in 2015, toenmalig NASA-hoofdwetenschapper Ellen Stofan verklaarde dat, "Ik geloof dat we in het komende decennium sterke aanwijzingen zullen hebben van leven buiten de aarde en zeker bewijs in de komende 10 tot 20 jaar." Met meerdere missies gepland om vijandelijk bewijs van leven (vroeger en heden) op Mars en in het buitenste zonnestelsel te zoeken, dit lijkt nauwelijks een onrealistische beoordeling.

Maar natuurlijk, het vinden van bewijs van leven is geen gemakkelijke taak. Naast zorgen over besmetting, er zijn ook de gevaren die gepaard gaan met het werken in extreme omgevingen - die het zoeken naar leven in het zonnestelsel zeker met zich mee zal brengen. Al deze zorgen werden naar voren gebracht op een nieuwe FISO-conferentie met de titel "Towards In-Situ Sequencing for Life Detection", georganiseerd door Christopher Carr van MIT.

Carr is een onderzoekswetenschapper bij MIT's Department of Earth, Atmospheric and Planetary Sciences (EAPS) en een onderzoeksmedewerker bij de afdeling Moleculaire Biologie van het Massachusetts General Hospital. Al bijna 20 jaar, hij heeft zich toegewijd aan de studie van het leven en de zoektocht ernaar op andere planeten. Daarom is hij ook de wetenschappelijke hoofdonderzoeker (PI) van het instrument Search for Extra-Terrestrial Genomes (SETG).

Onder leiding van Dr. Maria T. Zuber – de E.A. Griswold Professor of Geophysics aan het MIT en het hoofd van EAPS – bestaat de interdisciplinaire groep achter SETG uit onderzoekers en wetenschappers van MIT, Caltech, bruine universiteit, arvard, en Claremont Biosolutions. Met steun van NASA, het SETG-team heeft gewerkt aan de ontwikkeling van een systeem dat in-situ op leven kan testen.

Introductie van de zoektocht naar buitenaards leven, Carr beschreef de basisbenadering als volgt:

"We zouden naar het leven kunnen zoeken omdat we het niet kennen. Maar ik denk dat het belangrijk is om te beginnen met het leven zoals we het kennen - om zowel de eigenschappen van het leven als de kenmerken van het leven te extraheren, en overweeg of we moeten zoeken naar het leven zoals we dat kennen, in de context van het zoeken naar leven buiten de aarde."

Naar dit doel, het SETG-team probeert gebruik te maken van recente ontwikkelingen in in-situ biologische tests om een ​​instrument te creëren dat kan worden gebruikt door robotmissies. Deze ontwikkelingen omvatten de creatie van draagbare DNA/RNA-testapparatuur zoals de MinION, evenals het Biomolecule Sequencer-onderzoek. Uitgevoerd door astronaut Kate Rubin in 2016, dit was de allereerste DNA-sequencing die plaatsvond aan boord van het internationale ruimtestation.

Voortbouwend op deze, en het komende Genes in Space-programma - waarmee ISS-bemanningen ter plaatse DNA-monsters kunnen sequensen en onderzoeken - is het SETG-team op zoek naar een instrument dat kan isoleren, detecteren, en classificeer alle op DNA of RNA gebaseerde organismen in buitenaardse omgevingen. In het proces, het zal wetenschappers in staat stellen de hypothese te testen dat het leven op Mars en andere locaties in het zonnestelsel (als het bestaat) gerelateerd is aan het leven op aarde.

Om deze hypothese te doorbreken, het is een algemeen aanvaarde theorie dat de synthese van complexe organische stoffen - waaronder nucleobasen en riboseprecursoren - vroeg in de geschiedenis van het zonnestelsel plaatsvond en plaatsvond in de zonnenevel waaruit de planeten allemaal zijn gevormd. Deze organische stoffen kunnen vervolgens door kometen en meteorieten zijn afgeleverd in meerdere potentieel bewoonbare zones tijdens de periode van het late zware bombardement.

Bekend als lithopansermia, deze theorie is een kleine draai aan het idee dat het leven door kometen door de kosmos wordt verspreid, asteroïden en planetoïden (ook bekend als panspermia). In het geval van de aarde en Mars, bewijs dat leven mogelijk verband houdt, is gedeeltelijk gebaseerd op meteorietmonsters waarvan bekend is dat ze vanaf de rode planeet naar de aarde zijn gekomen. Deze waren zelf het product van asteroïden die Mars insloegen en ejecta opwierpen dat uiteindelijk door de aarde werd gevangen.

Door locaties als Mars te onderzoeken, Europa en Enceladus, wetenschappers zullen ook een directere benadering kunnen volgen als het gaat om het zoeken naar leven. Zoals Carr uitlegde:

"Er zijn een paar hoofdbenaderingen. We kunnen een indirecte benadering kiezen, kijkend naar enkele van de recentelijk geïdentificeerde exoplaneten. En de hoop is dat met de James Webb Space Telescope en andere grondtelescopen en ruimtetelescopen, dat we in staat zullen zijn om de atmosferen van exoplaneten veel gedetailleerder in beeld te brengen dan de karakterisering van die exoplaneten tot nu toe mogelijk heeft gemaakt. En dat geeft ons high-end, het geeft de mogelijkheid om naar veel verschillende potentiële werelden te kijken. Maar het staat ons niet toe om daarheen te gaan. En we zullen alleen indirect bewijs hebben door, bijvoorbeeld, atmosferische spectra."

Mars, Europa en Enceladus bieden een directe kans om het leven te vinden, aangezien ze allemaal omstandigheden hebben aangetoond die bevorderlijk zijn voor het leven (of waren). Terwijl er voldoende bewijs is dat Mars ooit vloeibaar water op zijn oppervlak had, Europa en Enceladus hebben beide ondergrondse oceanen en hebben aangetoond dat ze geologisch actief zijn. Vandaar, elke missie naar deze werelden zou de taak hebben om op de juiste locaties te kijken om bewijs van leven te vinden.

Op Mars, Carr merkt op, dit komt neer op zoeken op plaatsen waar een waterkringloop is, en zal waarschijnlijk wat speleologie met zich meebrengen:

"Ik denk dat onze beste gok is om toegang te krijgen tot de ondergrond. En dit is erg moeilijk. We moeten boren, of anderszins toegang te krijgen tot gebieden onder het bereik van ruimtestraling die organisch materiaal zouden kunnen vernietigen. En een mogelijkheid is om naar verse inslagkraters te gaan. Deze inslagkraters kunnen materiaal blootleggen dat niet door straling is verwerkt. En misschien zou een regio waar we heen zouden willen ergens zijn waar een nieuwe inslagkrater verbinding zou kunnen maken met een dieper ondergronds netwerk - waar we toegang zouden kunnen krijgen tot materiaal dat misschien uit de ondergrond komt. Ik denk dat dat waarschijnlijk onze beste gok is om vandaag op dit moment leven op Mars te vinden. En een plaats waar we zouden kunnen kijken, zou in grotten zijn; bijvoorbeeld, een lavabuis of een ander soort grottenstelsel dat bescherming tegen UV-straling zou kunnen bieden en misschien ook enige toegang zou kunnen bieden tot diepere gebieden binnen het oppervlak van Mars."

Wat betreft 'oceaanwerelden' zoals Enceladus, op zoek naar tekenen van leven zou waarschijnlijk het verkennen van het zuidelijke poolgebied inhouden, waar in het verleden hoge waterpluimen zijn waargenomen en bestudeerd. op Europa, het zou waarschijnlijk gaan om het zoeken naar "chaosregio's", de plekken waar er interacties kunnen zijn tussen het oppervlakte-ijs en de binnenoceaan.

Het verkennen van deze omgevingen brengt natuurlijk enkele serieuze technische uitdagingen met zich mee. Voor starters, het zou de uitgebreide planetaire bescherming vereisen om ervoor te zorgen dat besmetting werd voorkomen. Deze beveiligingen zouden ook nodig zijn om ervoor te zorgen dat valse positieven werden vermeden. Niets ergers dan een DNA-stam op een ander astronomisch lichaam te ontdekken, alleen om te beseffen dat het eigenlijk een huidschilfer was die vóór de lancering in de scanner viel!

En dan zijn er nog de moeilijkheden die ontstaan ​​bij het uitvoeren van een robotmissie in een extreme omgeving. Op Mars, er is altijd het probleem van zonnestraling en stofstormen. Maar op Europa, er is het extra gevaar dat wordt gevormd door de intense magnetische omgeving van Jupiter. Het verkennen van waterpluimen afkomstig van Enceladus is ook een hele uitdaging voor een orbiter die op dat moment hoogstwaarschijnlijk langs de planeet zou vliegen.

Maar gezien het potentieel voor wetenschappelijke doorbraken, zo'n missie is de pijn en moeite zeker waard. Het zou astronomen niet alleen in staat stellen theorieën te testen over de evolutie en verspreiding van leven in ons zonnestelsel, het zou ook de ontwikkeling van cruciale technologieën voor ruimteverkenning kunnen vergemakkelijken, en resulteren in een aantal serieuze commerciële toepassingen.

Kijkend naar de toekomst, de vooruitgang in de synthetische biologie zal naar verwachting leiden tot nieuwe behandelingen voor ziekten en het vermogen om biologische weefsels in 3D te printen (ook bekend als "bioprinting"). Het zal ook helpen de menselijke gezondheid in de ruimte te waarborgen door het verlies van botdichtheid aan te pakken, spieratrofie, en verminderde orgaan- en immuunfunctie. En dan is er het vermogen om organismen te kweken die speciaal zijn ontworpen voor leven op andere planeten (kun je zeggen terraforming?)

Bovenop dat alles, de mogelijkheid om in-situ zoekopdrachten uit te voeren naar leven op andere zonneplaneten biedt wetenschappers ook de mogelijkheid om een ​​brandende vraag te beantwoorden, een waar ze al tientallen jaren mee worstelen. Kortom, is op koolstof gebaseerd leven universeel? Tot dusver, alle pogingen om deze vraag te beantwoorden waren grotendeels theoretisch en hadden betrekking op de "laaghangende fruitvariëteit" - waar we hebben gezocht naar tekenen van leven zoals we die kennen, voornamelijk indirecte methoden gebruiken.

Door voorbeelden te vinden die afkomstig zijn uit andere omgevingen dan de aarde, we zouden een aantal cruciale stappen nemen om ons voor te bereiden op het soort "close encounters" dat zich later zou kunnen voordoen.