In de afgelopen twee decennia is NASA-ruimtevaartuigen hebben potentieel bewoonbare omgevingen in het hele zonnestelsel en daarbuiten geïdentificeerd. Ruimtevaartuigen op Mars hebben bewijs gevonden dat meren en stromen ooit de planeet bedekten, beschermd door een lang vervlogen dikke atmosfeer. Bij Saturnusmaan Enceladus, het Cassini-ruimtevaartuig snoof pluimen van water die uit de ijzige schaal van Enceladus kwamen - en detecteerde chemie die lijkt op die op bepaalde plaatsen op de zeebodem van de aarde, waar zeewater chemisch reageert met steen (en waar levende wezens gedijen). De komende Europa Clipper-missie zou hetzelfde kunnen doen bij Jupiters maan Europa, waar wetenschappers meer pluimen hebben gezien. Zelfs buiten het zonnestelsel, enkele van de duizenden planeten waarvan nu bekend is dat ze om andere sterren draaien, kunnen oceanen aan het oppervlak herbergen.

De volgende stap bij het verkennen van deze omgevingen is om erachter te komen of ze echt bewoonbaar zijn - en dan op zoek te gaan naar leven. Helaas, er bestaat momenteel geen eenvoudig levensdetectie-instrument. Tenzij een camera een groeiende mat van bacteriën vastlegt op een Martiaanse rots of buitenaards plankton dat onder het ijs van Enceladus zwemt, wetenschappers moeten een reeks instrumenten en diverse gegevenssets gebruiken om te zoeken naar biosigaturen - of tekenen van leven.

Maar wat zijn die tekens? Om deze vraag te helpen beantwoorden, een team van NASA's Astrobiology Program heeft de "Ladder of Life Detection, " een gids voor onderzoekers waarbij elke sport een sleutelattribuut van het leven vertegenwoordigt. De ladder werd gepubliceerd in het tijdschrift Astrobiologie op 4 juni, 2018.

De biohandtekeningen van de ladder

"The Ladder of Life Detection somt 15 kenmerken op die de astrobiologische gemeenschap voorstelde om indicatoren van leven te vertegenwoordigen, " zei Marc Neveu, een postdoctoraal onderzoeker op het NASA-hoofdkwartier in Washington, DC en hoofdauteur van het artikel. De Ladder beschrijft ook hoe wetenschappers deze kenmerken kunnen meten en bepalen of ze echt bewijs van leven zijn.

Bijvoorbeeld, al het leven dat we kennen, vereist complexe organische moleculen en gebruikt aminozuren - twee kenmerken van de ladder.

Maar het vinden van deze moleculen betekent niet dat ze uit het leven zijn voortgekomen. "Veel van de moleculen die door het leven worden gebruikt, kunnen worden gevormd zonder leven, " zei Mary Voytek, Senior wetenschapper voor astrobiologie op het hoofdkwartier van NASA en co-auteur van papier. Bijvoorbeeld, chemische reacties op een planeet of komeet kunnen aminozuren en andere organische moleculen vormen.

Wetenschappers moeten "uitvinden, met die kanttekeningen, hoe je kunt zeggen dat waar je naar kijkt door het leven is voortgebracht, ' zei Voytek.

Een indicatie zou zijn dat doelwitmoleculen in unieke verhoudingen worden gevonden in vergelijking met de verwachte niveaus in de omgeving. "De aanwezigheid van iets dat niet voorspeld is in de omgeving is een bewijs van leven, "Zei Voytek. "Het leven duwt dingen uit evenwicht."

Bijvoorbeeld, organische moleculen van een bepaalde complexiteit (denk aan een Lego-auto versus individuele stenen die in elkaar geklikt zijn) kunnen alleen door het leven zijn gemaakt, Voytek ging verder. "Chemische complexiteit is een resultaat van biologie - het vereist energie of enzymen om het te laten gebeuren."

Andere biosignaturen zijn onder meer pigmenten, indicaties van metabolisme (bijv. afvalwarmte of door het leven uitgeademde verbindingen), of zelfs bewijs van darwinistische evolutie. De laatste kan momenteel niet worden gedetecteerd binnen de tijdschalen van een ruimtemissie, maar zou het gouden toegangsbewijs zijn om het leven te identificeren.

De omgevingscontext begrijpen

Of wetenschappers deze biosignaturen kunnen meten, op afstand of ter plaatse, is de volgende vraag, zei Voytek. Het gaat niet alleen om de prestaties van instrumenten of het vermijden van de besmetting van monsters met moleculen die van de aarde zijn meegebracht. Wetenschappers zullen ook rekening moeten houden met de omgevingscontext. Hoe kwetsbaar is het monster? Kan onze analyse het monster vernietigen? Verandert de omgeving het monster chemisch? Kan het leven de omstandigheden verdragen waar het monster vandaan kwam (zoals het aan straling blootgestelde oppervlak van Mars of de koude diepten van een oceaan onder ijs)?

De ladder geeft antwoorden voor elke biohandtekening, gebaseerd op ervaring die is opgedaan door te zoeken naar leven op Mars en in de oudste rotsen van de aarde en de meest extreme omgevingen. Zoals het blijkt, gemakkelijker te maken metingen (de onderste sporten) zijn misschien moeilijker te interpreteren dan sporten hoger op de ladder. Het beklimmen van de ladder naar het leven vereist uitdagende metingen.

Neveu benadrukte dat de sporten op de ladder niet in steen gebeiteld zijn - met meer onderzoek en discussie, elke trede van de ladder kan worden verplaatst, en er kan nog meer worden toegevoegd. Hij en zijn co-auteurs moedigen input van de astrobiologische gemeenschap aan om de ladder te verbeteren.