في عام 2015 ، قالت كبيرة العلماء في ناسا آنذاك إيلين ستوفان ، "أعتقد أننا سنحصل على مؤشرات قوية للحياة خارج الأرض في العقد القادم وأدلة مؤكدة في السنوات العشر إلى العشرين القادمة". نظرًا لقيام العديد من البعثات بالبحث في أدلة العدو عن الحياة (في الماضي والحاضر) على كوكب المريخ وفي النظام الشمسي الخارجي ، لا يبدو هذا تقييمًا غير واقعي.
ولكن بطبيعة الحال ، ليس من السهل العثور على دليل على الحياة. بالإضافة إلى المخاوف بشأن التلوث ، هناك أيضًا المخاطر التي تأتي مع التشغيل في البيئات القاسية - والتي ستشمل بالتأكيد البحث عن الحياة في النظام الشمسي. وقد أثيرت كل هذه المخاوف في مؤتمر FISO جديد بعنوان "نحو تسلسل نحو الموقع لاكتشاف الحياة" ، استضافه كريستوفر كار من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا.
كار هو عالم أبحاث في قسم علوم الأرض والغلاف الجوي والكواكب (EAPS) التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وزميل أبحاث بقسم البيولوجيا الجزيئية في مستشفى ماساتشوستس العام. منذ ما يقرب من 20 عامًا ، كرس نفسه لدراسة الحياة والبحث عنها على كواكب أخرى. ولهذا السبب فهو أيضًا باحث العلوم الرئيسي (PI) لأداة البحث عن الجينوم خارج الأرض (SETG).
بقيادة الدكتورة ماريا ت. زوبر - أستاذ الجيوفيزياء لدى E. A. Griswold في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ورئيس EAPS - تضم المجموعة متعددة التخصصات وراء SETG باحثين وعلماء من MIT و Caltech وجامعة براون و arvard و Claremont Biosolutions. بدعم من وكالة ناسا ، يعمل فريق SETG على تطوير نظام يمكنه اختبار مدى الحياة في الموقع.
قدم البحث عن الحياة خارج الأرض ، وصف كار النهج الأساسي على النحو التالي:
"يمكننا البحث عن الحياة لأننا لا نعرفها. لكن أعتقد أنه من المهم أن تبدأ من الحياة مثل نحن نعرف ذلك - لاستخراج خصائص الحياة وخصائص الحياة ، والنظر فيما إذا كان ينبغي أن نبحث عن الحياة كما نعرفها أيضًا ، في سياق البحث عن الحياة خارج الأرض. "
تحقيقا لهذه الغاية ، يسعى فريق SETG إلى الاستفادة من التطورات الأخيرة في الاختبار البيولوجي في الموقع لخلق أداة يمكن استخدامها من قبل البعثات الروبوتية. تتضمن هذه التطورات إنشاء أجهزة اختبار الحمض النووي / الحمض النووي الريبي المحمولة مثل MinION ، بالإضافة إلى تحقيق التسلسل الجزيئي الحيوي. قام بها رائد الفضاء كيت روبين في عام 2016 ، وكان هذا أول تسلسل للحمض النووي يتم على متن محطة الفضاء الدولية.
بناءً على ذلك ، وبرنامج Genes in Space القادم - الذي سيسمح لأطقم ISS بتسلسل عينات الحمض النووي في الموقع والبحث فيها - يتطلع فريق SETG إلى إنشاء أداة يمكنها عزل أي كائنات قائمة على DNA أو RNA وكشفها وتصنيفها في البيئات خارج الأرض. في هذه العملية ، سيسمح للعلماء باختبار الفرضية القائلة بأن الحياة على كوكب المريخ ومواقع أخرى في المجموعة الشمسية (إن وجدت) مرتبطة بالحياة على الأرض.
لكسر هذه الفرضية ، إنها نظرية مقبولة على نطاق واسع أن تخليق المواد العضوية المعقدة - التي تشمل القواعد النووية وسلائف الريبوز - حدث في وقت مبكر من تاريخ النظام الشمسي وحدث داخل السديم الشمسي الذي تشكلت منه جميع الكواكب. قد تكون هذه المواد العضوية قد تم تسليمها عن طريق المذنبات والنيازك إلى العديد من المناطق التي يمكن أن تكون صالحة للسكن خلال فترة القصف الثقيل المتأخر.
تُعرف هذه النظرية باسم lithopansermia ، وهي تطور طفيف على فكرة أن الحياة توزع في جميع أنحاء الكون عن طريق المذنبات والكويكبات والكواكب (المعروفة أيضًا باسم panspermia). في حالة الأرض والمريخ ، تستند الأدلة على أن الحياة قد تكون مرتبطة جزئيًا على عينات نيزك معروفة بأنها أتت إلى الأرض من الكوكب الأحمر. كانت هذه نفسها نتاج الكويكبات التي تضرب المريخ وتلتقط القذف الذي التقطته الأرض في النهاية.
من خلال استكشاف مواقع مثل المريخ ويوروبا وإنسيلادوس ، سيتمكن العلماء أيضًا من الانخراط في نهج أكثر مباشرة عندما يتعلق الأمر بالبحث عن الحياة. كما أوضح كار:
"هناك نهجان رئيسيان. يمكننا اتباع نهج غير مباشر ، بالنظر إلى بعض الكواكب الخارجية التي تم تحديدها مؤخرًا. والأمل هو أنه مع تلسكوب جيمس ويب الفضائي وغيره من التلسكوبات الأرضية والتلسكوبات الفضائية ، سنكون في وضع يمكننا من البدء بتصوير أجواء الكواكب الخارجية بتفاصيل أكبر بكثير مما سمح به وصف تلك الكواكب الخارجية ] حتى تاريخه. وهذا سيعطينا نهاية عالية ، وسيعطي القدرة على النظر في العديد من العوالم المحتملة المختلفة. لكن هذا لن يسمح لنا بالذهاب إلى هناك. ولن يكون لدينا سوى أدلة غير مباشرة من خلال أطياف الغلاف الجوي على سبيل المثال ".
يقدم كوكب المريخ ويوروبا وإنسيلادوس فرصة مباشرة للعثور على الحياة حيث أظهرت جميعها ظروفًا (أو كانت) مواتية للحياة. في حين أن هناك أدلة وافرة على أن المريخ كان يحتوي على مياه سائلة على سطحه ، فإن يوروبا وإنسيلادوس لديهما محيطات تحت سطح الأرض وأظهران دليلاً على نشاطهما الجيولوجي. وبالتالي ، سيتم تكليف أي مهمة إلى هذه العوالم بالبحث في المواقع الصحيحة لتحديد أدلة الحياة.
يلاحظ كار ، على كوكب المريخ ، أن هذا سيظهر للبحث في الأماكن التي توجد فيها دورة مياه ، ومن المحتمل أن ينطوي على القليل من التوغل:
"أعتقد أن أفضل رهان لدينا هو الوصول إلى سطح الأرض. وهذا صعب للغاية. نحتاج إلى الحفر ، أو الوصول إلى مناطق أخرى أقل من متناول إشعاع الفضاء الذي يمكن أن يدمر المواد العضوية. واحتمال واحد هو الذهاب إلى فوهات تأثير جديدة. يمكن أن تتسبب فوهات الحفر هذه في كشف المواد التي لم تتم معالجتها بالإشعاع. وربما تكون المنطقة التي قد نرغب في الذهاب إليها في مكان ما حيث يمكن لحفرة تأثير جديدة أن تتصل بشبكة أعمق تحت سطح الأرض - حيث يمكننا الوصول إلى المواد التي ربما تخرج من تحت سطح الأرض. أعتقد أن هذا ربما يكون أفضل رهان لنا لإيجاد حياة على كوكب المريخ اليوم في الوقت الحالي. ومكان واحد يمكن أن ننظر فيه سيكون داخل الكهوف. على سبيل المثال ، أنبوب الحمم أو نوع آخر من أنظمة الكهوف التي يمكن أن توفر حماية من الأشعة فوق البنفسجية وربما توفر أيضًا بعض الوصول إلى مناطق أعمق داخل سطح المريخ ".
أما بالنسبة لـ "عوالم المحيطات" مثل إنسيلادوس ، فإن البحث عن علامات الحياة من المحتمل أن ينطوي على استكشاف حول المنطقة القطبية الجنوبية حيث تم رصد أعمدة طويلة من المياه ودراستها في الماضي. في يوروبا ، من المحتمل أن يتضمن البحث عن "مناطق فوضى" ، حيث يمكن أن تكون هناك تفاعلات بين الجليد السطحي والمحيط الداخلي.
يمثل استكشاف هذه البيئات بشكل طبيعي بعض التحديات الهندسية الخطيرة. بالنسبة للمبتدئين ، فإنه يتطلب حماية كوكبية واسعة النطاق لضمان منع التلوث. وستكون عمليات الحماية هذه ضرورية أيضًا لضمان تجنب النتائج الإيجابية الكاذبة. لا شيء أسوأ من اكتشاف سلالة من الحمض النووي على جسم فلكي آخر ، فقط لإدراك أنه كان في الواقع تقشر جلد سقط في الماسح الضوئي قبل الإطلاق!
ثم هناك الصعوبات التي يفرضها تشغيل مهمة روبوتية في بيئة قاسية. على كوكب المريخ ، هناك دائمًا مشكلة الإشعاع الشمسي والعواصف الترابية. ولكن في أوروبا ، هناك خطر إضافي تفرضه البيئة المغناطيسية الشديدة للمشتري. يمثل استكشاف أعمدة المياه القادمة من إنسيلادوس أيضًا تحديًا كبيرًا بالنسبة للمدار الذي من المحتمل أن يكون قد تجاوز السرعة الكوكب في ذلك الوقت.
ولكن بالنظر إلى إمكانية تحقيق اختراقات علمية ، فإن مثل هذه المهمة تستحق الأوجاع والآلام. لن يسمح فقط لعلماء الفلك باختبار النظريات حول تطور الحياة في نظامنا الشمسي وتوزيعها ، بل يمكنه أيضًا تسهيل تطوير تقنيات استكشاف الفضاء الحاسمة ، وينتج عنه بعض التطبيقات التجارية الجادة.
بالنظر إلى المستقبل ، من المتوقع أن يؤدي التقدم في علم الأحياء التخليقي إلى علاجات جديدة للأمراض والقدرة على طباعة الأنسجة البيولوجية ثلاثية الأبعاد (المعروفة أيضًا باسم "الطباعة الحيوية"). كما سيساعد على ضمان صحة الإنسان في الفضاء من خلال معالجة فقدان كثافة العظام وضمور العضلات وتناقص العضو والوظيفة المناعية. ثم هناك القدرة على زراعة الكائنات الحية المصممة خصيصًا للحياة على الكواكب الأخرى (هل يمكنك قول التضاريس؟)
علاوة على كل ذلك ، فإن القدرة على إجراء عمليات بحث في الموقع عن الحياة على كواكب شمسية أخرى توفر أيضًا للعلماء الفرصة للإجابة على سؤال ملح ، وهو الأمر الذي كافحوا معه لعقود. باختصار ، هل الحياة القائمة على الكربون عالمية؟ حتى الآن ، كانت جميع محاولات الإجابة على هذا السؤال نظرية إلى حد كبير وتضمنت "صنف الفاكهة المنخفض المعلق" - حيث بحثنا عن علامات الحياة كما نعرفها ، باستخدام طرق غير مباشرة بشكل أساسي.
من خلال إيجاد أمثلة تأتي من بيئات أخرى غير الأرض ، سنتخذ بعض الخطوات الحاسمة نحو إعداد أنفسنا لأنواع "اللقاءات القريبة" التي يمكن أن تحدث على الطريق.
