Sökandet efter livet på Mars håller på att bli konstigt

MESA, Arizona-Sedan gymmet för rymdåldern har NASA och andra myndigheter spenderat miljarder dollar för att reconnoiter Mars-assimilerar det med rymdfarkoster, fotbollarbitrar och landar näsdykning på dess yta. Oddsen är bra, säger många forskare, för den röda planeten är en utomjordisk adress för främmande liv, tillräckligt bra för att hålla årtiondas värde att landa väldigt dyra robotar för att pingra det med radar, zap det med lasrar, rulla över sin terräng och skopa upp sin smuts. Men mot alla odds (och forskarnas förhoppningar om upptäckten av vattendomen) är Mars en pokerspelad värld som håller sina kort tätt. Inga övertygande tecken på livet har uppstått. Men astrobiologer fortsätter, helt bokstavligen, att flisa bort för att hitta sanningen.

När sökningen blir mer uppvärmd (vissa skulle säga mer desperata), underhåller forskare ett allt ökande antal möjliga förklaringar för martian biologi som en no-show. Till exempel kan det finnas en "täcka upp", varigenom den hårda martianmiljön på något sätt utplånar alla biosignaturer - alla tecken på tidigare eller nuvarande liv? Eller kanske livet är det bara så främmande är dess biosignaturer helt enkelt oigenkännliga för oss, dolda i vanlig vy.

Naturligtvis kan den förvirrande strävan att hitta livet på Mars ha en enkel lösning: Det är inte där, och det var aldrig. Men som det här årets astrobiologiska vetenskapskonferens, som hölls här i april, klargjordes, söker inte livsomsökande forskare ännu. Istället blir de mer kreativa och föreslår nya strategier och tekniker för att forma nästa generation av Mars-prospektering.

En slumrande biosfär?

Prata om att leta efter martians och du pratar oundvikligt om vatten, den nästan magiska vätskan som upprätthåller allt liv på jorden och verkar ha fungerat som en oumbärlig kickstarter för biologi i världens djupaste förflutna. "Allt började med" följ vattnet; " inte nödvändigtvis "följ livet" ... men "följer en av de grundläggande kraven för levande system", säger Arizona State University geologen Jack Farmer, med hänvisning till NASAs ofta upprepade mantra för utforskning av Mars. "Det finns många indikationer på vatten på Mars i det förflutna, kanske reservoarer av vatten i den närliggande underytan också", säger han. "Men vad är kvaliteten på det där vattnet? Är det verkligen salt-för salt för livet?"

Utan flytande vatten pekar bonden på att en naivt tänkande organism inte kan fungera. Verkligheten kan vara mer komplex: På jorden kan vissa fjädrande organismer som tardigrader komma in i ett djupt, nästan obestämt tillstånd av viloläge när de berövas av fukt, bevarar sina torkade vävnader men varken växer eller reproducerar. Det är möjligt, säger Farmer, att martianmikroppar skulle kunna tillbringa större delen av sin tid som inerta sporer "väntar på något som är bra att hända", som bara sprider sig till liv med de rätta och mycket sällsynta förhållandena. Vissa sorter av jordiska "extremofiler" -mikrober som lever vid extremiteter av temperatur, tryck, salthalt och så vidare, uppvisar liknande beteende.

Bonden säger att det ännu inte finns någon allmän konsensus om det bästa sättet att gå om livsdetektering på Red Planet. Detta beror inte på en liten del av utvecklingen i biotekniken, vilket har lett till att innovationer som kemilaboratorier krympt ner för att passa på ett datorkrets. Dessa teknologier "har revolutionerat det medicinska området och har nu börjat gå in i begrepp för livsdetektering på Mars", förklarar han. Sakerna rör sig så snabbt att dagens bästa teknik för att hitta martianbiologi kan vara morgondagens skratta föråldrade dödsänd.

Men oavsett hur sofistikerat ett laboratorium på ett chip kan vara, kommer det inte att leverera resultat om det inte skickas till rätt ställe. Jordbrukaren misstänker att seriöst söker spår av liv kräver djup borrning på Mars. "Jag tror i princip att vi måste få tillgång till underytan och leta efter den fossila posten," förklarar han. Men upptäcka en tydlig, entydig fossil biosignatur på Mars skulle också höja en röd flagga. "Vi kommer noga att närma oss Mars-prospekteringens framtid - särskilt tillgång till beboeliga zoner av flytande vatten i den djupa underytan - mer försiktigt, eftersom livet fortfarande kan vara där. Så det planetariska skyddet skulle tas väldigt seriöst", säger han. ("Planetskydd" är termen vetenskapsmän brukar använda för försiktighetsåtgärder för att minimera risken för biologisk förorening mellan världar. Tänk på det inte så mycket när det gäller bug-eyed utlänningar som löper på jorden men med miljarder dollar robotar som finner "Martians" som visar sig vara bara hårda bakteriella hitchhikers importerade från vår egen värld).

The Martian Underground

Liksom sinne om djupdykning på Mars är Penelope Boston, chef för NASA Astrobiology Institute vid byråns Ames Research Center. "Det är min bias," säger hon. "Med Mars nuvarande tillstånd, med alla utmanande yta manifestationer av torrhet, strålning och liten atmosfär, det bästa hoppet på livet som fortfarande finns på Mars är underjordisk." Underytan, säger hon, kan också erbjuda bättre chanser att bevara det förflutna livet, det vill säga av fossiler, även om det bara är av encelliga organismer.

Jordens djup håller potentialen att hysa flytande vatten under vissa omständigheter, tänker Boston. Men hur långt ner kan det vattnet vara? "Jag misstänker att det är ganska långt ... och hur vi klarar det, det är en helt annan vattenkokare", säger hon. Under åren har forskare uppskattat det genomsnittliga djupet av planetens möjliga flytande reservoar som helst mellan tiotals meter till kilometer. Därefter har de senaste observationerna från orbitrar avslöjat mystiska mörka streck som årstidsmässigt strömmar ner i de soliga sidorna av några marshöjder och kratrar.Dessa "återkommande sluttningslinjer" kunde tänkligen vara saltlösningar av flytande vatten som matas av vattenlevande ämnen mycket nära ytan, säger vissa forskare.

Sådana långvariga osäkerheter härrör från den indirekta och utspridda naturen hos våra studier av Mars, och se till att alla argument för livet där uteslutande är baserade på omständig information, noterar Boston. "Varje enskild bevisning är, på egen hand, svag", säger hon. Bara genom att samla en mångsidig serie oberoende mätningar kan man skapa ett välbyggt fall för livet på Mars, säger hon: "Enligt min mening kan vi inte göra det starka fallet om vi inte trycker på att göra alla dessa mätningar på exakt samma exakta plats. Det gör vi inte eftersom det är mycket svårt, men det är något att sträva efter. " Trots årtionden av att skicka kostsam hårdvara till Mars, anser Boston att det som fortfarande saknas är en känsla av harmoni mellan instrument, så att de kan arbeta tillsammans för att stödja en sökning efter främmande liv. "Jag tror att de exakta kraven på ett väldigt robust krav på livet i mikroskopisk skala kräver oss att driva vidare," noterar hon.

Deltagare vid astrobiologismötet i Arizona uppvisade ett sortiment av högteknologiska enheter för nästa generationens prospektering, allt från mikrofluidiska "livsanalysatorer" och integrerade nukleinsyraxtraktorer för att studera "Martian metagenomics" till utsökt känsliga, miniatyriserade organiska kemilaboratorier för att upptäcka tantaliserande kolföreningar och mineraler vid mikroskopiska skalor. Missande från mixen var emellertid någon solid konsensus om hur dessa och andra verktyg skulle kunna fungera tillsammans för att ge en slam-dunk upptäckt av livet på Mars.

Vad är det för väder?

Vissa forskare hävdar att en ny typ av fokus är mycket nödvändigt. Kanske är vägen till att hitta några martians som lurar i planetens vinklar och vrår att lära var exakt på Mars finns de potentiellt livsomspännande nischerna, och hur de förändras under dagarna, månaderna och åren i stället för över ekonerna av geologisk tid. Det vill säga att för att hitta hem för levande liv på Mars idag borde forskare inte bara studera planetens långsiktiga klimat utan också det dagliga vädret.

"Just nu är vi typ av växlande redskap. När du väl har upptäckt att en planet är beboelig, så är nästa fråga:" Var det liv? "- så det är ett helt annat bollspel", säger Nathalie Cabrol, chef av Carl Sagan Center vid SETI-institutet. "På Mars kan du inte leta efter livet med de verktyg som har letat efter planeten," argumenterar hon. "Vi ska leta efter livsmiljöer och inte beboeliga miljöer. Du handlar om Mars med vad jag kallar extremofila extrema miljöer på steroider, säger hon," och du letar inte efter mikrobiellt liv med teleskop från Mars-omloppet. "

Cabrol förespråkar att göra en oöverträffad robust studie med hög upplösning av miljöförändringar på Mars genom att peppa sin yta med väderstationer. Tidigare eller senare kan telltale tecken på den möjliga vistelsen av det levande livet uppstå ur de resulterande torrenterna av data. "Dagens miljö på den planeten är en återspegling av någonting tidigare," säger hon, och plantering av antalet automatiserade stationer på Mars behöver inte vara dyrt. "Det här är intressant inte bara för astrobiologi utan för mänsklig utforskning. Det första du vill veta är hur vädret är," säger hon och tillägger. "Just nu är vi inte utrustade för att göra det här och jag är inte säger att det kommer att bli lätt att leta efter ett levande liv. Jag säger inte vad vi gör nu är fel. Allt vi lägger på marken lär vi oss. Men det finns variation på Mars. Du går upp eller ner en meter , saker förändras. Habitat på mikroskopisk nivå kan hända på en lutningsskala. Det kan hända på en bergs skala! "

Kan vi vara martians?

"Jag tror att Mars ger oss den högsta chansen att hitta livet" någonstans bortom jorden, säger Dirk Schulze-Makuch, en planetvetenskapsman vid teknisk universitet i Berlin i Tyskland. Men, liksom Boston och andra, bekräftar han att livet bara kommer från flera "bevislag" som måste överensstämma med varandra. "Vi behöver verkligen minst fyra olika typer av metoder", säger han. "Min poäng är att det inte finns något slam-dunk. Vi behöver flera instrument. Du måste bygga ett fall, och just nu kan vi göra det bättre ... om biosignaturen via ett mikroskop vinkar hej." Problemet, tillägger han, är att alltför stränga planetskyddsregler kan utesluta att få de bevis som behövs för det beviset. "Vi har tekniken att gå till platser där det kan vara liv," säger han. "Men vi kan inte gå till vissa områden på Mars, som återkommande sluttningslinjer eller ... under isfläckar. Det verkar vara löjligt."

Faktum är att Schulze-Makuch spekulerar på att planetskydd kan vara en förlorad sak för Mars - eller åtminstone en missvisad strävan. Det kan till och med vara att några martianmikrober faktiskt är jordens förlorade kusiner. Eller omvänt är Mars snarare än jorden verkligen den enda platsen för biogenesen i vårt solsystem. Båda scenarierna är möjliga, med tanke på att encelliga organismer sannolikt kan överleva världsförbrytande effekter och de efterföljande interplanetära resor om de är inbäddade i utskjutna klippor av sten som kan falla någon annanstans som meteoriter. Otaliga konsekvenser av denna skala misshandlade solsystemet för miljarder år sedan, potentiellt sprängning av biologiskt material mellan närliggande världar. I balans säger Schulze-Makuch, "chansen är högre att vi är martians."

Denna artikel publicerades först på ScientificAmerican.com. © ScientificAmerican.com. Alla rättigheter förbehållna. Följ Scientific American på Twitter @SciAm och @SciamBlogs.Besök ScientificAmerican.com för det senaste inom vetenskap, hälsa och teknik nyheter.