Ίσως είμαστε μόνοι στο σύμπαν

29 07 2011

Οι επιστήμονες που ασχολούνται με την αναζήτηση εξωγήινης νοημοσύνης (SETI) εργάζονται με την υπόθεση ότι υπάρχει εκεί έξω ευφυής ζωή που μπορεί να βρεθεί. Μια νέα ανάλυση όμως μπορεί να συντρίψει την αισιοδοξία τους.

alien-planet

Για να υπολογίσουν την πιθανότητα ότι θα κάνουν ραδιοφωνική επικοινωνία με εξωγήινους, οι επιστήμονες του SETI χρησιμοποιούν αυτό που είναι γνωστό ως η Εξίσωση Drake. Διατυπώθηκε στη δεκαετία του 1960 από τον Frank Drake του Ινστιτούτου SETI στην Καλιφόρνια, και προσεγγίζει τον αριθμό των πολιτισμών στον γαλαξία μας που μπορούν να έρθουν σε ραδιοφωνική επικοινωνία ανά πάσα στιγμή, κάνοντας έναν πολλαπλασιασμό από διάφορους παράγοντες: τον αριθμό των αστεριών, το κλάσμα αυτών που έχουν πλανήτες, το κλάσμα από εκείνους που είναι κατοικήσιμοι, η πιθανότητα της ζωής που προκύπτει σε τέτοιους πλανήτες, το πόσο πιθανή είναι η ευφυής ζωή και ούτω καθεξής.

Οι τιμές σχεδόν όλων αυτών των παραγόντων είναι πολύ υποθετικές. Παρ ‘όλα αυτά, ο Drake και άλλοι επιστήμονες έχουν συνδεθεί με τον καλύτερες εικασίες τους, και εκτιμούν ότι υπάρχουν περίπου 10.000 πολιτισμοί εξελιγμένοι στον Γαλαξία μας σήμερα που μας στέλνουν σήματα – ένας αριθμός που έχει οδηγήσει ορισμένους επιστήμονες να προβλέψουν ότι θα ανιχνεύσουν ξένα σήματα εντός των δύο προσεχών δεκαετιών.

Η αισιοδοξία τους στηρίζεται σε ένα από τα στοιχεία και συγκεκριμένα: στην εξίσωση του Drake, η πιθανότητα του να προκύψει η ζωή σε κατάλληλα κατοικήσιμους πλανήτες (αυτούς με νερό, βραχώδεις επιφάνειες και ατμόσφαιρες), σχεδόν πάντα θεωρείται ότι είναι 100 τοις εκατό. Με αυτή τη συλλογιστική, οι ίδιοι θεμελιώδεις νόμοι ισχύουν για ολόκληρο το σύμπαν, και επειδή αυτοί οι νόμοι που προκάλεσαν τη γένεση της ζωής πάνω στη Γη – και σχετικά νωρίς στην ιστορία της σε αυτή – αυτοί πρέπει να αναπαράγουν πολύ εύκολα μια νοήμων ζωή εκεί πάνω. Κι όπως το έθεσε ένας Ρώσος αστροβιολόγος, ο Andrei Finkelstein, σε μια πρόσφατη συνέντευξη τύπου του SETI, «η γένεση της ζωής είναι τόσο αναπόφευκτη όπως ο σχηματισμός των ατόμων.»

Όμως σε μια νέα δημοσίευση ο αστροφυσικός David Spiegel στο Πανεπιστήμιο του Πρίνστον μαζί με τον φυσικό Edwin Turner στο Πανεπιστήμιο του Τόκιο, υποστηρίζουν ότι αυτή η σκέψη είναι εντελώς λανθασμένη. Χρησιμοποιώντας μια στατιστική μέθοδο που ονομάζεται Μπεϋζιανή λογική (Bayesian), ισχυρίζονται ότι η ζωή εδώ στη Γη ή θα μπορούσε να είναι συνηθισμένη ή θα μπορούσε να είναι και εξαιρετικά σπάνια – δεν υπάρχει κανένας λόγος να προτιμήσει κανείς ένα βιαστικό συμπέρασμα πάνω σε αυτό το ζήτημα. Με τη νέα τους ανάλυση, οι Spiegel και Turner λένε ότι έσβησαν τον παράγοντα Drake για τον οποίο οι επιστήμονες αισθάνονταν σίγουρο, για να το αντικαταστήσουν με ένα ερωτηματικό.

Στατιστικά του Σύμπαντος

Σύμφωνα με τις στατιστικές υπάρχουν 100 δισεκατομμύρια γαλαξίες στο γνωστό παρατηρούμενο σύμπαν, με 50 δισεκατομμύρια περίπου πλανήτες μόνο στον Γαλαξία μας. Από αυτούς οι 500.000.000  πλανήτες προβλέπεται να είναι στην κατοικήσιμη ζώνη. Ή για να το πούμε αλλιώς σε όλο το σύμπαν θα υπάρχουν 50.000.000.000.000.000.000 κατοικήσιμοι πλανήτες! 

Η εικόνα που λήφθηκε από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble δείχνει μια περιοχή όπου σχηματίζονται ακόμη και σήμερα αστέρια. Πρόκειται για το νεφέλωμα NGC 604 στο γαλαξία M33. Ο σχηματισμός των αστεριών ήταν, και είναι ακόμα, ένα από τα μόνα συστατικά της εξίσωσης του Drake για το οποίο υπάρχουν διαθέσιμα εμπειρικά στοιχεία.

Ενώ είναι αλήθεια ότι η ζωή ξεκίνησε γρήγορα στη Γη (μέσα στις πρώτες μερικές εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια του πλανήτη), οι ερευνητές επισημαίνουν ότι αν δεν είχε γίνει έτσι, δεν θα υπήρχε αρκετός χρόνος για να αναπτυχθεί η νοήμον ζωή – οι άνθρωποι δηλαδή – και να έχει εξελιχθεί . Έτσι, στην πραγματικότητα, είμαστε προκατειλημμένοι. Χρειάστηκαν τουλάχιστον 3,5 δισεκατομμυρίων χρόνια ώστε η ευφυής ζωή να εξελιχθεί στη Γη, και ο μόνος λόγος που είμαστε σε θέση να εξετάσουμε την πιθανότητα της ζωής σήμερα είναι ότι η εξέλιξή της έγινε δυνατή μόνο και μόνο επειδή ξεκίνησε νωρίς. Αυτή η απαιτούμενη καλή τύχη είναι εντελώς ανεξάρτητη από την πραγματική πιθανότητα να αναδυθεί η ζωή σε ένα κατοικήσιμο πλανήτη.

«Παρά το γεγονός ότι η ζωή ξεκίνησε σε αυτό τον πλανήτη αρκετά σύντομα αφότου η Γη έγινε κατοικήσιμη, το γεγονός αυτό είναι μια αυθαίρετα σπάνια περίπτωση στο Σύμπαν», γράφουν οι επιστήμονες, που αποδεικνύουν αυτή τη δήλωση με μαθηματικό τρόπο.

Το αποτέλεσμα τους δεν σημαίνει ότι είμαστε μόνοι – μόνο που δεν υπάρχει κανένας λόγος να σκεφτόμαστε διαφορετικά. «Ένας  Μπεϋζιανός λάτρης της εξωγήινης ζωής θα πρέπει να ενθαρρύνεται σημαντικά από την ταχεία εμφάνιση της ζωής στην πρώιμη Γη, αλλά δεν μπορεί να είναι κανείς και πολύ σίγουρος για τον ίδιο λόγο σε άλλα μέρη», συμπεραίνουν οι συγγραφείς. Η ίδια η ύπαρξή μας σημαίνει πολύ λίγα πράγματα για το πόσες άλλες φορές έχει προκύψει η ζωή .

Κάποια δεδομένα θα κάνουν όλη τη διαφορά στο πρόβλημα, λένε οι ερευνητές. Αν η ζωή έχει διαπιστωθεί ότι προέκυψε ανεξάρτητα στον Άρη, τότε οι επιστήμονες θα είναι σε πολύ καλύτερη θέση να επιβεβαιώσουν ότι, υπό τις κατάλληλες συνθήκες, η γένεση της ζωής είναι αναπόφευκτη.

Πηγή: http://www.physics4u.gr/blog/?p=3754





Είμαστε μόνοι στο σύμπαν;

26 07 2011

Έχετε ποτέ κοιτάξει ψηλά στο νυχτερινό ουρανό και να αναρωτηθείτε αν κάποιος, ή κάτι, σας κοιτάζει από εκεί ψηλά; Αν ίσως κάπου εκεί έξω υπάρχει μια μυστηριώδης σπίθα, αυτή που ονομάζουμε ζωή;

human-space-universe-cosmos

Διαισθητικά, αισθάνεστε ότι δεν μπορούμε να είμαστε μόνοι. Για κάθε ένα από τα 2.000 αστέρια που μπορείτε να δείτε με γυμνό μάτι, υπάρχουν άλλα 50 εκατομμύρια στο Γαλαξία μας, που είναι ένας από τους 100 δισεκατομμύρια γαλαξίες. Με άλλα λόγια, το μητρικό μας αστέρι είναι ένα από από 10.000 δισεκατομμύρια δισεκατομμυρίων που βρίσκονται στο σύμπαν. Μήπως υπάρχει και μια άλλη μπλε κουκίδα εκεί έξω – ένα σπίτι για την ευφυή ζωή όπως το δικό μας; Είναι μια απλή σκέψη, που δεν ξέρουμε.

Ένας τρόπος για να υπολογιστεί ο αριθμός των ευφυών πολιτισμών επινοήθηκε από τον αστρονόμο Frank Drake. Η διάσημη εξίσωση του λαμβάνει υπόψη το ρυθμό σχηματισμού των άστρων, το κλάσμα των άστρων με πλανήτες και την πιθανότητα να προκύψει ζωή, μια νοήμον ζωή, καθώς και ευφυή πλάσματα που μπορούν να επικοινωνούν μαζί μας.

Μπορούμε τώρα να βάλουμε αριθμούς σε μερικούς από τους παράγοντες αυτούς. Γνωρίζουμε ότι περίπου 20 αστέρια γεννιούνται στο Γαλαξία μας κάθε χρόνο και έχουμε εντοπίσει περισσότερους από 560 εξωπλανήτες γύρω από άλλα άστρα, εκτός από τον ήλιο. Περίπου το ένα τέταρτο αυτών των άστρων έχει έναν πλανήτη παρόμοιο σε μάζα με τη Γη.

Όμως, η εκτίμηση για τους βιολογικούς παράγοντες είναι κάτι περισσότερο από εικασία. Γνωρίζουμε ότι η ζωή είναι απίστευτα ευπροσάρμοστη από τη στιγμή που θα προκύψει, όχι όμως και πόσο καλό θα είναι το ξεκίνημα στην πρώτη θέση του.

Μοναδικός πλανήτης

Μερικοί αστρονόμοι πιστεύουν ότι η ζωή είναι σχεδόν αναπόφευκτη σε κάθε κατοικήσιμο πλανήτη. Άλλοι υποψιάζονται ότι απλή ζωής είναι συνηθισμένη, αλλά η ευφυής ζωή εξαιρετικά σπάνια. Άλλοι πιστεύουν ότι ο πλανήτης μας είναι μοναδικός. «Η ζωή μπορεί ή δεν μπορεί να σχηματιστεί εύκολα», λέει ο φυσικός Paul Davies του Πολιτειακού Πανεπιστημίου της Αριζόνα στο Tempe. «Είμαστε εντελώς στο σκοτάδι.»

Αυτά για τις εξισώσεις. Τι γίνεται όμως με τα αποδεικτικά στοιχεία; Η ανακάλυψη ζωής στον Άρη κατά πάσα πιθανότητα δεν θα βοηθήσει, καθώς θα ήταν πολύ πιθανό να μοιράζονται την καταγωγή του με τη γήινη. «Οι συγκρούσεις μεταφέρουν αναμφίβολα μικροοργανισμούς πέρα δώθε”, λέει ο Davies. «Ο Άρης και η Γη δεν είναι ανεξάρτητα οικοσυστήματα.» Η ανακάλυψη φυσικά ζωής στον Τιτάνα θα είναι πιο αποκαλυπτική. Ο Τιτάνας είναι το μόνο άλλο μέρος του ηλιακού μας συστήματος με υγρό στην επιφάνειά του – αν και είναι λίμνες αιθανίου. «Αρχίζουμε να πιστεύουμε ότι αν υπάρχει ζωή στον Τιτάνα θα είχε μια ξεχωριστή καταγωγή», ΄τονίζει ο Dirk Schulze-Makuch στο Πολιτειακό Πανεπιστήμιο Ουάσιγκτον. «Αν μπορούμε να βρούμε εκεί μια ξεχωριστή καταγωγή τότε μπορούμε να πούμε με βεβαιότητα: “Εντάξει, υπάρχει πολλή ζωή στο σύμπαν «.

Η ανακάλυψη εξωγήινων μικροβίων στο ηλιακό μας σύστημα θα ήταν κάποιου είδους απόδειξη ότι δεν είμαστε μόνοι μας, αλλά αυτό που πραγματικά θέλουμε να γνωρίζουμε είναι αν υπάρχει μια άλλη νοήμων ζωή εκεί έξω. Εδώ και 50 χρόνια οι αστρονόμοι έχουν σάρωσε τον ουρανό με ραδιοτηλεσκόπια για οποιοδήποτε υπαινιγμό ενός τυχόν μηνύματος. Μέχρι στιγμής όμως δεν έχουμε βρει τίποτα.

Αλλά αυτό δεν σημαίνει ότι οι ET δεν βρίσκονται εκεί έξω. Απλά ίσως να μην γνωρίζουν ότι είμαστε εδώ. Το μόνο αποδεικτικό στοιχείο της ύπαρξής μας, που φτάνει πέρα ​​από το ηλιακό σύστημα είναι τα ραδιοφωνικά σήματα και το φως από τις πόλεις μας. «Είχαμε μια μετάδοση ισχυρών ραδιοκυμάτων από το δεύτερο παγκόσμιο πόλεμο”, λέει ο Seth Shostak του Ινστιτούτου SETI στην Καλιφόρνια. Έτσι, αυτά τα σήματα θα έχουν ταξιδέψει σε απόσταση 70 ετών φωτός στο διάστημα, μια σταγόνα στον ωκεανό. Εάν ο Γαλαξίας ήταν το μέγεθος του Λονδίνου και η Γη ήταν στη βάση της στήλης του Νέλσον, τα ραδιοσήματα μας θα εξακολουθούν να μην έχουν αφήσει την πλατεία Τραφάλγκαρ.

«Είναι πιθανώς ασφαλές να ειπωθεί ότι ακόμη και αν ο τοπικός μας γαλαξίας είναι γεμάτος με εξωγήινους, κανένας από αυτούς δεν θα γνωρίζει ότι ο Homo sapiens είναι εδώ», τονίζει ο Shostak. Αυτό λειτουργεί και αντίστροφα. Δεδομένου του μεγέθους του σύμπαντος και της ταχύτητας του φωτός, τα περισσότερα αστέρια και οι πλανήτες είναι απλά εκτός εμβέλειας.

Είναι επίσης πιθανό ότι η εξωγήινη ευφυής ζωή να χωρίζεται από εμάς από πολύ χρόνο. Γιατί γνωρίζουμε ότι η ανθρώπινη νοημοσύνη υπάρχει για ένα ασήμαντο μέρος της ιστορίας της Γης και μπορεί να είναι μόνο μια φευγαλέα φάση. Έτσι, μπορεί να είναι πολύ τραβηγμένο να ελπίζουμε ότι ένας κοντινός μας εξωπλανήτης όχι μόνο φιλοξενεί ευφυή ζωή, αλλά αυτή υπάρχει ταυτόχρονα με μας τώρα.

Αλλά ας πούμε ότι ήρθαμε σε επαφή με εξωγήινους. Πώς θα αντιδράσουμε εμείς; Η NASA έχει καταστρώσει κάποια σχέδια, και οι περισσότερες θρησκείες ισχυρίζονται ότι θα είναι σε θέση να απορροφήσει αυτή την ιδέα, αλλά η ουσία είναι ότι δεν θα ξέρουμε τίποτα μέχρι να συμβεί.

Το πιο πιθανό είναι ότι δεν πρόκειται ποτέ να την μάθουμε. Ακόμα κι αν η Γη δεν είναι ο μόνος πλανήτης με έξυπνη ζωή, φαίνεται ότι είμαστε προορισμένοι να ζήσουμε ολόκληρη την ζωή μας σαν να ήταν – αλλά με μια διαρκή αίσθηση ότι δεν μπορεί να είναι. Κάτι σαν μια υπαρξιακή αβεβαιότητα.

Πηγή: http://www.physics4u.gr/blog/?p=3747





Τι είναι ζωή;

15 07 2009

Πηγή: Το Βήμα,  Κυριακή 7 Ιανουαρίου 2007

ROBERT HAZEN 

Καμία ανθρώπινη ανακάλυψη δεν θα έχει τόσο σημαντικές συνέπειες όσο το να ανακαλύψουμε αυτό που στον τομέα μας είναι γνωστό ως μια «δεύτερη γένεση» – μια πηγή ζωής διαφορετική από αυτήν που υπάρχει στη Γη. Διαθέτοντας προς το παρόν μόνο ένα δείγμα έμβιου κόσμου – τον δικό μας – το ενδεχόμενο η Γη να είναι μοναδική και εμείς να είμαστε απόλυτα μόνοι στο Σύμπαν παραμένει πιθανό. Αν όμως ανακαλύψουμε μια δεύτερη γένεση στον κοντινό μας κοσμικό χώρο, τότε θα ξέρουμε ότι η ζωή είναι μια οικουμενική επιταγή. Η μη αποδεδειγμένη πεποίθηση ότι το Σύμπαν είναι γεμάτο ζωή οδηγεί πολλούς από εμάς στον εκκολαπτόμενο τομέα της αστροβιολογίας – την οποία κάποιος ευφυολόγος έχει περιγράψει ως τη «μόνη επιστήμη χωρίς αντικείμενο».

Οι βιολόγοι που ασχολούνται με τη Γη είναι εξαιρετικά ικανοί στο να ανακαλύπτουν τη ζωή. Ενα μεμονωμένο κύτταρο, ένα ψήγμα DNA, ακόμη και ένα παράξενο σύμπλεγμα μορίων βασισμένων στον άνθρακα μπορεί να αποδείξει ξεκάθαρα την ύπαρξη ζωντανών οργανισμών. Αυτά όμως είναι δείγματα της γήινης ζωής. Πώς μπορούμε να ξέρουμε ότι η ζωή σε άλλα μέρη δεν είναι διαφορετική, βασισμένη σε μιαν εντελώς ξένη προς εμάς, εξωγήινη ανατομία και βιοχημεία; Αντίθετα με τον δικαστή Πίτερ Στιούαρτ, ο οποίος στην απόφασή του περί προσβολής των ηθών στο Ανώτατο Δικαστήριο το 1964 είχε καυχηθεί, αναφερόμενος στο πορνογραφικό υλικό, «ξέρω να το αναγνωρίζω μόλις το δω», νομίζω ότι είναι πολύ πιθανόν να μην αναγνωρίσουμε την εξωγήινη ζωή όταν τη δούμε. Τι είναι λοιπόν ακριβώς η ζωή και πώς μπορούμε να την ανιχνεύσουμε;

Οι ειδικοί δίνουν ιδιαίτερη σημασία στους ορισμούς, γι’ αυτό και συνέρχονται σε συνέδρια προκειμένου να συζητήσουν επ’ αυτού του θέματος. Μια πρόσφατη τέτοια συνάντηση με τον τίτλο «Τι είναι ζωή;» προσείλκυσε εκατοντάδες επιστήμονες, φιλοσόφους και θεολόγους. Η διάσταση των απόψεων ήταν τεράστια, αλλά οι πιο έντονες διαμάχες σημειώθηκαν μέσα στους ίδιους τους κόλπους των επιστημόνων. Ενας βετεράνος ειδικός στα μόρια των λιπιδίων υποστήριξε ότι η ζωή ξεκίνησε με την πρώτη ημιδιαπερατή λιπιδική μεμβράνη. Μια εξίσου αξιοσέβαστη αυθεντία στα ζητήματα του μεταβολισμού αντιπαρέθεσε την άποψη ότι η ζωή άρχισε με τον πρώτο αυτοσυντηρούμενο μεταβολικό κύκλο. Το αντίθετο, ισχυρίστηκαν αρκετοί μοριακοί βιολόγοι, η πρώτη έμβια οντότητα θα πρέπει να ήταν ένα γενετικό σύστημα παρόμοιο με το RNA το οποίο μετέφερε και αναπαρήγε βιολογικές πληροφορίες. Ενας μεταλλειολόγος έφθασε να προτείνει την απόλυτα μειοψηφική άποψη ότι η ζωή δεν ξεκίνησε ως οργανική οντότητα αλλά ως αυταναπαραγόμενο ορυκτό.

Αυτή η χωρίς λύση διαμάχη θυμίζει την κλασική ιστορία των τυφλών και του ελέφαντα. Οταν τους ζήτησαν να περιγράψουν το ζώο, η άποψη του καθενός ήταν διαφορετική, ανάλογα με το ποιο χαρακτηριστικό μπόρεσε να αγγίξει – τη λεπτή, σαν σχοινί ουρά, τα δυνατά, σαν κορμούς δέντρων πόδια, τη στριφογυριστή, φιδίσια προβοσκίδα και ούτω καθ’ εξής. Ολες οι εκδοχές ήταν λάθος, όλες τους όμως διέθεταν ένα στοιχείο της – πιο σύνθετης – ελεφάντειας αλήθειας. Ισως οι διαφορετικές απόψεις γύρω από το τι αποτελεί τη ζωή είναι και αυτές απλώς τμήματα της πιο σύνθετης αλήθειας της ταυτότητας και της προέλευσης της ζωής.

Η επιστήμη δεν είναι ο μόνος τομέας ο οποίος ταλανίζεται από το ερώτημα «τι είναι ζωή;». Οι ειδικοί της βιοηθικής και οι θεολόγοι το συζητούν σε σχέση με την έναρξη της ανθρώπινης ζωής: πότε αρχίζει η ζωή; τη στιγμή της σύλληψης, όταν ο εγκέφαλος του εμβρύου έχει τις πρώτες αντιδράσεις ή όταν η καρδιά του αρχίζει να χτυπά; Στο άλλο άκρο της ανθρώπινης διαδρομής, γιατροί και δικηγόροι απαιτούν έναν ορισμό της ζωής προκειμένου να αντιμετωπίσουν δεοντολογικά τους εγκεφαλικά νεκρούς ασθενείς.

Οι επιστημονικές προσπάθειες ορισμού της ζωής δεν είναι τόσο ηθικά πολύπλοκες και συναισθηματικά φορτισμένες, αλλά η έλλειψη επιστημονικής συμφωνίας αποτελεί ένα εμφανές πρόβλημα. Είναι δύσκολο να είναι κανείς βέβαιος ότι έχει ανακαλύψει τη ζωή σε άλλους κόσμους – ή ότι έχει συναγάγει τη διαδικασία της προέλευσής της στη Γη – όταν δεν μπορεί να ορίσει τι είναι. Παρά τις εργασίες γενεών και εκατοντάδων χιλιάδων βιολόγων, παρά τις αναρίθμητες μελέτες επί ζωντανών οργανισμών σε κάθε κλίμακα, ένας γενικός ορισμός ο οποίος διακρίνει κάθε νοητό ζωντανό αντικείμενο από τις μυριάδες μη ζωντανά εξακολουθεί να μας διαφεύγει.

Οι επιστήμονες που μελετούν τη ζωή επιθυμούν έναν σαφή ορισμό και υιοθετούν δύο συμπληρωματικές προσεγγίσεις στις προσπάθειές τους να ξεχωρίσουν το έμβιο από το μη έμβιο. Πολλοί ακολουθούν τη λεγομένη «από επάνω προς τα κάτω» προσέγγιση. Ερευνούν εξονυχιστικά κάθε πλευρά των ζωντανών οργανισμών και των απολιθωμάτων για να εντοπίσουν χαρακτηριστικά των πλέον πρωτόγονων οντοτήτων που υπήρξαν ή εξακολουθούν να είναι ζωντανές. Η στρατηγική αυτή είναι ωστόσο περιορισμένη, επειδή όλες οι γνωστές μορφές ζωής, είτε ζωντανές είτε απολιθωμένες, βασίζονται στα εξελιγμένα κύτταρα που περιέχουν DNA και πρωτεΐνες. Κάθε ορισμός της ζωής που βασίζεται στην από επάνω προς τα κάτω έρευνα είναι επομένως κοντόφθαλμος.

Αντιθέτως, μια μικρή στρατιά ερευνητών ακολουθεί τη λεγομένη «από κάτω προς τα επάνω» προσέγγιση. Πραγματοποιούν πειράματα για να μιμηθούν τη χημεία που επικρατούσε στα παλαιά περιβάλλοντα της Γης. Στόχος τους είναι κάποτε να μπορέσουν να δημιουργήσουν εξαρχής ένα ζωντανό χημικό σύστημα στο εργαστήριο – γεγονός το οποίο θα μπορούσε να διαφωτίσει τη μετάβαση από τη μη ζωή στη ζωή. Οι έρευνες αυτού του είδους οδηγούν σε μια διασκεδαστική σειρά απόψεων, επειδή κάθε επιστήμονας τείνει να ορίζει τη ζωή με τους όρους της ειδικότητας που έχει επιλέξει – κυτταρικές μεμβράνες, μεταβολικοί κύκλοι, RNA, ιοί, ακόμη και τεχνητή νοημοσύνη βασισμένη στο πυρίτιο, όλα έχουν τους ένθερμους υποστηρικτές τους.

Σε αυτό το συνονθύλευμα, οι φιλόσοφοι και οι θεολόγοι εισάγουν μια πιο αφηρημένη άποψη και μιλούν για μια σειρά φαινόμενα που θα μπορούσε να πει κανείς ότι είναι ζωντανά – τη ζωή των ρομπότ και των ηλεκτρονικών υπολογιστών, ακόμη και για ένα Internet που έχει συνείδηση της ατομικότητάς του. Ολες αυτές οι συζητήσεις μπορεί να ακούγονται σαν επιστημονική φαντασία, ο ορισμός της ζωής δεν είναι όμως μια άσκοπη ενασχόληση. Στο κάτω κάτω, αν η NASA πρόκειται να διερευνήσει την ύπαρξη ζωής σε άλλους κόσμους, ένας ξεκάθαρος ορισμός είναι απαραίτητος για τον σχεδιασμό των μελλοντικών αποστολών.

Οι επιστήμονες διαπρέπουν σε πολλά πράγματα, αλλά ο συμβιβασμός δεν περιλαμβάνεται πάντοτε σε αυτά. Παρ’ όλα αυτά ο Τζέραλντ Τζόις του Ερευνητικού Ινστιτούτου Σκριπ, ο οποίος συντόνισε ένα πάνελ της NASA με θέμα την εξωβιολογία, προσπάθησε να επιτύχει μια συμβιβαστική λύση προτείνοντας ως «ορισμό εργασίας» της ζωής για το πλαίσιο των διαστημικών εξερευνήσεων έναν από αυτούς που περιλαμβάνονται στον κατάλογο του Λαχάβ: «ζωή είναι ένα αυτοσυντηρούμενο χημικό σύστημα ικανό να υποστεί τη δαρβινική εξέλιξη».

Αυτή η συνοπτική φράση συνδυάζει τρία διαφορετικά χαρακτηριστικά: Πρώτον, κάθε μορφή ζωής πρέπει να αποτελεί ένα χημικό σύστημα. Επομένως τα προγράμματα των ηλεκτρονικών υπολογιστών, τα ρομπότ ή άλλες ηλεκτρονικές οντότητες δεν είναι ζωντανά. Η ζωή επίσης αναπτύσσεται και συντηρείται συγκεντρώνοντας ενέργεια και άτομα από το περιβάλλον της – το ουσιαστικό στοιχείο του μεταβολισμού. Τέλος, οι ζωντανές οντότητες πρέπει να επιδεικνύουν ποικιλία. Η φυσική επιλογή των πιο ισχυρών ατόμων αναπόφευκτα οδηγεί στην εξέλιξη και στην εμφάνιση πιο σύνθετων οντοτήτων. Ο ορισμός της NASA είναι ίσως ο πιο γενικός, χρήσιμος και συνοπτικός στον οποίο μπορούμε να καταλήξουμε – τουλάχιστον έως ότου ανακαλύψουμε περισσότερα σχετικά με το τι υπάρχει πραγματικά εκεί έξω.

Με όπλο έναν τέτοιο ορισμό μπορούμε να φανταστούμε ότι η πρώτη ζωή στον πλανήτη μας ίσως ήταν απείρως διαφορετική από οτιδήποτε γνωρίζουμε σήμερα. Πολλοί ειδικοί υποπτεύονται ότι η πρώτη έμβια οντότητα δεν ήταν ένα μεμονωμένο κύτταρο όπως το γνωρίζουμε, γιατί ακόμη και το απλούστερο κύτταρο διαθέτει εκπληκτική πολυπλοκότητα. Αυτή η πρώτη μορφή ζωής μάλλον δεν χρησιμοποιούσε το DNA – δεδομένης της πολυπλοκότητας του γενετικού κώδικα – ούτε βασιζόταν απαραίτητα στις πρωτεΐνες, το βασικό εργαλείο της κυτταρικής ζωής.

Ως γεωλόγου εκπαιδευμένου στη συμπεριφορά των πετρωμάτων, η αγαπημένη μου υπόθεση είναι ότι η πρώτη οντότητα που θα ταίριαζε στον δοκιμαστικό ορισμό της NASA ίσως ήταν ένα κυτταρικό στρώμα επικάλυψης στην επιφάνεια πετρωμάτων. Μια τέτοια «επίπεδη ζωή» θα πρέπει να αναπτυσσόταν σε πάχος μόλις ελάχιστων νανομέτρων, εκμεταλλευόμενη πλούσιες σε ενέργεια ορυκτές επιφάνειες ενώ απλωνόταν σαν λειχήνα από το ένα πέτρωμα στο άλλο. Αν μια τέτοια μορφή ζωής εξακολουθεί να υπάρχει στη Γη σήμερα, αλλά δεν έχει DNA ή πρωτεΐνες, πώς θα την αναγνωρίσουμε;

Παρ’ όλες τις καλές προθέσεις, οι προσπάθειες ορισμού της ζωής ίσως είναι καταδικασμένες στην αποτυχία για τον απλό λόγο ότι η μετάβαση από τον μη έμβιο στον έμβιο κόσμο ήταν εγγενώς σταδιακή. Ο γάλλος ανθρωπολόγος Κλοντ Λεβί-Στρος, ο οποίος διερεύνησε τις μυθολογίες πολλών πολιτισμών, είχε διαπιστώσει μια βαθιά τάση των ανθρώπων να συμπτύσσουν τις σύνθετες καταστάσεις σε υπεραπλουστευμένες διχοτομήσεις: φίλος και εχθρός, παράδεισος και κόλαση, καλό και κακό. Η ιστορία της επιστήμης αποκαλύπτει ότι οι επιστήμονες δεν ξεφεύγουν από αυτή τη λογική. Τον 18ο αιώνα οι Ποσειδώνιοι, οι οποίοι υποστήριζαν την υδάτινη προέλευση των πετρωμάτων, αντιπαρατέθηκαν με τους Πλουτώνιους, η οποία θεωρούσαν γενεσιουργό αιτία τους τη φωτιά. Και οι δύο, όπως αποκαλύφθηκε, είχαν σε γενικές γραμμές δίκιο. Μια εξίσου εριστική και τελικά παραπλανητική διχοτόμηση είχε σημειωθεί τον 18ο αιώνα ανάμεσα σε εκείνους που υποστήριζαν ότι η γεωλογική ιστορία της Γης ήταν σύντομη και καταστροφική και σε εκείνους που έλεγαν ότι οι γεωλογικές διαδικασίες είναι σταδιακές και συνεχιζόμενες. Πιο πρόσφατα, οι άλλοτε δογματικές διχοτομήσεις ανάμεσα σε φυτά και ζώα ή μονοκύτταρους και πολυκύτταρους οργανισμούς έχουν αρχίσει να θολώνουν. 

Οποιαδήποτε προσπάθεια διατύπωσης μιας απόλυτης διάκρισης ανάμεσα σε ζωή και μη ζωή αποτελεί μιαν εξίσου εσφαλμένη διχοτόμηση. Το πρώτο κύτταρο δεν εμφανίστηκε έτσι ξαφνικά, πλήρως σχηματισμένο. Είναι πιθανότερο η ζωή να προέκυψε μέσω μιας αλληλουχίας γεγονότων – διαφορετικές διαδικασίες οργανικής σύνθεσης ακολουθούμενες από μοριακή επιλογή, συγκέντρωση, εγκλωβισμό και οργάνωση σε διάφορες μοριακές δομές. Η εμφάνιση αυτοπολλαπλασιαζόμενων μορίων αυξανόμενης πολυπλοκότητας και μεταλλαξιμότητας οδήγησε στη μοριακή εξέλιξη μέσω της διαδικασίας της φυσικής επιλογής, με κινητήρια δύναμη τον ανταγωνισμό για τις περιορισμένες πρώτες ύλες.

Το τεράστιο χάσμα που φαίνεται να υπάρχει σήμερα ανάμεσα στη μη ζωή και στη ζωή αποκρύπτει το γεγονός ότι η χημική εξέλιξη της ζωής συντελέστηκε σε αυτή τη βήμα προς βήμα αλληλουχία διαδοχικά περισσότερο σύνθετων σταδίων. Οταν εμφανίστηκαν τα κύτταρα, γρήγορα κατέφαγαν κυριολεκτικά όλα τα ίχνη των προγενέστερων σταδίων της χημικής εξέλιξης. Η «πρωτοζωή», μια πλούσια πηγή τροφής, εξαφανίστηκε από την αδηφάγο κυτταρική ζωή. Η πρόκληση για μας, λοιπόν, αντί να ορίσουμε τη ζωή με απόλυτους όρους, είναι να βρούμε μια προοδευτική ιεραρχία στα βήματα που οδήγησαν από μια προβιοτική Γη πλούσια σε οργανικά μόρια στην κυτταρική ζωή. Η φύση και η αλληλουχία αυτών των βημάτων μπορεί να ποικίλλουν στα διαφορετικά περιβάλλοντα και ίσως να μη μάθουμε ποτέ την ακριβή αλληλουχία – ή τις αλληλουχίες – που συντελέστηκε στη Γη. Πολλοί ωστόσο από εμάς υποπτεύονται ότι το χημικό μονοπάτι έχει μια παρόμοια, ανεπίσχετη κατεύθυνση σε οποιονδήποτε κατοικήσιμο πλανήτη ή δορυφόρο.

Το σενάριο των διαδοχικών βημάτων πρέπει να καθοδηγεί τις προσπάθειες για τον ορισμό της ζωής. Ο εντοπισμός του ακριβούς σημείου στο οποίο ένα τέτοιο σύστημα σταδιακά αυξανόμενης πολυπλοκότητας γίνεται «ζωντανό» είναι εγγενώς αυθαίρετος. Το «τι είναι ζωή;» γίνεται λοιπόν εννοιολογικό ερώτημα. Η φύση διαθέτει μια πλούσια ποικιλία σύνθετων χημικών συστημάτων και οι επιστήμονες μαθαίνουν όλο και περισσότερο να κατασκευάζουν τέτοια συστήματα στο εργαστήριο. Ωστόσο, όσο παράξενη και πρωτόγνωρη κι αν είναι η συμπεριφορά τους, κανένα δεν έρχεται με τη σαφή ετικέτα «ζωή» ή «μη ζωή».

Πώς θα φθάσουμε πιο κοντά σε έναν ορισμό της ζωής; Τελικά το κλειδί για να ορίσουμε τα διαδοχικά στάδια από τη μη ζωή στη ζωή βρίσκεται στις πειραματικές μελέτες σχετικών χημικών συστημάτων σε ευλογοφανή γεωχημικά περιβάλλοντα, σε συνδυασμό με εστιασμένη εξερεύνηση των πλησιέστερων πλανητικών γειτόνων μας. Η έννοια της εμφάνισης της ζωής απλοποιεί το πειραματικό εγχείρημα συμπυκνώνοντας μιαν απέραντα σύνθετη ιστορική διαδικασία σε μια πιο συνοπτική διαδοχή μετρήσιμων βημάτων: την εμφάνιση του μεταβολισμού, των γενετικών πολυμερών ή των αυτοαναπαραγόμενων μοριακών συστημάτων. Η καθεμία από αυτές προσφέρει ένα εστιασμένο σημείο για πειράματα στο εργαστήριο και κατασκευές θεωρητικών προτύπων.

Ο ίδιος ασαφής ορισμός ισχύει επίσης και για την αναζήτηση της ζωής σε άλλα σημεία του Σύμπαντος. Είναι πιθανόν, για παράδειγμα, ο Αρης, η Ευρώπη – ο δορυφόρος του Δία – και άλλα σώματα του ηλιακού μας συστήματος να προχώρησαν μόνο σε ένα τμήμα του μονοπατιού προς την κυτταρική ζωή. Αν αυτό συνέβη, αποτελεί ένα σημαντικό στοιχείο για τους αστροβιολόγους της NASA. Αν κάθε βήμα στην προέλευση της ζωής πρόσφερε διακριτές και μετρήσιμες μοριακές, ισοτοπικές και δομικές «υπογραφές», και αν τέτοιοι δείκτες μπορούν να προσδιοριστούν, τότε αυτά τα χημικά χαρακτηριστικά μπορούν να αποτελέσουν στόχους παρατήρησης για τις διαστημικές αποστολές. Είναι πιθανόν, για παράδειγμα, οι πρωτόγονες προβιοτικές, μοριακές, ισοτοπικές και δομικές μορφές να τρώγονται αναπόφευκτα από πιο εξελιγμένα κύτταρα και να επιβιώνουν ως «απολιθώματα» μόνο αν η κυτταρική ζωή δεν αναπτύχθηκε ποτέ σε αυτά τα περιβάλλοντα. Ετσι, τα προβιοτικά χαρακτηριστικά θα μπορούσαν να χρησιμεύσουν ως εξωγήινοι «αβιοδείκτες» – δηλαδή ως μια σαφής ένδειξη ότι η μοριακή εξέλιξη δεν προόδευσε πέρα από ένα συγκεκριμένο προ-κυτταρικό στάδιο. Καθώς οι επιστήμονες θα αναζητούν τη ζωή αλλού στο Σύμπαν, ίσως μπορέσουν να χαρακτηρίσουν τα εξωγήινα περιβάλλοντα ανάλογα με τον βαθμό προόδου τους σε αυτό το μονοπάτι.

Ο νεφοσκεπής Τιτάν, δορυφόρος του Κρόνου, ίσως αποτελεί μια δελεαστική τέτοια περίπτωση. Η ατμόσφαιρά του είναι πλούσια σε μεθάνιο και μιάμιση φορά πιο πυκνή από της Γης. Οργανικά μόρια, τα οποία δίνουν στην ατμόσφαιρά του ένα θολό πορτοκαλί χρώμα, πέφτουν σαν βροχή στην επιφάνειά του σχηματίζοντας συσσωρεύσεις οργανικής γλοιώδους λάσπης. Λίμνες μεθανίου και αιθανίου βρίσκονται δίπλα δίπλα με εκτάσεις παγωμένου νερού σκληρού σαν πέτρωμα, αλλά οι συνθήκες είναι υπερβολικά ψυχρές για την ύπαρξη νερού σε υγρή μορφή ή για κάποια σημαντική χημική πρόοδο προς τη ζωή.

Παρ’ όλα αυτά η πρόσκρουση, από καιρού εις καιρόν, κάποιου μεγάλου κομήτη ή αστεροειδούς ίσως έλιωσε σημεία του πάγου. Για περιόδους εκατοντάδων ή και χιλιάδων ετών οι καλυμμένες με πάγους λίμνες ίσως υποστήριξαν τα πρώτα βήματα στο μονοπάτι προς τη ζωή, προτού παγώσουν ξανά. Μια τέτοια πρωτόγονη βιοχημεία έχει χαθεί από την επιφάνεια της Γης, ίσως όμως επιζεί στη βαθιά κατάψυξη του Τιτάνος.

Το ερώτημα «τι είναι ζωή;» προσφέρει ένα επιστημονικό σημείο αναφοράς. Μπορούμε να πούμε ότι κάθε άκαμπτος διαχωρισμός του φυσικού κόσμου σε έμβια και μη έμβια αποτελεί μια πλαστή διχοτόμηση. Κατανοούμε τώρα ότι η ζωή εμφανίστηκε ως μια σταδιακή, διαδοχική διαδικασία βημάτων από τη γεωχημική απλότητα στη βιολογική πολυπλοκότητα. Είμαστε έτοιμοι να αναπαραγάγουμε αυτές τις μεταβατικές καταστάσεις στο εργαστήριο και, με λίγη τύχη, ίσως τις ανακαλύψουμε παγωμένες σε άλλους κόσμους. Ετσι, ίσως σε μερικές δεκαετίες μπορέσουμε τουλάχιστον να ξέρουμε τι είναι αυτό που αναζητάμε.

Η φιλόσοφος Κάρολ Κλίλαντ του Πανεπιστημίου του Κολοράντο στο Μπόλντερ και ο πλανητικός επιστήμονας Κρίστοφερ Τσάιμπα του Πανεπιστημίου Πρίνστον παρομοιάζουν τις πρόσφατες προσπάθειες ορισμού της ζωής με τις άκαρπες απόπειρες του 18ου αιώνα για τον ορισμό του νερού πριν από την ανακάλυψη των μορίων και την ατομική θεωρία. Κανένας ορισμός με βάση τα μη μοναδικά χαρακτηριστικά του δεν μπορούσε να ορίσει την ουσία του νερού ­ του μορίου που αποτελείται από δύο άτομα υδρογόνου και ένα οξυγόνου. Παρομοίως, υποστηρίζουν, οι επιστήμονες του 21ου αιώνα δεν είναι σε θέση να ορίσουν τη ζωή. Καλύτερα λοιπόν να κρατήσουμε το μυαλό μας ανοιχτό και απλώς να περιγράψουμε τα χαρακτηριστικά όσων ανακαλύπτουμε. Αν η ζωή προέκυψε μέσα από μιαν αλληλουχία βημάτων, τότε ίσως το καθένα τους εκπροσωπεί ένα ταξινομικά ξεχωριστό, θεμελιωδώς σημαντικό στάδιο στην εμφάνιση της ζωής. Στην περίπτωση αυτή, κάθε βήμα αξίζει τον δικό του χαρακτηρισμό.

Ο κ. Ρόμπερτ Χέιζεν είναι καθηγητής των Επιστημών της Γης στο Πανεπιστήμιο Τζορτζ Μέισον του Φέρφαξ της Βιρτζίνια, επιστημονικός συνεργάτης στο Γεωφυσικό Εργαστήριο του Ιδρύματος Κάρνεγκι στην Ουάσιγκτον και συγγραφέας του βιβλίου «Genesis: The scientific quest for life’s origins» (Γένεσις: Η επιστημονική αναζήτηση της προέλευσης της ζωής).








Αρέσει σε %d bloggers: