Wie können Astrobiologen außerirdisches Leben finden? Im Alltag haben wir normalerweise kein Problem damit zu sagen, dass ein Hund oder ein Rosenstrauch ein Lebewesen ist und ein Stein nicht. In der Klimaszene des Films "Europa Report" können wir auf einen Blick erkennen, dass die Kreatur mit mehreren Tentakeln, die im Ozean von Jupiters Mond Europa schwimmt, lebendig, kompliziert und möglicherweise intelligent ist.
Aber wenn etwas nicht schwimmt, geht, kriecht oder an den Kameras eines beobachtenden Raumfahrzeugs vorbeischlittert, stehen Astrobiologen vor einer viel härteren Aufgabe. Sie müssen Tests entwickeln, die es ihnen ermöglichen, das Vorhandensein von außerirdischem mikrobiellem Leben aus Raumfahrzeugdaten abzuleiten. Sie müssen in der Lage sein, fossile Spuren vergangenen außerirdischen Lebens zu erkennen. Sie müssen in der Lage sein zu bestimmen, ob die Atmosphären entfernter Planeten, die andere Sterne umkreisen, die verräterischen Spuren unbekannter Lebensformen enthalten. Sie brauchen Wege, um die Gegenwart des Lebens aus der Kenntnis seiner Eigenschaften abzuleiten. Eine Definition des Lebens würde ihnen sagen, was diese Eigenschaften sind und wie sie zu suchen sind. Dies ist der erste Teil einer zweiteiligen Reihe, in der untersucht wird, wie unser Lebenskonzept die Suche nach außerirdischem Leben beeinflusst.
Was zeichnet Lebewesen aus? Seit Jahrhunderten suchen Philosophen und Wissenschaftler nach einer Antwort. Der Philosoph Aristoteles (384-322 v. Chr.) Hat große Anstrengungen unternommen, um Tiere zu sezieren und Lebewesen zu untersuchen. Er nahm an, dass sie besondere Fähigkeiten hatten, die sie von Dingen unterschieden, die nicht lebendig sind. Inspiriert von den mechanischen Erfindungen seiner Zeit glaubte der Renaissance-Philosoph Rene Descartes (1596-1650), Lebewesen seien wie Uhrwerkmaschinen, und ihre besonderen Fähigkeiten ergaben sich aus der Art und Weise, wie ihre Teile organisiert waren.
1944 schrieb der Physiker Erwin Schrödinger (1887-1961) Was ist Leben? Darin schlug er vor, dass die grundlegenden Phänomene des Lebens, einschließlich der Art und Weise, wie Eltern ihre Eigenschaften an ihre Nachkommen weitergeben, durch das Studium der Physik und Chemie von Lebewesen verstanden werden könnten. Schrödingers Buch war eine Inspiration für die Wissenschaft der Molekularbiologie.
Lebende Organismen bestehen aus großen, komplizierten Molekülen mit Grundgerüsten verknüpfter Kohlenstoffatome. Molekularbiologen konnten viele Funktionen des Lebens anhand dieser organischen Moleküle und der chemischen Reaktionen erklären, die sie beim Auflösen in flüssigem Wasser eingehen. 1955 entdeckten James Watson und Francis Crick die Struktur der Desoxyribonukleinsäure (DNA) und zeigten, wie sie das Lagerhaus für erbliche Informationen sein kann, die vom Elternteil an die Nachkommen weitergegeben werden.
Während all diese Forschungen und Theorien unser Verständnis des Lebens erheblich verbessert haben, hat es keine zufriedenstellende Definition des Lebens hervorgebracht. eine Definition, die es uns ermöglichen würde, lebendige Dinge, die nicht lebendig sind, zuverlässig zu unterscheiden. 2012 argumentierte der Philosoph Edouard Mahery, dass es unmöglich und sinnlos sei, eine einzige Definition des Lebens zu finden. Astrobiologen kommen so gut sie können mit Definitionen aus, die teilweise sind und Ausnahmen haben. Ihre Suche hängt von unserem Wissen über die Besonderheiten des Lebens auf der Erde ab. das einzige Leben, das wir derzeit kennen.
Hier auf der Erde unterscheiden sich Lebewesen in ihrer chemischen Zusammensetzung. Neben Kohlenstoff sind die Elemente Wasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Phosphor und Schwefel für die großen organischen Moleküle, aus denen das Leben auf der Erde besteht, besonders wichtig. Wasser ist ein notwendiges Lösungsmittel. Da wir nicht genau wissen, was sonst noch möglich sein könnte, geht die Suche nach außerirdischem Leben normalerweise davon aus, dass seine chemische Zusammensetzung der des Lebens auf der Erde ähnelt.
Unter Verwendung dieser Annahme messen Astrobiologen der Suche nach Wasser an anderen Himmelskörpern eine hohe Priorität bei. Beweise von Raumfahrzeugen haben bewiesen, dass der Mars einst Körper aus flüssigem Wasser auf seiner Oberfläche hatte. Die Bestimmung der Geschichte und des Ausmaßes dieses Wassers ist ein zentrales Ziel der Marserkundung. Astrobiologen sind begeistert von Hinweisen auf unterirdische Ozeane des Wassers auf Jupiters Mond Europa, Saturnmond Enceladus und vielleicht auf anderen Monden oder Zwergplaneten. Das Vorhandensein von flüssigem Wasser impliziert zwar Bedingungen, die für ein erdähnliches Leben geeignet sind, beweist jedoch nicht, dass ein solches Leben existiert oder jemals existiert hat.
Organische Chemikalien sind für erdähnliches Leben notwendig, aber was Wasser betrifft, beweist ihre Anwesenheit nicht, dass Leben existiert, da organische Materialien auch durch nicht-biologische Prozesse gebildet werden können. 1976 landeten die beiden Wikingerlander der NASA als erste Raumsonde vollständig erfolgreich auf dem Mars. Sie trugen ein Instrument; genannt das Gaschromatograph-Massenspektrometer, das den Boden auf organische Moleküle testete.
Auch ohne Leben erwarteten die Wissenschaftler, einige organische Materialien im Marsboden zu finden. Organische Materialien, die durch nicht-biologische Prozesse gebildet werden, kommen in kohlenstoffhaltigen Meteoriten vor, und einige dieser Meteoriten sollten auf den Mars gefallen sein. Sie waren überrascht, überhaupt nichts zu finden. Zu dieser Zeit wurde das Versäumnis, organische Moleküle zu finden, als schwerer Schlag für die Möglichkeit des Lebens auf dem Mars angesehen.
Im Jahr 2008 entdeckte der Phoenix-Lander der NASA eine Erklärung dafür, warum Viking keine organischen Moleküle entdeckte. Wenn festgestellt, dass der Marsboden Perchlorate enthält. Perchlorate enthalten Sauerstoff und Chlor und sind Oxidationsmittel, die organisches Material abbauen können. Während Perchlorate und organische Moleküle im Marsboden koexistieren könnten, stellten Wissenschaftler fest, dass das Erhitzen des Bodens für die Wikinger-Analyse dazu geführt hätte, dass die Perchlorate jegliches darin enthaltene organische Material zerstört hätten. Marsboden könnte schließlich organische Materialien enthalten.
Bei einer Pressekonferenz im Dezember 2014 gab die NASA bekannt, dass es einem Instrument an Bord des Curiosity Mars Rovers erstmals gelungen ist, einfache organische Moleküle auf dem Mars zu entdecken. Forscher halten es für möglich, dass die nachgewiesenen Moleküle Abbauprodukte komplexerer organischer Moleküle sind, die während des Analyseprozesses durch Perchlorate abgebaut wurden.
Die chemische Zusammensetzung des irdischen Lebens hat auch die Suche nach Lebensspuren in Marsmeteoriten geleitet. 1996 berichtete ein Team von Ermittlern unter der Leitung von David McKay vom Johnson Space Center in Houston, dass ein 1984 in Alan Hills in der Antarktis gefundener Marsmeteorit chemische und physikalische Beweise für das vergangene Marsleben enthielt.
Seitdem gab es ähnliche Behauptungen über andere Marsmeteoriten. Es wurden jedoch nicht-biologische Erklärungen für viele der Ergebnisse vorgeschlagen, und das gesamte Thema ist weiterhin kontrovers diskutiert worden. Meteoriten haben bisher nicht die Art von Beweisen erbracht, die erforderlich sind, um die Existenz von außerirdischem Leben zweifelsfrei zu beweisen.
Nach Aristoteles ziehen es die meisten Wissenschaftler vor, das Leben eher nach seinen Fähigkeiten als nach seiner Zusammensetzung zu definieren. In der zweiten Folge werden wir untersuchen, wie unser Verständnis der Fähigkeiten des Lebens die Suche nach außerirdischem Leben beeinflusst hat.
Referenzen und weiterführende Literatur:
N. Atkinson (2009) Perchlorate und Wasser sorgen für eine potenzielle bewohnbare Umwelt auf dem Mars, Space Magazine.
S. A. Benner (2010), Leben definieren, Astrobiologie, 10(10):1021-1030.
E. Machery (2012), Warum ich aufgehört habe, mir Gedanken über die Definition des Lebens zu machen… und warum Sie es auch tun sollten, Synthese, 185:145-164.
L. J. Mix (2015), Verteidigung der Definitionen des Lebens, Astrobiologie, 15 (1) online vor Veröffentlichung veröffentlicht.
T. Reyes (2014) Der Curiosity Rover der NASA entdeckt Methan, Organics on Mars, Space Magazine.
S. Tirard, M. Morange und A. Lazcano, (2010), Die Definition des Lebens: Eine kurze Geschichte eines schwer fassbaren wissenschaftlichen Vorhabens, Astrobiologie, 10(10):1003-1009.
Haben Viking Mars Lander die Bausteine des Lebens gefunden? Fehlendes Stück inspiriert neuen Blick auf Puzzle. Science Daily Featured Research 5. September 2010
NASA-Rover findet aktive und alte organische Chemie auf dem Mars, Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, News, 16. Dezember 2014.
Europa: Zutaten für das Leben?, Nationale Luft- und Raumfahrtbehörde.
