Vesi. Sitä löytyy kaikkialla maapallolla, polaarisista jäälakista höyrygeysireihin. Ja mistä he löytävät vettä, he löytävät elämän melkein poikkeuksetta. "Kun löydämme vettä täältä maapallolta - olipa kyseessä jään peittämät järvet, syvänmeren hydrotermiset tuuletusaukot, kuivat aavikot - jos on vettä, löydämme mikrobeja, jotka onnistuvat asumaan siinä", sanoo Brian Glaser, Havaijin yliopisto, Manoa, opiskelee astrobiologiaa.
Siksi NASA: n epätavallinen motto metsämaan ulkopuolisen elämän metsästyksessä oli "seuraa vettä".
Äskettäin NASA: n tutkijat ilmoittivat löytöksen Marsista: tummat virrat, joita tutkijat ovat nähneet kesäkuukausien aikana Marsissa yli kymmenen vuoden ajan, osoittautuivat virtaavaksi vedeksi. Vaikka suolavirrat saattavat olla liian kyllästettyjä kloridisuoloihin elämän tukemiseksi, ne lisäävät todennäköisyyttä elämästä Marsilla tällä hetkellä.
Mutta miksi vesi on niin tärkeä molekyyli elämälle? Voisiko olla muita aineosia, jotka tarjoavat täydellisen reseptin elämälle muilla planeetoilla?
Osoittautuu, että veden useat kemialliset ominaisuudet tekevät siitä välttämättömän eläville asioille. Paitsi, että vesi liuottaa melkein kaiken, se on myös yksi harvoista materiaaleista, jotka voivat olla kiinteitä, nestemäisiä ja kaasumaisia suhteellisen kapealla lämpötila-alueella.
Nykyinen elämä
Lähes koko maapallon elämä käyttää kalvoa, joka erottaa kehon ympäristöstä. Pysyäkseen hengissä keho ottaa tärkeitä materiaaleja energian tuottamiseksi, suodattaen pois myrkylliset aineet kuten jätteet. Tässä suhteessa vesi on välttämätöntä, koska se pysyy nestemäisenä maan lämpötiloissa. Kun se virtaa, se tarjoaa tehokkaan tavan siirtää aineita solusta solun ympäristöön. Energian vapauttaminen kiinteistä aineista on paljon vaikeampaa (vaikkakin on mikrobia, jotka syövät kiveä), Glazer sanoo.
Mainosvideo:
Yhtälön toinen osa - sen lisäksi, että vesi voi kuljettaa aineita soluun ja ulos solusta - liittyy ainutlaatuiseen kemialliseen konfiguraatioon. Nöyrä vesimolekyyli koostuu kahdesta vetyatomista, jotka ovat sitoutuneet happiatomiin.
"Tapa, jolla ne yhdistetään, tekee vedestä ihanan universaalin liuottimen", jonka avulla se voi liueta melkein minkä tahansa aineen, Glaser sanoo.
Tämä johtuu pääasiassa siitä, että molekyylillä on polaarisuus, vetyatomit rypälevät molekyylin toisella puolella muodostaen positiivisen alueen ja happi toisessa päässä muodostaa negatiivisen varauksen. Positiivinen vetypää houkuttelee negatiivisia ioneja (tai atomeja, joissa ylimääräinen elektroni on ulkokuoressa), kun taas negatiivinen pää houkuttelee positiivisia ioneja (joista toinen on poissa elektronistaan).
Veden merkittävät liukenemisominaisuudet tekevät siitä ihanteellisen aineiden, kuten fosfaattien tai kalsiumionien, siirtämiseen soluun ja ulos.
Vesivaiheet
Toinen veden epätavallinen ominaisuus on, että se voi olla kiinteää, nestemäistä ja kaasumaista maan lämpötila-alueella. Muut molekyylit, jotka on tunnistettu hyviksi ehdokkaiiksi elämän tukemiseksi, ovat yleensä nestemäisiä lämpötiloissa tai paineissa, jotka eivät olisikaan suosituimpia elämänmuotoja varten.
"Vesi on todella makea paikka", Glazer sanoo.
Se, että vesi voi olla kaikissa kolmessa vaiheessa suhteellisen kapealla painealueella, luo monia mahdollisuuksia elämälle kukoistaa, hän lisää.
"Kaikki kolme planeettamme käytettävissä olevaa vettä luovat miellyttävän monipuolisen luontotyypin ja mikroilmaston", sanoo Glazer. Esimerkiksi jäädytettyä jäätä löytyy vuoristojäätiköistä, kun taas vesihöyry auttaa lämmittämään ilmapiiriä.
Elämän vesikehto
Vesi voi olla enemmän kuin nestettä, joka tekee elämästä helpompaa - se voi olla suojakehys, joka toi elämän rakennuspalikat maapallolle, kertoo astrolokemiaa opiskeleva Hawaiin yliopiston fyysikko ja kemisti Ralph Kaiser.
Yhden maapallon elämän alkuperän teorian, panspermian teorian mukaan jääkomeetit kaatuivat maahan kantaen pieniä orgaanisia molekyylejä, joista tuli elämän perusta. Mutta avaruuden läpi matkustaminen on koettelemus, pääasiassa voimakkaan säteilytason takia, joka voi tuhota herkkiä orgaanisia molekyylejä.
Kiinteässä muodossa oleva vesi voi kuitenkin suojata molekyylejä säteilyltä. "Ehkä siitä, että rakennustiilet jäätyivät veteen, siitä tuli heidän suojavaipansa."
Etsimällä korvikkeita
Tietenkin, vaikka vesi on välttämätöntä oman planeettamme elämälle, voi olla elämän muotoja, jotka eivät elä maapallon sääntöjen mukaan.
Tutkijat etsivät myös muita nesteitä, joilla voisi olla samanlainen rooli kuin universaalisilla liuottimilla ja kuljetusväliaineilla. Suosituimpia kilpailijoita ovat ammoniakki ja metaani, kertoo NASA: n Ames-tutkimuskeskuksen astrobiologi Chris McKay Moffett Fieldissä, Kalifornia. Ammoniakki, kuten vesi, on maailmankaikkeudessa suhteellisen yleinen polaarinen molekyyli, mutta tutkijat eivät ole vielä löytäneet aurinkojärjestelmästä suuria ammoniakin sisältäviä kappaleita.
Metaani ei ole polaarinen, mutta se voi liuottaa monia muita aineita. Toisin kuin vedessä, metaanista tulee nestemäistä vain hyvin kylmissä lämpötiloissa - miinus 182 celsiusastetta.
"Tiedämme, että Titanilla on suuria nestemäisen metaanin ja etaanin järviä", tämä on yksi Saturnuksen kuista, McKay sanoo. "Joten erittäin mielenkiintoinen kysymys on, voiko elämä käyttää nestemäistä metaania vai etaania."
Ilja Khel