Nasze poszukiwania życia poza Ziemią są jeszcze w powijakach. Skupiamy się na Marsie i w mniejszym stopniu, na księżycach oceanicznych, takich jak Europa i Enceladus. Być może powinniśmy rozszerzyć nasze poszukiwania na bardziej nieprawdopodobne miejsca, takie jak obłoki molekularne?
Pomysł, że życie mogłoby przetrwać na innych światach, jak Mars czy Europa, staje się coraz popularniejszy w ostatnich dziesięcioleciach. Naukowcy odkryli, że życie ziemskie utrzymuje się w skrajnych środowiskach, takich jak źródła hydrotermalne, antarktyczne lodowce, alkaliczne jeziora, a nawet wnętrza reaktorów jądrowych.
Równolegle do tych odkryć, astronomowie znaleźli chemiczne komponenty życia w kosmosie. Wewnątrz meteorytów znaleziono aminokwasy, chemię organiczną w ośrodku międzygwiezdnym (ISM) i wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (PAHs) w obłokach molekularnych.
Odkrycie ekstremofili i podstawowych komponentów życia w kosmosie sugeruje, że powinniśmy poszerzyć zakres poszukiwań życia w przestrzeni kosmicznej. Czy obłoki molekularne powinny być jednym z naszych celów?
Obłoki molekularne to masywne obszary gazu i pyłu, z których powstają gwiazdy. Nazywane są obłokami molekularnymi, ponieważ głównie składają się z wodoru cząsteczkowego, chociaż mogą zawierać wiele różnych związków. Chociaż obłoki mają charakter włóknisty, tworzą grudki o większej gęstości, które czasami stają się gwiazdami.
Czy życie mogłoby istnieć w tak delikatnym środowisku? Autorzy najnowszego artykułu naukowego uważają, że warto to sprawdzić. Chiński badacz Lei Feng bada pomysł, że życie mogło powstać w kosmosie jako metanogeny lub acetogeny, bakterie produkujące metan i kwas octowy jako produkty uboczne. Według Fenga mogą one być prekursorami życia na Ziemi. Artykuł dostępny jest na serwerze preprintów arXiv.
„Jeśli życie metanogenne istniało w obłoku, z którego powstało Słońce, to może być przodkiem życia na Ziemi, i istnieją już pewne wstępne dowody na to wskazujące”, pisze Feng.
Badania Fenga opierają się na idei panspermii. Panspermia to koncepcja, zgodnie z którą życie istnieje w całym wszechświecie i rozprzestrzeniało się poprzez planetoidy, komety, a nawet pył kosmiczny i małe planety. Historia życia na Ziemi sugeruje, że panspermia mogła odgrywać rolę w jego powstaniu, ale jeszcze tego nie jesteśmy w stanie potwierdzić. Pomysł ten stanowił jedynie temat spekulacji, dopóki naukowcy nie zaczęli znajdować podstaw życia w kosmosie.
Główny problem z życiem w obłokach molekularnych dotyczy temperatury. Może ona wynosić nawet -263 stopnie Celsjusza. To warunki ekstremalnie zimne, nawet dla ekstremofili ziemskich. W takim miejscu brakuje także stałej powierzchni, ale to wcale nie musi uniemożliwiać istnienia życia.
Kluczowym czynnikiem dla życia, jakie znamy, jest to, że komórki potrzebują cieczy do prowadzenia swoich metabolicznych procesów. Bez wody błony komórkowe straciłyby strukturę, więc nie byłoby możliwe utrzymanie granicy między wnętrzem komórki a otoczeniem. Ale czy ta ciecz musi być wodą? Czy może to być ciekły wodór? Metan? Nie wiemy.
Feng tłumaczy, że ciekły wodór w życiu obłoku molekularnego mógłby pełnić taką samą rolę, jaką woda pełni w życiu na Ziemi. „Stan ciekłego wodoru to idealne miejsce do przeprowadzania reakcji biochemicznych podobnych do środowiska wodnego komórek na Ziemi”, twierdzi.
Życie potrzebuje również energii, a życie na Ziemi opiera się niemal wyłącznie na świetle słonecznym. Obłoki molekularne mogą być zimnymi, ciemnymi miejscami.
„Jak życie w obłoku molekularnym uzyskuje wystarczającą ilość energii? Wcześniej autor zaproponował bioenergetykę napędzaną promieniowaniem kosmicznym emitowanym w procesie jonizacji cząsteczek wodoru”, pisze Feng, odnosząc się do swojego wcześniejszego artykułu na ten sam temat.
Życie i reprodukcja wymagają przekształcania energii. Życie na Ziemi polega na oddychaniu. Oddychanie może być aerobowe lub anaerobowe, co oznacza, że wykorzystuje tlen lub inny akceptor elektronów.
Bakterie metanogenne były jednymi z pierwszych form życia na Ziemi, i produkują metan jako produkt uboczny w warunkach niskiego poziomu tlenu. W procesie tym generują energię potrzebną do życia. Naukowcy zastanawiali się, czy metanogeny mogą żyć na księżycu Saturna, Tytanie. Czy mogą przetrwać w obłokach molekularnych?
„Metanogeny mogłyby żyć na Tytanie, to czy mogą żyć w obłokach molekularnych? Omawiamy tutaj takie prawdopodobieństwo i obliczamy wydzielanie się wolnej energii dla życia metanogenicznego w środowisku obłoku molekularnego”, pisze Feng.
Według Fenga obliczenia pokazują, że metanogeneza w obłokach molekularnych może dostarczyć wystarczającej ilości wolnej energii do utrzymania życia. „Z obliczeń wynika, że reakcja tlenku węgla, dwutlenku węgla lub acetylenu z cząsteczkami wodoru uwalnia wystarczającą energię swobodną Gibbsa, aby zapewnić przetrwanie życia w obłoku molekularnym”, wyjaśnia Feng.
Te działania mogą nawet wytwarzać biosygnatury, według autora. „Konsumpcja związków węgla przez procesy biologiczne może wpływać na dystrybucję związków organicznych. To może być możliwy ślad sygnalizujący istnienie życia w obłoku molekularnym”, pisze.
Hipoteza Fenga zakłada, że życie mogło zacząć się w obłokach molekularnych i rozprzestrzeniło się na Ziemię i inne miejsca. Twierdzi, że życie metanogenne mogłoby być przodkiem LUCA (ostatni wspólny przodek uniwersalny), wspólną komórką, z której wywodzą się trzy domeny życia.
Nigdy nie opłaca się zbyt pochopnie odrzucać pomysłu. Jest wiele rzeczy, których nie wiemy o życiu i wszechświecie. Czy możemy sobie pozwolić na odrzucenie pomysłu Fenga? Niestety dla Fenga, jego praca nie cieszy się powodzeniem wśród innych badaczy, co może świadczyć o tym, że coś z nią może być nie tak.
Hipoteza Fenga to interesujący, nietypowy pomysł. Myślenie nieszablonowe nie zawsze prowadzi bezpośrednio do nowej wiedzy, ale może pobudzić do nowych sposobów myślenia. Obłoki molekularne istnieją tylko około 100 milionów lat. Czy to wystarczająco dużo czasu, aby rozwinęło się w nich życie?