Antarktische Eisplatten. Bildnachweis: NASA Zum Vergrößern anklicken
Pamela Conrad, Astrobiologin beim Jet Propulsion Laboratory der NASA, ist bis ans Ende der Welt gereist, um das Leben zu studieren. Conrad erschien kürzlich in James Camerons 3-D-Dokumentation "Aliens of the Deep", in der sie und mehrere andere Wissenschaftler seltsame Kreaturen untersuchten, die auf dem Meeresboden leben.
Am 16. Juni 2005 hielt Conrad einen Vortrag mit dem Titel „Ein bipolares Jahr: Was wir über die Suche nach Leben auf anderen Planeten lernen können, wenn wir in kalten Wüsten arbeiten.“
In Teil 1 dieses bearbeiteten Transkripts beschreibt Conrad, nach welchen Zeichen wir suchen könnten, um zu sehen, ob es Leben in einer fremden Umgebung gibt.
„In den letzten drei Jahren war ich mit mehreren meiner Kollegen an einem Projekt beteiligt, das uns in heiße und kalte Wüsten führt. Wir wollen die Signaturen des Lebens beobachten und sehen, ob wir den Unterschied zwischen Orten erkennen können, an denen das Leben ist und wo das Leben nicht ist. Der Grund, warum wir in die Wüste gehen, besteht darin, die Anzahl der verwirrenden Variablen zu verringern, die durch alle Arten von Leben eingeführt werden. Grundsätzlich wollen wir den Hundekot nicht wegkratzen, um die Bakterien im Dreck zu finden.
Im vergangenen Jahr durften wir sowohl in die Arktis als auch in die Antarktis reisen. Dies ist also mein bipolares Jahr, und was wir dort machten, ist für die Erforschung des Weltraums relevant, da die Bedingungen auf der Oberfläche anderer Planeten wie in einer Wüste sehr hart sind.
Wir betrachten Felsen, denn wenn das Leben schon weg war und ist - mit anderen Worten, es ist tot oder es ist so tot, dass es versteinert und verändert wurde -, finden Sie das in der Felsaufzeichnung.
Um überall Leben zu erkennen, müssen Sie in der Lage sein, die Umgebung zu untersuchen und messbare Hinweise zu finden. Wenn es nicht messbar ist, ist es keine Wissenschaft. Per Definition sind wir sozusagen draußen in der Kälte.
Eine der Herausforderungen besteht darin, messbare Begriffe zu finden, mit denen Sie das Leben definieren können. Die Begriffe müssen universell genug sein, um das Leben auf einem anderen Planeten nicht zu verpassen, wenn es anders ist als das Leben, das wir hier haben. Wir haben ein Beispielset von einem: die Biosphäre auf der Erde. Wir versuchen, das Wissen, das wir über das Leben hier haben, zu nutzen, um diese Begriffe zu finden, und versuchen daher, das Leben so allgemein wie möglich zu beschreiben.
Wir suchen das Leben an bewohnbaren Orten; Orte, die das Leben unterstützen können. Die Bewohnbarkeit ist jedoch schwer zu definieren, da wir nur eine vage Vorstellung davon haben, was eine Umwelt bewohnbar macht. Bei der NASA suchen wir sehr stark nach Wasser als einer der Facetten der Bewohnbarkeit.
Wasser ist für das Leben in der Wüste genauso wichtig wie für uns. Nach einem frischen Schneefall, wenn Steine erhitzt werden und das Eis schmelzen, sehen Sie eine Blüte von Cyanobakterien auf der Oberfläche des Felsens. Sie sind jedoch in der Lage, eine minimale Existenz aufrechtzuerhalten, wenn es nicht viel Niederschlag gibt.
Ein Grund, warum der Stoffwechsel im antarktischen Winter verlangsamt werden muss, ist, dass sich das Wasser in einer festen Phase befindet und nicht zugänglich ist. Lebewesen können Eis nur verwenden, wenn es schmilzt und zu einem guten Lösungsmittel wird. Die Verwendung von Eis ist wie die Verwendung eines Minerals in der Kristallphase. Wenn es in fester Form vorliegt, muss man etwas Energie verwenden, um diese Bindungen aufzubrechen und etwas damit zu tun. In der Antarktis gibt es Organismen, die Frostschutzmittel enthalten, Fische, die Moleküle besitzen, die als Glykoproteine bezeichnet werden. Wenn sich im Fisch ein Eiskristall bildet, ergreift das Molekül den Eiskristall, wenn er zu wachsen beginnt, und lässt ihn nicht in die Richtung wachsen, in der er energetisch am leichtesten wächst. Da es nicht wachsen kann, gibt der Eiskristall den Geist auf und verwandelt sich wieder in Wasser.
Neben Wasser denken wir, dass bestimmte Arten chemischer Elemente für das Leben anderswo wichtig sind. Das Leben auf der Erde besteht aus Kohlenstoff, Wasserstoff, Phosphor und einigen anderen wichtigen Dingen, und wir brauchen den Sauerstoff in der Luft. Aber es gibt Mikroben auf der Erde, die Metall atmen, und sie kümmern sich nicht um Sauerstoff.
Bewohnbarkeit ist also in den Augen des Betrachters wirklich bewohnbar. Wenn Sie es definieren, müssen Sie über die breitesten Begriffe nachdenken, die Sie können, um jede Art von Leben zu erfassen, die Sie sich vorstellen können. Die endgültige Beurteilung, ob ein Ort bewohnbar ist, besteht natürlich darin, festzustellen, ob er bewohnt ist.
Sie stellen eine Reihe von Fragen, wenn Sie wissen möchten: "Kann ich hier die Zimmerreinigung einrichten?" Sie könnten weitere Fragen stellen, wenn Sie wissen möchten: "Ist jemand zu Hause?" Aber im Kern muss man etwas über die Nachbarschaft wissen, ob man dort leben oder nur sehen will, ob jemand zu Hause ist. Sie müssen noch alle Experimente durchführen, die Sie über die geophysikalischen, mineralogischen und atmosphärischen Eigenschaften des Planeten informieren. Wenn Sie auf der Suche nach Leben sind, müssen Sie eine Vorstellung davon haben, was Sie in dieser Umgebung unterstützen möchten.
Vor etwa 5 Millionen Jahren brach das Wasser aus einer Reihe von Brüchen, die als Cerberus Fossae bekannt sind, in einer katastrophalen Flut ab, sammelte sich auf einer Fläche von 800 x 900 km und war anfangs durchschnittlich 45 Meter tief. Klicken Sie auf das Bild, um es zu vergrößern. Gutschrift: ESA / Mars Express
Was wäre also ein Beweis? Wenn Sie sagen möchten, dass etwas bewiesen wurde, müssen Sie ein gewisses Maß an Konsens in der wissenschaftlichen Gemeinschaft erreichen, sonst werden Sie Ihre Kollegen in kleine Stücke in der Literatur zerreißen. Natürlich gibt es nie einen vollständigen Konsens: Deshalb kämpfen wir bösen Wissenschaftler endlos miteinander. Aber wir müssen uns zumindest Begriffe einfallen lassen. Wir können den Theorien des anderen zustimmen oder nicht zustimmen, aber wir müssen uns auf die Bedingungen und Messungen einigen.
Welche Art von Messungen könnten wir also durchführen, wenn wir nach Leben suchen würden? Sieht ein Planet anders aus, wenn das Leben dort gewesen ist? Wenn Sie beispielsweise nach dem Essen in meine Küche gehen, sehen Sie möglicherweise einen Teller oder eine Krume. Das ist ein Hinweis darauf, dass ich dort war. Auch auf planetarischer Ebene gibt es Hinweise. Ein Biomarker - ein Hinweis darauf, dass das Leben da war - kann alles sein, was vom Leben produziert wurde. Der Hinweis kann chemisch sein, weil Chemikalien alles umfassen. Ich bin ein Sack Chemikalien, genau wie dieses Podium ein Sack Chemikalien ist. Was mich davon unterscheidet, ist, welche Chemikalien es gibt und in welchem Verhältnis zueinander und wie sie in 3D angeordnet sind. Dies ist eine einfache Möglichkeit, Kategorien von Dingen zu unterscheiden.
Chiralität ist auch ein Biomarker. Was Chiralität bedeutet, ist, dass einige Moleküle Spiegelbilder voneinander sind und die lebenden Moleküle dazu neigen, eine gewisse Händigkeit zu haben. Wenn es um Aminosäuren geht, die die Bestandteile der Proteine sind, aus denen das Leben besteht, verwenden Lebewesen gerne die linkshändige Form. Und wenn es um Zucker geht, verwenden Lebewesen gerne die rechtshändige Form. Es gibt Ausnahmen, aber das ist ein allgemeiner Fall.
Isotope können auch ein Biomarker sein. Einige Moleküle kommen in verschiedenen Isotopenaromen vor, wobei einige etwas schwerer sind als andere. Lebewesen wie die leichtere Sorte, wahrscheinlich weil die Verarbeitung energetisch günstiger ist.
Komplexe Polymere könnten auch Biomarker sein. Natürlich ist Kunststoff ein komplexes Polymer. Das wieder haben wir den Kunststoff gemacht. Diese ganze Unterscheidung zwischen natürlich und unnatürlich - wenn der Mensch es geschafft hat, ist es immer noch biogen. Denken Sie also darüber nach. Mein Auto ist eine Biosignatur. Was für eine Art, ich bin mir nicht sicher.
Wenn Sie das Leben messbar definieren möchten, möchte ich es wirklich einfach halten. Sie können das Leben anhand dessen definieren, woraus es besteht, oder Sie können das Leben anhand dessen definieren, was es tut. Ich definiere das Leben gerne anhand dessen, woraus es besteht, denn sobald Sie das Wort "tut" sagen, sprechen Sie über einen Prozess. Ein Prozess geschieht im Laufe der Zeit. Dann müssen Sie herausfinden, wie hoch die Abtastrate sein sollte. Wie oft sollten Sie suchen und wie lange sollte das gesamte Experiment dauern? Ein Prozess ist etwas problematischer, da er einige Zeit in Anspruch nimmt und Sie sich möglicherweise irren, wie oft Sie suchen müssen oder wie lange Sie suchen sollten.
Prozesse - Dinge herstellen, reproduzieren oder weiterentwickeln - können über verschiedene Zeitskalen stattfinden. Wenn Sie also nur Prozesse betrachten und zwei haben, die sich in ihren Zeitskalen stark unterscheiden, können Sie nicht dasselbe Experiment durchführen, um beide zu betrachten. Deshalb betrachte ich das Leben gerne als das, was es ist. Um nicht zu sagen, wir könnten nicht ein bisschen prozessbasiertes Zeug hinzufügen, aber wenn man sich ansieht, was das Leben ist, wird es sehr schnell einfach. Es ist eine einzigartige Chemie, eine Art verhältnismäßiger Chemikalien, die auf irgendeine Weise angeordnet ist, und das "auf irgendeine Weise angeordnet" ist das, was ich Struktur nenne.
Wenn ich nach Leben auf einem anderen Planeten oder einem Mond suchen würde, würde ich nach Orten suchen, an denen interessante Chemie stattfinden könnte, damit die ultimative Entwicklung dieser Chemie ein lebendiges System schaffen könnte. Ich würde an Orte wie Europa denken, das einen Ozean unter Eis hat. Ich würde an andere Orte denken, an denen Eis existiert, wie Kometen. Ich würde an Titan denken, den Saturnmond. Ich würde an all die Orte denken, an denen interessante Chemie vorkommt, weil Chemie klug ist. Sie können alle Arten von interessanten Molekülen erhalten.
Ursprüngliche Quelle: NASA Astrobiology
