V današnjem Znanstvenem komentarju se bomo odpravili na ekskurzijo v prostranosti osončja v iskanju drugih in morda nekoliko drugačnih življenjskih oblik, kot jih srečamo na Zemlji. Med tokratnim vesoljskim sprehodom se bomo spraševali tudi, katere pravzaprav so osnovne podstati življenja. Kako lahko izhajajoč iz osnovnih premis o življenju, kot ga poznamo, sklepamo na obstoj drugačnih oblik življenja in kako bi bile te lahko videti?

Obstoj zunajzemeljskih oblik življenja je že dolgo predmet človeškega zanimanja. Zanimanje zanj sega vse od znanstvenofantastičnih napovedi pa vse do številnih vesoljskih misij ter znanstvenih napovedi in modelov, ki opisujejo možnosti obstoja življenja na drugih nebesnih telesih.

Cilj današnje odprave ne bo mnogokrat opevani ter številnih teorij in špekulacij deležni Mars. Tokratni cilj je bolj obskuren, bistveno hladnejši, manj poznan, a zato še zanimivejši Titan. Gre za največjo in najsvetlejšo Saturnovo luno oziroma njegov naravni satelit.

Za začetek opišimo fizikalne in kemijske značilnosti Titana. Povprečna temperatura na površju Titana znaša okoli minus 180 stopinj Celzija. Kot eno izmed redkih poznanih nebesnih teles ima Titan gosto atmosfero, ki jo po večini gradi plin dušik, v manjši, a nezanemarljivi meri pa tudi metan in etan, ki – podobno kot voda na Zemlji – tvorita oblake nad površjem Titana. Titan je poleg Zemlje edino nebesno telo, na katerem lahko na površini najdemo kemijsko zvrst v tekočem stanju. Tako na Titanu zapazimo številne rečne struge, jezera in morja, ki naj bi s svojo erozijsko močjo izoblikovale površje Titana.

Tekočina, o kateri je govor, pa seveda ni voda, temveč metan. Ta najosnovnejši ogljikovodik s kemijsko formulo CH4 se v pogojih, ki vladajo na Titanu, nahaja tako v tekoči kot plinasti obliki, prav tako kot voda na Zemlji. Še več, tako kot voda na Zemlji tudi metan na Titanu kroži med plinsko atmosfersko obliko in tekočo površinsko obliko. Cikel sestavljata stalno izhlapevanje tekočega metana in njegov povratek na površino v obliki padavin. Tako je: na Titanu pada metanski dež ter tečejo metanske reke, ki napajajo metana polna jezera in morja.

In kje je tu življenje, se morda že upravičeno sprašujete. V iskanju zunajzemeljskih oblik življenja se znanstveniki in znanstvenice pogosto držijo načela »sledi vodi« oziroma v angleški različici »follow the water«. Življenje, kot ga poznamo na Zemlji, je namreč fundamentalno povezano in pogojeno z obstojem tekoče vode. Voda je na Zemlji tista, ki oblikuje praktično vse vidike živega – pa tudi neživega – sveta. Od rečne struge in celičnih membran pa vse do strukture posameznih bioloških makromolekul, kot so denimo proteini in DNA.

Poleg vode pa je za obstoj življenja ključen tudi obstoj kompleksnih organskih molekul. Kompleksne organske molekule s svojo raznoliko kemijsko strukturo povečajo nabor možnih reakcij in tvorbo novih, še kompleksnejših molekulskih sistemov. Obstoj takšnih kompleksnih sistemov lahko privede do vznika samoorganizirajočih se sistemov oziroma primitivnih življenjskih oblik. Tako naj bi denimo na Zemlji pred več miljardami let v primordialni juhi nastali aminokisline in nukleotidi, ki so kasneje omogočili vznik prvih življenjskih oblik.

Prav obstoj kompleksnih organskih molekul je znanstvenike privedel do ideje o obstoju življenja na površju Titana. Kot že rečeno, se v tamkajšnjem ozračju nahajajo predvsem dušik ter metan in etan. Z znamenitim Miller-Ureyevim eksperimentom sta raziskovalca pokazala, da lahko ob dovajanju energije v obliki električne razelektritve in ultravijoličnega sevanja iz podobne mešanice plinov nastanejo kompleksne molekule, kot so aminokisline in DNA. Kasneje so uspešno dokazali, da lahko do nastanka teh kompleksnih spojin pride tudi ob odsotnosti vode.

Eden izmed osnovnih pogojev obstoja življenja je tudi tako imenovana kompartmentalizacija. Z oblikovanjem osnovnih razdelkov oziroma kompartmentov se prostor razdeli na notranji in zunanji svet. Meja med svetovoma mora biti jasna, prehod snovi med njima pa reguliran. Takšno razmejitev poznamo pri celicah v obliki celične membrane z njenimi komponentami. Eno izmed ključnih vprašanj, ki so si jih raziskovalci pri tem zastavili, je bilo, kako bi lahko bila videti celica v okolju nepolarne molekule metana. Znano je da celične membrane, kot jih poznamo, gradijo fosfolipidi. Ti se v polarnem, vodnem okolju orientirajo tako, da tvorijo sredico membrane, ki je nepolarna, in polarno površino, ki je v stiku z vodo.

Leta 2015 je znanstvenikom uspelo sestaviti računalniški model celice, ki bi lahko obstajala v tekočem metanu in bi lahko bila  alternativa fosfolipidni membrani, kot jo poznamo v celicah pri organizmih, ki bivajo na Zemlji. Model membrane, imenovane azotosom, gradijo enostavne organske molekule akrilonitrila, ki jih sestavljajo dušik, vodik in ogljik.

V azotosomih se na podoben način kot pri fosofolipidih molekule akrilonitrila v membrano zložijo tako, da svoje nepolarne dele obrnejo proti metanu, polarni deli pa gradijo sredico membrane. Ena izmed pomembnih lastnosti predstavljenega modela membrane je ta, da je takšna membrana v azotosomu stabilna in fluidna oziroma fleksibilna tudi pri izjemno nizkih temperaturah, ki jih srečamo na površju Titana.

Takšen model membrane so raziskovalci zgradili na podlagi suma obstoja večjih količin akrilonitrila. To je pokazala masnospektralna analiza v sklopu misije Cassini-Huygens, ki je potekala pod okriljem Evropske vesoljske agencije do septembra 2017. Prisotnost akrilonitrila so nedavno potrdili tudi s spektralnimi analizami, izvedenimi s pomočjo teleskopa ALMA v puščavi Atacama. Hipoteza o obstoju azotosomov v jezerih metana na Titanu je tako dobila novo potrditev, ki nakazuje na možnost obstoja primitivnih življenjskih oblik v metanskih jezerih.

Ideja je nedavno vzbudila veliko zanimanja in si tako prislužila novo, 850 milijonov dolarjev težko misijo, tokrat v okviru Nase. V sklopu misije bodo na površino Titana spustili novega robota, ki bo tam daleč poskušal najti še kakšno sled te hipotetične oblike življenja.

Naj za konec opozorimo, da bo do dokončnih in bolj oprijemljivih dokazov o zdaj še domnevnem obstoju ali pa neobstoju teh nenavadnih oblik življenja najbrž moralo preteči še kar nekaj vode, no, pa tudi metana, kakopak. A tudi v znanstvenih srenjah se zdi, da ni ravno malo tistih, ki menijo, da je Titan mnogo boljši kandidat za obstoj življenja kot tolikokrat opevani in resnici na ljubo že nekoliko skomercializirani Mars.

 

Razmišljujoč o tem, kako bi se v metanskem okolju lahko zvil protein, si je v hladnem, metana polnem Ligeia Mare noge podhladil vajenec Uroš.