7. kolovoza 1996. novinari, fotografi i operateri televizijskih kamera upali su u NASA-ino sjedište u Washingtonu, DC Mnoštvo se nije usredotočilo na red sjedećih znanstvenika u NASA-inom auditoriju, već na malu, bistru plastičnu kutiju na stolu ispred njih. Unutar kutije bio je baršunasti jastuk, a na njemu su se nalazile stijene poput dragulja s krunom - s Marsa. Znanstvenici su objavili da su unutar meteorita pronašli znakove života. NASA-in administrator Daniel Goldin veselo je rekao da je bio "nevjerojatan" dan. Bio je precizniji nego što je znao.
Stijena se, objasnili su istraživači, formirala prije 4, 5 milijardi godina na Marsu, gdje je ostala do prije 16 milijuna godina, kad je lansirana u svemir, vjerojatno od udara asteroida. Stijena je lutala unutarnjim Sunčevim sustavom sve do prije 13 000 godina, kada je pala na Antarktiku. Sjedila je na ledu u blizini AllanHills-a sve do 1984., kad su ga geolozi za vožnju snijegom pokupili.
Znanstvenici na čelu s Davidom McKayem iz JohnsonSpaceCenter u Houstonu otkrili su da stijena, nazvana ALH84001, ima osebujnu kemijsku šminku. Sadržavala je kombinaciju minerala i ugljikovih spojeva koje na Zemlji stvaraju mikrobi. Također je imao kristale magnetskog željezovog oksida, zvani magnetit, koje neke bakterije proizvode. Štoviše, McKay je okupljenima predstavio elektronski mikroskopski pogled na stijenu koja prikazuje lance globula koji imaju upečatljivu sličnost s lancima koje neke bakterije tvore na Zemlji. "Vjerujemo da su to doista mikrofosili s Marsa", rekao je McKay, dodajući da dokazi nisu "apsolutni dokaz" prošloga marsovskog života, već "pokazatelji u tom smjeru."
Među posljednjim koji je taj dan govorio bio je J. William Schopf, sveučilište u Kaliforniji, paleobiolog iz Los Angelesa, koji se specijalizirao za rane zemljine fosile. "Pokazat ću vam najstarije dokaze života na ovoj planeti", rekao je Schopf publici i pokazao dijapozitiv fosiliziranog lanca mikroskopskih globusa od 3, 465 milijardi godina koji je pronašao u Australiji. "Ovo su vidljivi fosili", rekao je Schopf, nagovještavajući da NASA-ove Marsovske slike nisu. Zatvorio je citirajući astronoma Carla Sagana: "Izvanredne tvrdnje zahtijevaju izvanredne dokaze."
Usprkos Schopfovoj noti o skepticizmu, NASA je najava trubila širom svijeta. "Mars je živio, rock emisije Meteorite dokazuju život u drugom svijetu", rekao je New York Times. "Fosili s crvenog planeta mogu dokazati da nismo sami", izjavio je London Independent .
Tijekom proteklih devet godina, znanstvenici su Saganine riječi jako uzeli u obzir. Proučili su marsovski meteorit (koji je sada na vidiku u Nacionalnom muzeju prirodne povijesti Smithsonian-a), a danas malo tko vjeruje da je pod utjecajem marsovskih mikroba.
Ova kontroverza je potaknula znanstvenike da pitaju kako mogu znati je li neka mrlja, kristal ili kemijska neobičnost znak života - čak i na Zemlji. Adebate je razbuktao neke od najstarijih dokaza o životu na Zemlji, uključujući fosile koje je Schopf ponosno prikazao 1996. U ovoj raspravi dovode se u pitanje glavna pitanja, uključujući to kako se život prvi put razvijao na Zemlji. Neki znanstvenici predlažu da je prvih nekoliko stotina milijuna godina u kojima je postojao život malo sličio životu kakav danas poznajemo.
NASA-ini istraživači uzimaju lekcije iz rasprava o životu na Zemlji do Marsa. Ako sve bude išlo po planu, nova generacija rovera stići će na Mars u sljedećem desetljeću. Ove misije uključivat će vrhunsku biotehnologiju osmišljenu za otkrivanje pojedinih molekula marsovskih organizama, bilo živih ili dugo mrtvih.
Potraga za životom na Marsu postala je hitnija, dijelom zahvaljujući sondi dva rovera koji sada lutaju površinom Marsa i drugog svemirskog broda koji orbitira planetom. Proteklih mjeseci napravili su niz zapanjujućih otkrića koja su, opet, iskušala znanstvenike da vjeruju kako Mars nosi život - ili su to činili u prošlosti. Na konferenciji u veljači u Nizozemskoj, publika Marsovih stručnjaka bila je ispitana o Marsovskom životu. Oko 75 posto znanstvenika izjavilo je kako misli da je život nekad postojao, a njih 25 posto smatra da Mars živi život danas.
Potraga za fosilnim ostacima primitivnih jednoćelijskih organizama poput bakterija pokrenula se 1953. godine, kada je Stanley Tyler, ekonomski geolog sa Sveučilišta u Wisconsinu, zagonetao oko oko 2, 1 milijardu godina starih stijena koje je okupio u Ontariju u Kanadi, Njegove staklene crne stijene poznate kao kesteni bile su prepune čudnih, mikroskopskih niti i šupljih kuglica. Radeći s Harvard paleobotonistom Elso Barghoorn, Tyler je predložio da oblici zapravo budu fosili, zaostali od drevnih životnih oblika poput algi. Prije Tylerovog i Barghoornovog rada, pronađeno je nekoliko fosila koji su prethodili kambrijskom razdoblju, koje je započelo prije oko 540 milijuna godina. Sada su dvojica znanstvenika tvrdila da je život bio prisutan mnogo ranije u 4, 55 milijardi godina dugoj povijesti našeg planeta. Koliko je toga prošlo preostalo je da naknadni znanstvenici otkriju.
U sljedećim desetljećima paleontolozi u Africi pronašli su fosilne tragove mikroskopskih bakterija stare 3 milijarde godina koje su živjele u masivnim morskim grebenima. Bakterije mogu tvoriti i takozvane biofilmove, kolonije koje rastu u tankim slojevima preko površina poput stijena i oceanskog dna, a znanstvenici su pronašli čvrste dokaze za biofilmove koji datiraju 3, 2 milijarde godina.
Ali u vrijeme NASA-ine konferencije za novinare, najstarija tvrdnja o fosilima pripadala je Williamu Schopfu s UCLA-e, čovjeku koji je skeptično govorio o nalazima NASA-e na istoj konferenciji. Tijekom 1960-ih, 70-ih i 80-ih, Schopf je postao vodeći stručnjak za rane životne oblike, otkrivajući fosile širom svijeta, uključujući 3 milijarde godina stare fosilizirane bakterije u Južnoj Africi. Zatim, 1987., on i neki kolege izvijestili su da su na mjestu zvanom Warrawoona u zaleđu Zapadne Australije pronašli mikroskopske fosile od 3, 465 milijardi eura - one koje će prikazati na NASA-inoj konferenciji za novinare. Bakterije u fosilima bile su toliko sofisticirane, kaže Schopf, da ukazuju na to da je „život cvjetao u to vrijeme, pa je tako život nastao znatno ranije nego prije 3, 5 milijardi godina“.
Od tada, znanstvenici su razvili druge metode za otkrivanje znakova ranog života na Zemlji. Jedan uključuje mjerenje različitih izotopa, ili atomskih oblika, ugljika; omjer izotopa ukazuje da je ugljik nekoć bio dio živog bića. Godine 1996. tim istraživača izvijestio je da su životni potpis pronašli u stijenama s Grenlanda, koje datiraju 3, 83 milijardi godina.
Znakovi života u Australiji i Grenlandu bili su nevjerojatno stari, pogotovo ako se uzme u obzir da život na Zemlji vjerovatno nije mogao postojati prvih nekoliko stotina milijuna godina. To je zato što su ga asteroidi bombardirali, ključajući okeane i vjerojatno sterilizirali površinu planeta prije otprilike 3, 8 milijardi godina. Fosilni dokazi sugeriraju da je život nastao ubrzo nakon što se naš svijet ohladio. Kao što je Schopf napisao u svojoj knjizi Kolevka života, njegovo otkriće iz 1987. "govori nam da se rana evolucija odvijala vrlo brzo, vrlo brzo."
Brz početak života na Zemlji mogao bi značiti da bi se život mogao brzo pojaviti i na drugim svjetovima - bilo da planete poput Zemlje kruže oko drugih zvijezda, ili možda čak i druge planete ili mjeseca u našem vlastitom Sunčevom sustavu. Od njih, Mars je dugo izgledao najperspektivnije.
Današnja površina Marsa ne izgleda kao mjesto gostoljubivo za život. Suho je i hladno, spušta se do -220 stupnjeva Fahrenheita. Njegova tanka atmosfera ne može blokirati ultraljubičasto zračenje iz svemira, što bi opustošilo bilo koje poznato živo biće na površini planeta. Ali Mars, star koliko i Zemlja, možda je u prošlosti bio gostoljubiviji. Zamorci i suha korita jezera koji obilježavaju planet pokazuju da je voda nekad tekla tamo. Postoji i razlog za vjerovanje, kažu astronomi, da je Marsova rana atmosfera bila dovoljno bogata ugljičnim dioksidom koji zadržava toplinu, da bi stvorila efekt staklenika, zagrijavajući površinu. Drugim riječima, rani Mars je bio vrlo sličan ranoj Zemlji. Da je Mars bio topao i vlažan milijunima ili čak milijardama godina, život bi možda imao dovoljno vremena da se pojavi. Kad su se uvjeti na površini Marsa pogoršali, život je tamo možda izumro. Ali fosili su možda ostavljeni. Čak je moguće i da je život mogao preživjeti na Marsu ispod površine, sudeći po nekim mikrobima na Zemlji koji napreduju kilometrima pod zemljom.
Kad je Nasina Mckay predstavio svoje fotografije marsijanskih fosila tog dana 1996. godine, jedan od milijuna ljudi koji su ih vidjeli na televiziji bio je mladi britanski mikrobiolog za okoliš po imenu Andrew Steele. Upravo je stekao doktorat na Sveučilištu u Portsmouthu, gdje je proučavao bakterijske biofilme koji mogu apsorbirati radioaktivnost iz kontaminiranog čelika u nuklearnim postrojenjima. Stručnjak za mikroskopske snimke mikroba, Steele je od McKay-ovog telefonskog broja dobio pomoć u imeniku i nazvao ga. "Mogu vam dati bolju sliku od toga", rekao je i uvjerio McKayja da mu pošalje komade meteorita. Steeleove analize bile su toliko dobre da je uskoro radio za NASA.
Ironično je da je njegov rad potkopao NASA-ine dokaze: Steele je otkrio da su zemaljske bakterije kontaminirale Marsov meteorit. Biofilmi su se formirali i proširili kroz pukotine u njegovu unutrašnjost. Rezultati Steelea nisu nimalo opovrgli Marsovske fosile - moguće je da meteorit sadrži i marsovske fosile i antarktičke kontaminante - ali, on kaže: "Problem je u tome kako otkrivate razliku?" Istodobno su drugi znanstvenici istaknuli van toga što bi i neživi procesi na Marsu mogli stvoriti nakupine kugli i magnetita koje su NASA-ini znanstvenici prikazivali kao fosilne dokaze.
No McKay stoji pri hipotezi da su njegovi mikrofosili s Marsa, govoreći kako je "dosljedan kao paket s mogućim biološkim podrijetlom". Svako alternativno objašnjenje mora sadržavati sve dokaze, kaže, a ne samo jedan komad po jedan.
Kontraverza je postavila duboko pitanje u glavama mnogih znanstvenika: Što je potrebno da se dokaže prisutnost života prije nekoliko milijardi godina? 2000. godine oksfordski paleontologMartin Brasier posudio je originalne fosile Warrawoona iz NaturalHistoryMuseum-a u Londonu, a on i Steele i njihovi kolege proučavali su kemiju i strukturu stijena. 2002. godine zaključili su da je nemoguće reći jesu li fosili stvarni, u osnovi podvrgavajući Schopfov rad istom skepticizmu koji je Schopf izrazio o fosilima s Marsa. "Ironija nije izgubljena na meni", kaže Steele.
Konkretno, Schopf je predložio da njegovi fosili budu fotosintetske bakterije koje su plivale sunčevu svjetlost u plitkoj laguni. No Brasier, Steele i njegovi suradnici zaključili su da su se stijene formirale u vrućoj vodi koja je napunjena metalima, možda oko pregrijanog otvora na dnu oceana - jedva na mjestu na kojem bi mogao zaživjeti mikrob koji voli sunce. A mikroskopska analiza stijene, kaže Steele, bila je dvosmislena, jer je jednog dana demonstrirao u svom laboratoriju iskačući slajd iz kornjače Warrawoona pod mikroskopom koji je stavljen na njegovo računalo. "Što mi tamo gledamo?" Pita on i nasumično odabere tikvu na svom ekranu. "Neka prastara prljavština uhvaćena u stijeni?" Gledamo li život? Možda, možda. Možete vidjeti kako se lako možete prevariti. Ništa se ne kaže da bakterije ne mogu živjeti u tome, ali ništa ne kažete da gledate bakterije. "
Schopf je na Steeleine kritike odgovorio svojim vlastitim novim istraživanjima. Analizirajući dalje svoje uzorke, ustanovio je da su napravljeni od oblika ugljika poznatog kao kerogen, što bi se moglo očekivati u ostacima bakterija. Schopf kaže da bi, među njegovim kritičarima, "željeli održati raspravu na životu, ali dokazi su preobilni."
Neslaganje je tipično za brzorastuće polje. Geolog Christopher Fedo sa Sveučilišta George Washington i geohronolog Martin Whitehouse sa švedskog Prirodnog muzeja osporili su 3, 83 milijardi godina stari molekulski trag svjetlosnog ugljika s Grenlanda rekavši da se stijena formirala iz vulkanske lave koja je previše vruća za mikrobe da bi izdržati. Ostale nedavne tvrdnje također su pod napadom. Prije godinu dana, tim znanstvenika napravio je naslove svojim izvješćem o sićušnim tunelima starim afričkim stijenama starim 3, 5 milijardi godina. Znanstvenici su tvrdili da su tunele pravili drevne bakterije oko vremena kada se stijena formirala. Ali Steele ističe da su bakterije mogle iskopati te tunele milijardama godina kasnije. "Kad biste se na taj način dali u vezu sa londonskim podzemljem, " kaže Steele, "rekli biste da je bilo staro 50 milijuna godina, jer to je koliko su stare stijene oko njega."
Ovakve rasprave mogu izgledati bezobrazno, ali većina je znanstvenika sretna što ih vide. "Ovo će učiniti je dobiti puno ljudi da zasuku rukave i potraže još stvari", kaže geolog MIT-a John Grotzinger. Da budemo sigurni, rasprave su o suptilnostima u zapisu o fosilima, a ne o postojanju mikroba odavno, davno. Čak je i skeptik poput Steele i dalje prilično uvjeren da su mikrobni biofilmi živjeli prije 3, 2 milijarde godina. "Ne možete ih propustiti", kaže Steele o njihovim karakterističnim nitima na mreži vidljivim pod mikroskopom. A ni kritičari nisu osporili najnovije izdanje Minika Rosinga sa Geološkog muzeja Sveučilišta u Kopenhagenu, koji je pronašao životni potpis ugljičnog izotopa u uzorku 3, 7 milijardi godina starog kamenja s Grenlanda - najstarijeg nespornog dokaza života na Zemlji,
Ulog u tim raspravama nije samo vrijeme rane evolucije života, već put koji je krenuo. Prošlog rujna, na primjer, Michael Tice i Donald Lowe iz StanfordUniverziteta izvijestili su o 3, 416 milijardi godina starim prostirkama mikroba sačuvanih u stijenama iz Južne Afrike. Mikrobi su, kako kažu, izvršili fotosintezu, ali u tom procesu nisu stvorili kisik. Danas mali broj bakterijskih vrsta čini isto - anoksigena fotosinteza koju nazivamo - a Tice i Lowe sugeriraju da su takvi mikrobi, umjesto konvencionalno fotosintetskih onih koje su proučavali Schopf i drugi, procvjetali tijekom rane evolucije života. Otkrivanje ranih poglavlja života reći će znanstvenicima ne samo mnogo o povijesti našeg planeta. Također će voditi njihovu potragu za znakovima života drugdje u svemiru - počevši od Marsa.
U siječnju 2004., NASA-ovi rovovi Spirit and Opportunity počeli su se kretati Marsovskim krajolikom. U nekoliko tjedana Opportunity je pronašao najbolji dokaz da je voda jednom tekla na površini planeta. Kemija stijena koju je uzela iz ravnice zvane Meridiani Planum ukazivala je na to da se formirala prije nekoliko milijardi godina u plitkom, davno iščeznutom moru. Jedan od najvažnijih rezultata rover misije, kaže Grotzinger, član tima za rover znanosti, bio je opažanje robota da stijene na Meridiani Planumu izgledaju kao da nisu srušene ili kuhane do te mjere da su Zemljine stijene iste dob su bili - njihova kristalna struktura i slojevi ostaju netaknuti. Paleontolog nije mogao tražiti bolje mjesto za očuvanje fosila u milijardama godina.
Prošla godina donijela je niz mučnih izvještaja. Sonda iz orbite i zemaljski teleskopi otkrili su metan u Marsovoj atmosferi. Na Zemlji mikrobi proizvode ogromne količine metana, mada se on može proizvesti i vulkanskom aktivnošću ili kemijskim reakcijama u kore planeta. U veljači su objavljena izvješća o medijima o NASA-inim istraživanjima koja su navodno zaključila da je marsovski metan mogao proizvesti podzemnim mikrobima. NASA-ino je sjedište brzo ušlo - možda zabrinuto zbog ponovnog medijskog bjesnjenja oko Marsovskog meteorita - i izjavilo da nema izravnih podataka koji bi podržavali tvrdnje o životu na Marsu.
No samo nekoliko dana kasnije europski su znanstvenici objavili da su otkrili formaldehid u Marsovoj atmosferi, još jednom spoju koji se, na Zemlji, proizvodi živim bićima. Ubrzo nakon toga, istraživači Europske svemirske agencije objavili su slike Elysium Plains, regije duž Marsovog ekvatora. Tekstura pejzaža, tvrdili su, pokazuje da je to područje bilo zaleđeni ocean prije samo nekoliko milijuna godina - ne dugo, u geološkom vremenu. Zaleđeno more možda je i danas tamo pokopano pod slojem vulkanske prašine. Dok voda još nije pronađena na površini Marsa, neki istraživači koji proučavaju marsovske jarke kažu da su značajke možda proizvele podzemni vodonosnici, sugerirajući da se voda i životni oblici kojima je potrebna voda mogu sakriti ispod površine.
Andrew Steele jedan je od znanstvenika koji su dizajnirali opremu nove generacije koju će ispitivati za život na Marsu. Jedan alat koji planira izvesti na Mars naziva se mikroarray, stakleni tobogan na koji su pričvršćena različita antitijela. Svako antitijelo prepoznaje i stapa se za određenu molekulu, a svaka točka određenog antitijela je postavljena da svijetli kad nađe svog molekularnog partnera. Steele ima preliminarne dokaze da mikroarija može prepoznati fosilne hopane, molekule bakterija u staničnim zidovima, u ostacima 25 milijuna godina starog biofilma.
Prošlog rujna Steele i njegovi kolege otputovali su na hrapav arktički otok Svalbard, gdje su testirali alat u ekstremnom okruženju kao uvod u njegovo postavljanje na Mars. Dok su naoružani norveški čuvari pazili na polarne medvjede, znanstvenici su satima sjedili na prohladnim stijenama, analizirajući fragmente kamena. Putovanje je uspjelo: mikrorastala su otkrila proteine otpornih bakterija u uzorcima stijena, a znanstvenici su izbjegli da postanu hrana za medvjede.
Steele također radi na uređaju pod nazivom MASSE (Modularni testovi za istraživanje sunčevog sustava), koji je preliminarno predviđen za letenje tijekom ekspedicije Europske svemirske agencije na Mars 2011. godine. On predviđa rover drobljenje stijena u prah, koji se može staviti u MASSE, koji će analizirati molekule mikrorezom, tražeći biološke molekule.
Uskoro, 2009. godine, NASA će lansirati Mars Science Laboratory Rover. Dizajniran je za pregled površine stijena radi pronalaska osebujnih tekstura koje ostavljaju biofilmi. Marsov laboratorij također može tražiti aminokiseline, građevne bjelančevine ili druge organske spojeve. Pronalaženje takvih spojeva ne bi dokazalo postojanje života na Marsu, ali to bi pojačalo slučaj i potaknulo NASA-ine znanstvenike da pobliže pogledaju.
Koliko će Marsove analize biti teško, one su još složenije prijetnjom od onečišćenja. Mars je posjetilo devet svemirskih letjelica, od Marsa 2, sovjetske sonde koja se srušila na planetu 1971., do NASA-ine Prilike i duha. Bilo koji od njih možda je nosio mikrobe u prirodi. "Moglo bi se dogoditi da se sruše i slegnu tamo, a onda bi ih vjetar mogao raznijeti na sve strane", kaže Jan Toporski, geolog sa Sveučilišta u Kielu u Njemačkoj. I ista interplanetarna igra branika koja je bacila komad Marsa na Zemlju mogla je oboriti komade Zemlje na Mars. Da je jedna od tih zemaljskih stijena bila zagađena mikrobima, organizmi bi možda preživjeli na Marsu - barem neko vrijeme - i ostavili tragove u geologiji tamo. Ipak, znanstvenici su uvjereni da mogu razviti alate za razlikovanje uvezenih zemaljskih mikroba i marsovskih.
Pronalaženje znakova života na Marsu nikako nije jedini cilj. "Ako pronađete naseljeno okruženje i ne pronađete ga naseljeno, onda vam to nešto govori", kaže Steele. "Ako nema života, zašto onda nema života? Odgovor bi doveo do dodatnih pitanja. "Prvo bi bilo ono što Zemlju koja obiluje životom čini tako posebnom. Na kraju, trud koji je uložen u otkrivanje primitivnog života na Marsu može se dokazati kao najveća vrijednost upravo ovdje kod kuće.
