ort nach Leben auf anderen Solarplaneten zu suchen, Wissenschaftlern die Möglichkeit, eine brennende Frage zu beantworten, mit der sie seit Jahrzehnten zu kämpfen haben. Kurz gesagt, ist das Leben auf Kohlenstoffbasis universell? Bisher waren alle Versuche, diese Frage zu beantworten, weitgehend theoretisch und betrafen die „niedrig hängende Obstsorte“, bei der wir mit hauptsächlich indirekten Methoden nach Lebenszeichen gesucht haben, wie wir sie kennen.
Indem wir Beispiele finden, die aus anderen Umgebungen als der Erde stammen, würden wir einige entscheidende Schritte unternehmen, um uns auf die Art von „engen Begegnungen“ vorzubereiten, die später stattfinden könnten.
