Η αστροβιολογία είναι ένα συναρπαστικό και γρήγορα εξελισσόμενο επιστημονικό πεδίο που ασχολείται με την ύπαρξη, την προέλευση και την εξέλιξη της ζωής στο σύμπαν. Αδιαμφισβήτητα το πιο εντυπωσιακό ερώτημα το οποίο καλείται να απαντήσει η αστροβιολογία είναι αν είμαστε μόνοι στο σύμπαν. Λαμβάνοντας υπόψιν ότι ο πλανήτης μας περιστρέφεται γύρω από ένα αστέρι, το οποίο είναι ένα από τα περίπου 200 δισεκατομμύρια αστέρια του γαλαξία μας, ο οποίος είναι ένας από τους δισεκατομμύρια γαλαξίες του σύμπαντος, η ερώτηση αν υπάρχει ζωή σε άλλους πλανήτες φαντάζει πολύ εύλογη και έχει απασχολήσει τον άνθρωπο από πολύ νωρίς. Οι επιστήμονες που ασχολούνται με την αστροβιολογία, στην προσπάθειά τους να απαντήσουν σε αυτό το ερώτημα, επιστρατεύουν εργαλεία και συνδυάζουν γνώσεις από διάφορους επιστημονικούς τομείς, όπως η αστροφυσική, η γεωλογία, η μικροβιολογία, η παλαιοντολογία, η εξελικτική βιολογία κ.α.
Ένα ευρύ και πολυεπίπεδο επιστημονικό πεδίο
Η ερώτηση σχετικά με την ύπαρξη ζωής εκτός της Γης δεν έχει ακόμη απαντηθεί και η απάντησή της, είτε αρνητική είτε καταφατική, εγείρει ακόμη περισσότερα ερωτηματικά. Ένα θεμελιώδες ζήτημα με το οποίο καταπιάνεται η αστροβιολογία είναι η μορφή που μπορεί να έχει η ζωή σε άλλους πλανήτες.Έχει τα χαρακτηριστικά των μικροοργανισμών, είναι δηλαδή παρόμοια με τα βακτήρια ή πρόκειται για πιο σύνθετες «νοήμονες» μορφές ζωής; Αν ισχύει η δεύτερη περίπτωση, ποια είναι η φύση της νοημοσύνης των εξωγήινων όντων; Μπορούμε άραγε να επικοινωνήσουμε μαζί τους; Ακόμα και αν η απάντηση στο ερώτημα για την ύπαρξη εξωγήινης ζωής είναι όχι, τότε τι κάνει τον πλανήτη μας τόσο ξεχωριστό ώστε μόνο σε αυτόν να έχει εξελιχθεί η ζωή όπως την γνωρίζουμε σήμερα; Τι είναι αυτό που μας κάνει τόσο μοναδικούς σε ολόκληρο το σύμπαν; Θεμελιώδη φιλοσοφικά ερωτήματα επίσης προκύπτουν σχετικά με τo πόσο μοναδική αλλά και μοναχική ενδέχεται να είναι η ύπαρξή μας. Όλα αυτά και ακόμη περισσότερα αποτελούν το αντικείμενο μελέτης της αστροβιολογίας.
Για να κατανοήσουμε την εξέλιξη της ζωής στη Γη πρέπει να λάβουμε υπόψιν την αλληλεπίδραση του πλανήτη μας με το υπόλοιπο σύμπαν. Αν κοιτάξει κάποιος τις φωτογραφίες της Γης από το διάστημα, θα θεωρήσει ότι πρόκειται για έναν ήρεμο γαλάζιο πλανήτη, κάτι που διαψεύδεται περίτρανα αν αναλογιστούμε την ιστορία της ζωής στη Γη. Γνωρίζουμε ότι ο πλανήτης μας χτυπήθηκε από αστεροειδείς και κομήτες και ότι αυτά τα γεγονότα επηρέασαν βαθιά και μη αντιστρεπτά τη ζωή σε αυτόν. Σε λίγα δισεκατομμύρια χρόνια από τώρα ο ήλιος θα πάψει να υπάρχει όπως τον γνωρίζουμε σήμερα και η ζωή θα πάψει να υφίσταται. Επομένως, για να κατανοήσουμε το μέλλον του πλανήτη μας, αλλά και των άλλων πλανητών, πρέπει να σκεφτόμαστε τα φαινόμενα στη Γη όχι μεμονωμένα, αλλά σε συνδυασμό με το σύμπαν που μας περιβάλλει. Η αστροβιολογία καταπιάνεται και με αυτό το αντικείμενο: πού, πώς και πότε ξεκίνησε η ζωή στη Γη και αν η διαδικασία που οδήγησε στην εμφάνιση του πρώτου οργανισμού μπορεί να επαναληφθεί σε άλλους πλανήτες όπου επικρατούν παρόμοιες συνθήκες με την πρωτόγονη Γη.
Ποια είναι τα στοιχεία από τα οποία αντλούν οι επιστήμονες τα συμπεράσματά τους; Ποια είναι τα όρια της βιόσφαιρας και πώς μοιάζει η ζωή στα ακραία χημικά και φυσικά περιβάλλοντα; Η απάντηση σε αυτά τα ερωτήματα οδηγεί σε κρίσιμα συμπεράσματα σχετικά με τo αν είναι κατοικήσιμος ένας πλανήτης και συνεπώς πόσο πιθανό είναι να υπάρχει ή να έχει υπάρξει ζωή σε αυτόν.
Η επιβίωση των ζωντανών οργανισμών στις αφιλόξενες συνθήκες του διαστήματος είναι επίσης ένα θέμα που απασχολεί τους αστροβιολόγους. Επομένως η ιστορία και η εξέλιξη της ζωής στη Γη, το πώς μπορούμε να ψάξουμε για ζωή πέρα από αυτήν, το αν μπορεί να υπάρξει μέλλον για την ανθρωπότητα έξω από αυτήν αποτελούν πεδίο μελέτης της αστροβιολογίας.
Η ιστορία της αστροβιολογίας
Τα ερωτήματα που καλείται να διερευνήσει η αστροβιολογία έχουν απασχολήσει την ανθρωπότητα ήδη από τους αρχαίους πολιτισμούς. Ο αρχαίος Έλληνας φιλόσοφος Μητρόδωρος δίδασκε στους μαθητές του ότι είναι τόσο απίθανο να είναι η Γη ο μόνος κατοικήσιμος πλανήτης στο σύμπαν όσο το να μεγαλώνει ένα μόνο καλαμπόκι σε ένα τεράστιο χωράφι. Τον 16ο αιώνα ο Ιταλός φιλόσοφος Giordano Bruno μιλούσε για την ύπαρξη άλλων πλανητών παρόμοιων με τη Γη που περιστρέφονται γύρω από αστέρια - ήλιους.
Ήδη από τη δεκαετία του 1960 ξεκίνησαν οι πρώτες αποστολές στο Διάστημα και ελήφθησαν οι πρώτες εικόνες από διαστημικά αεροσκάφη που περιστρέφονταν γύρω από τον Άρη και την Αφροδίτη. Λίγο μετά την ίδρυσή της η NASA χρηματοδότησε το Exobiology Program, το πρώτο διαστημικό πρόγραμμα αστροβιολογίας, ενώ την ίδια εποχή η Σοβιετική Ένωση σχεδίαζε τις πρώτες διαστημικές αποστολές στο πλαίσιο του Εθνικού Διαστημικού Προγράμματος της χώρας. Οι πρώτες εικόνες από άλλους πλανήτες μετρίασαν πολύ την αισιοδοξία που επικρατούσε σχετικά με την ύπαρξη εξωγήινης ζωής, καθώς δεν προέκυψε από αυτές κανένα στοιχείο που να ενισχύει την άποψη για την ύπαρξη έστω απλών μορφών ζωής. Την ίδια εποχή στάλθηκαν στο Διάστημα για πρώτη φορά μικροοργανισμοί στο πλαίσιο των σοβιετικών διαστημικών προγραμμάτων Sputnik και Vostok προκειμένου να μελετηθεί η επίδραση της μικροβαρύτητας σε αυτούς. Με τις αποστολές που ακολούθησαν έγινε γνωστό ότι ορισμένοι μικροοργανισμοί μπορούν να επιβιώσουν στις δύσκολες συνθήκες του Διαστήματος και συγκεκριμένα στην κοσμική ακτινοβολία.
Την δεκαετία του 1970 πραγματοποιήθηκε η πρώτη απόπειρα επικοινωνίας με πιθανούς εξωγήινους πολιτισμούς. Πιο συγκεκριμένα απεστάλη ραδιοσήμα από το αστεροσκοπείο Αρεσίμπο του Πουέρτο Ρίκο με κωδικοποιημένες βασικές πληροφορίες και συμβολικές απεικονίσεις σχετικά με την ανθρωπότητα και τον πλανήτη Γη. Το μήνυμα του Αρεσίμπο αντανακλά την αισιοδοξία σχετικά με τα τεχνολογικά επιτεύγματα που στόχευαν την εξερεύνηση του Διαστήματος.
Με την πάροδο του χρόνου και κυρίως με τη βελτίωση των εργαλείων παρατήρησης αποκαλύφθηκαν λεπτομέρειες που οδήγησαν σε σημαντικά συμπεράσματα. Διαπιστώθηκε, για παράδειγμα, ότι η επιφάνεια του Άρη χαρακτηρίζεται από τεράστια κανάλια εκροής, γεγονός που ανέδειξε την ύπαρξη νερού σε υγρή μορφή, στοιχείο απαραίτητο για την ύπαρξη ζωής όπως τη γνωρίζουμε. Αυτή η υπόθεση ενισχύθηκε με αποδεικτικά στοιχεία από μεταγενέστερες φασματοσκοπικές μετρήσεις και έρευνες με την χρήση προσεδαφισμένων οχημάτων. Άλλες τοποθεσίες εκτός από τον Άρη, όπως οι δορυφόροι του Κρόνου Εγκέλαδος και Τιτάνας, αποδείχθηκε ότι έφεραν διάφορες οργανικές ενώσεις, που πιθανώς μπορούσαν να συμμετέχουν σε χημικές αντιδράσεις και να δημιουργήσουν πιο σύνθετες δομές που προσομοιάζουν ζωντανούς οργανισμούς.
Τα τελευταία χρόνια η έρευνα έχει επικεντρωθεί γύρω από την ανακάλυψη πλανητών που μοιάζουν με τη Γη. Έχουν πλέον εντοπιστεί πλανήτες εκτός του ηλιακού μας συστήματος, δηλαδή εξωπλανήτες, με παρόμοιο μέγεθος και απόσταση από το αστέρι τους, σε σχέση με τη Γη, οι οποίοι θεωρείται ότι μπορεί να είναι κατάλληλοι για να φιλοξενήσουν ζωντανούς οργανισμούς. Η ανακάλυψη τέτοιων εξωπλανητών και η μελέτη τους με τα διαθέσιμα τεχνολογικά μέσα αποτελεί κομβικό σημείο στο οποίο επικεντρώνεται η αστροβιολογία σήμερα.
Από τη Γη στον Άρη
Ο Άρης έχει συγκεντρώσει το μεγαλύτερο ενδιαφέρον για την πιθανή ύπαρξη ζωής σε αυτόν σε σχέση με όλους τους άλλους πλανήτες του ηλιακού μας συστήματος. Οι διαστημικές αποστολές των ΗΠΑ και της Σοβιετικής Ένωσης επικεντρώθηκαν στον κόκκινο πλανήτη και έστειλαν διαστημικά σκάφη κοντά σε αυτόν ή σε τροχιά γύρω από αυτόν. Επιπλέον έγινε προσεδάφιση ρομποτικών συστημάτων πάνω στην επιφάνειά του και διεξήχθησαν τα πρώτα πειράματα βιολογίας με στόχο την εύρεση μικροβιακής ζωής στο έδαφός του. Παρ’ όλο που κάτι τέτοιο δεν επιβεβαιώθηκε, συλλέχθηκαν σημαντικές πληροφορίες σχετικά με τη γεωλογία και τη μετεωρολογία του.
Σήμερα γνωρίζουμε ότι δεν υπάρχει υγρό νερό στην επιφάνεια του Άρη. Παρ’ όλα αυτά, σύμφωνα με ισχυρές ενδείξεις, στο παρελθόν υπήρχε αρκετό νερό σε υγρή μορφή. Επιπροσθέτως ορισμένα από τα απαραίτητα χημικά στοιχεία για τους οργανισμούς, όπως ο άνθρακας, το άζωτο, το υδρογόνο, το οξυγόνο και ο φώσφορος, καθώς επίσης και άλλα χημικά στοιχεία, όπως ο σίδηρος, το ασβέστιο και το μαγνήσιο, φαίνεται ότι είναι διαθέσιμα ακόμα και σήμερα. Πολλές πληροφορίες εξακολουθούν να συλλέγονται από διαστημικά προγράμματα που βρίσκονται σε εξέλιξη. Ακόμα όμως κι αν δεν οδηγήσουν στο συμπέρασμα ότι πράγματι υπήρξε ζωή στον Άρη, αυτό θα αποτελέσει ένα πολύ σημαντικό εύρημα σχετικά με τα κομμάτια του παζλ που λείπουν σε σύγκριση με τον δικό μας πλανήτη και που απέτρεψαν τη δημιουργία της ζωής.
Η ζωή στο Διάστημα
Η αναζήτηση πλανητών παρόμοιων με τη Γη είναι άρρηκτα συνδεδεμένη με τον προσδιορισμό των προϋποθέσεων για την ύπαρξη ζωής. Το νερό σε υγρή μορφή, η εξασφάλιση μιας πηγής ενέργειας και χημικών συστατικών και η επικράτηση κατάλληλων συνθηκών για την σύνθεση οργανικών ενώσεων, οι οποίες θα παραμένουν σταθερές για αρκετό χρονικό διάστημα ώστε να μπορέσουν να εμφανιστούν και να εξελιχθούν οι οργανισμοί, αποτελούν ορισμένα θεμελιώδη κριτήρια προκειμένου να θεωρηθεί ένας πλανήτης κατοικήσιμος. Η κατοικήσιμη ζώνη, δηλαδή η απόσταση από ένα αστέρι στην οποία πρέπει να βρίσκεται ένας εξωπλανήτης ώστε να μπορεί να έχει υγρό νερό στην επιφάνειά του, αποτελεί μια επιπλέον χρήσιμη παράμετρο στην αστροβιολογία. Όσο βελτιώνονται τα εργαλεία και τα τεχνολογικά μέσα τόσο περισσότεροι πλανήτες εντοπίζονται εντός της κατοικήσιμης ζώνης που θα μπορούσαν να υποστηρίξουν τη ζωή.
Η επιβίωση των γήινων ζωντανών οργανισμών στο Διάστημα έχει επίσης απασχολήσει τους επιστήμονες. Σύμφωνα με δεδομένα από αποστολές του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος ορισμένα είδη μικροοργανισμών μπορούν να επιβιώσουν για μακρές χρονικές περιόδους στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό, εκτεθειμένα στις δύσκολες συνθήκες του διαστήματος. Για παράδειγμα τα βακτήρια Deinococcus radiodurans αποδείχθηκε ότι μπορούν να επιβιώσουν τουλάχιστον για τρία χρόνια, γεγονός που ενισχύει την άποψη ότι ζωντανοί οργανισμοί μπορούν να μεταφερθούν από τον έναν πλανήτη στον άλλο.
Η αστροβιολογία αποτελεί αδιαμφισβήτητα ένα γοργά αναπτυσσόμενο επιστημονικό πεδίο που αναμένεται να ρίξει φως σε θεμελιώδη ερωτήματα που αφορούν τη ζωή στον πλανήτη μας ή και έξω από αυτόν. Το μέλλον επιφυλάσσει, δίχως αμφιβολία, αξιοσημείωτες ανακαλύψεις στον τομέα αυτόν, οι οποίες θα επαναπροσδιορίσουν τη γνώση και την αντίληψή μας για τη ζωή και τον κόσμο γύρω μας.
Πηγές
1. www.astrobiology.nasa.gov
2. www.esa.int
3. National Academies of Sciences, E. and Medicine, An Astrobiology Strategy for the Search for Life in the Universe. 2019, Washington, DC: The National Academies Press. 188.
Εντοπισμός φωσφίνης στην ατμόσφαιρα της Αφροδίτης
Σενάρια για την ύπαρξη ζωής στον αφιλόξενο πλανήτη
Την ανακάλυψη ενός σπάνιου μορίου, της φωσφίνης, στα σύννεφα της Αφροδίτης ανακοίνωσε πρόσφατα διεθνής επιστημονική ομάδα αστροφυσικών. Το εν λόγω δύσοσμο αέριο θα μπορούσε να έχει προκύψει από άγνωστες μέχρι στιγμής φωτοχημικές και γεωχημικές αντιδράσεις που έλαβαν χώρα στην ατμόσφαιρα της Αφροδίτης. Ενθουσιασμό προκάλεσε όχι μόνο στην επιστημονική κοινότητα, αλλά και στην κοινή γνώμη, το ενδεχόμενο η παραγωγή του μορίου να οφείλεται στην ύπαρξη ζωής στον κατά τα άλλα αφιλόξενο γειτονικό μας πλανήτη, που χαρακτηρίζεται από πολύ υψηλές τιμές θερμοκρασίας και ατμοσφαιρικής πίεσης στην επιφάνειά του.
Στη Γη η φωσφίνη παράγεται στη βιομηχανία, στην παρασκευή των ημιαγωγών, και χρησιμοποιείται στην γεωργία για την απεντόμωση. Παράγεται επίσης από ορισμένα είδη βακτηρίων που ευδοκιμούν σε αναερόβιες συνθήκες. Η ανακάλυψη του συγκεκριμένου αερίου στα σύννεφα της Αφροδίτης ενισχύει τον ισχυρισμό ότι θα μπορούσαν να επιβιώσουν μικροοργανισμοί αιωρούμενοι στην ατμόσφαιρα, όπου η θερμοκρασία είναι πιο χαμηλή σε σχέση με τους 4600 C που επικρατούν στην καυτή επιφάνειά του. Ωστόσο μέρος της επιστημονικής κοινότητας παραμένει επιφυλακτικό. Η παραγωγή της φωσφίνης στο χημικό περιβάλλον που επικρατεί στα σύννεφα της Αφροδίτης και η συσσώρευσή της στις αναγραφόμενες ποσότητες από τους ερευνητές θεωρείται εξαιρετικά δύσκολη. Επομένως χρειάζεται ιδιαίτερη προσοχή στην εξαγωγή συμπερασμάτων που αφορούν την ύπαρξη ζωής, καθώς τα αποτελέσματα πρέπει να επιβεβαιωθούν ώστε να ελαχιστοποιηθεί η πιθανότητα να πρόκειται για λάθος κατά τη συλλογή και την επεξεργασία των δεδομένων από τα τηλεσκόπια. Περισσότερα στοιχεία από τηλεσκοπικές παρατηρήσεις και από διαστημικές αποστολές που πρόκειται να πραγματοποιηθούν στο εγγύς μέλλον αναμένεται να εμπλουτίσουν την γνώση μας αναφορικά με την ύπαρξη ή όχι ζωής στον γειτονικό μας πλανήτη.
Πηγές
1. Greaves, J.S., Richards, A.M.S., Bains, W. et al. Phosphine gas in the cloud decks of Venus. Nat Astron (2020).
2. www.nationalgeographic.com
