A Naprendszer kevés égitestje kínál olyan különös látványt, mint a Szaturnusz legnagyobb holdja, a Titán. Több száz kilométeres sivatagjait a szél által emelt, akár száz méter magas dűnék borítják. A Cassini űrszonda felvételein olyan folyómedrek is látszanak, amelyeket egykor folyékony metán vájhatott ki. Amikor 2005-ben a 315 kilogrammos Huygens leszállóegység levált a Cassiniről és elérte a felszínt, nedves homokhoz hasonló állagú anyagra érkezett. A Titán légköre tízszer sűrűbbnek bizonyult a földinél, és összetett szerves molekulákat tartalmazott.

„Asztrobiológiai szempontból a Titán a Naprendszer legérdekesebb helye” – mondta Peter Ward, a Washingtoni Egyetem NASA-támogatással folyó kutatásainak vezetője. Szerinte sehol máshol nem figyeltek meg ilyen szokatlan kémiai viszonyokat. Ha a holdon valóban létezik élet, annak képviselői feltehetően a szó szoros értelmében idegenek lennének.

A Cassinihez hasonló űreszközök minden korábbinál részletesebben mutatták meg más világok tájait, és új lendületet adtak a Naprendszer életjeleinek kutatásához. Egyes tudósok szerint azonban a legfontosabb következtetésekhez továbbra is a Föld vizsgálata vezethet el. Saját bolygónkon ugyanis a Déli-sarktól a forró forrásokig számos, látszólag lakhatatlan környezetben találtak élőlényeket.

Ha megértjük, mitől virágzik az élet a Földön, könnyebb lesz meghatározni, milyen körülmények között alakulhat ki másutt. Öt alapvető kérdés különösen fontos: hogyan keletkezett az élet, szüksége van-e vízre és napfényre, milyen hőmérsékleti szélsőségeket visel el, valamint nélkülözhetetlen-e hozzá a DNS.

## Hogyan keletkezett az élet a Földön?

2005. július 3-án a Deep Impact űrszonda egy 400 kilogrammos egységet bocsátott a Tempel–1 üstökös útjába, amely óránként 37 ezer kilométeres sebességgel haladt pályáján. Az ütközés krátert ütött az üstökös felszínébe, a törmelék pedig szétszóródott a környező térben. A gondosan megtervezett becsapódást a Deep Impact kamerái rögzítették, a felvételeket pedig még később is elemezték a kutatók.

A mesterséges ütközéstől részben azt remélték, hogy közelebb visz a földi élet eredetének megfejtéséhez. Ha megértjük, hogyan vetették meg lábukat az első mikrobák bolygónkon, könnyebben felismerhetjük az ehhez megfelelő feltételeket más égitesteken is.

A földi élet minden formája ugyanazokból az alapvető építőelemekből áll: a fehérjéket aminosavak alkotják, a gének pedig foszfát- és cukorvázhoz kapcsolódó nukleotidokból épülnek fel. A nagy kérdés az, hogy ezek az anyagok mikor és miként jelentek meg a Földön.

Az élet bolygónk 4,55 milliárd évvel ezelőtti kialakulása és a kétséget kizáróan mikrobáktól származó, 3,45 milliárd éves leletek keletkezése közötti időszakban születhetett meg. Egyes összetevőit akár a Tempel–1-hez hasonló üstökösök is elhozhatták. A Deep Impact által kirepített anyagban bőségesen találtak szerves molekulákat, ami arra utal, hogy maga az üstökös is jelentős mennyiségben tartalmazta ezeket az élet szempontjából fontos vegyületeket.

Az alapanyagok ugyanakkor a korai Földön is létrejöhettek. Kutatóknak sikerült mesterségesen ribózt előállítaniuk olyan kémiai körülmények között, amilyenek a fiatal bolygó sivatagaiban uralkodhattak. A ribóz a nukleinsavak vázának egyik alkotóeleme.

A rejtvény utolsó darabja az, hogyan szerveződtek ezekből az építőkövekből akár a legegyszerűbb élő rendszerek. Az egyik elképzelés szerint az óceán hullámai szerves anyagokban gazdag vizet sodortak az árapályzóna mocsaras síkságaira, ahol az erős napsugárzás és a szabályos hullámzás egyfajta biokémiai reaktor katalizátoraiként működhettek. Mások szerint az élet az óceánfenéki hátságok iszapos üledékeiben keletkezett, ahol a kéreg repedéseiből energiában gazdag ásványi anyagok törtek fel.

Bruce Runnegar, a NASA Asztrobiológiai Intézetének tudományos igazgatója óriási kirakóshoz hasonlította a problémát: néhány égdarab és a kép szélei már összeálltak, de maga a teljes ábra még ismeretlen.

A részletek tisztázása közvetlenül befolyásolja, hol keressünk életet. Mintegy négymilliárd éve a Marson valószínűleg meleg és nedves légkör uralkodott, így ott is kialakulhatott élet. Ha viszont ehhez csupán bizonyos összetevők elegyére és energiaforrásra van szükség, akkor kevésbé barátságos világok – például a Titán – is szóba jöhetnek.

Az üstökösök szerepe az exobolygók kutatásához is támpontot adhat. Ha ezek az égitestek valóban kulcsfontosságú vegyületeket szállítanak a bolygókra, akkor elsősorban a sűrű üstökösfelhőkkel övezett bolygórendszerek lehetnek ígéretes célpontok.

## Feltétlenül víz kell az élethez?

Az általunk ismert élethez valamilyen folyadék szükséges. Gázban a molekulák túl gyorsan mozognak ahhoz, hogy az élethez szükséges bonyolult kémiai reakciókban vegyenek részt, szilárd anyagban viszont alig képesek helyet változtatni. A folyadék oldószerként lehetővé teszi, hogy a molekulák mozogjanak és találkozzanak egymással.

A Földön ezt a szerepet minden ismert élő rendszerben a víz tölti be, akár sivatagban, akár mélyen a kőzetek között található. Bolygónk felszínének nagy részét óceánok, tavak és folyók borítják, a légkörben felhők és vízpára vannak, a kéreg pedig kilométeres mélységig tartalmaz vizet. Nem tudjuk azonban, hogy kizárólag a víz képes-e fenntartani az életet, vagy a földi élet egyszerűen a legkönnyebben hozzáférhető alkalmas folyadékhoz alkalmazkodott.

Elméletileg egy szénalapú, egzotikus életforma oldószere lehetne folyékony földgáz vagy más szénhidrogén is. Ha pedig az élet nem szénre, hanem például szilíciumra épülne, másfajta folyadékokban is fejlődhetne.

Az élet kutatása ma elsősorban azokra a helyekre összpontosít, ahol jelenleg van vagy korábban lehetett folyékony víz. Egyes asztrobiológusok azonban óvnak attól, hogy indokolatlanul leszűkítsük a keresést. Steven Benner, a molekuláris evolúció alkalmazott kutatásával foglalkozó alapítvány munkatársa szerint a „kövesd a vizet” elv akár el is fedheti előlünk a víz nélkül létező, egzotikus életformákat.

A forrás szerint a bolygók közül egyedül a Marson vannak vitathatatlan nyomai a víz egykori jelenlétének. A Jupiter Europa nevű holdján szintén van víz, és feltehetően az Enceladus is rendelkezik vízkészletekkel. Más égitesteken azonban eltérő folyadékok kínálhatnak közeget az élethez: a Jupiter fölött folyékony ammóniából álló felhők lebegnek, a Vénuszt kénsavas felhőtakaró rejti el, a Titán felvételein pedig folyékony metánból álló tavakra emlékeztető képződmények láthatók.

## Létezhet élet napfény nélkül?

A dél-afrikai bányákba többnyire aranyért és gyémántért mennek, Tullis Onstott, a Princeton Egyetem geomikrobiológusa azonban másfajta kincset keresett: olyan életet, amely közvetve nukleáris energiára támaszkodik. Munkatársaival régi bányajáratokba szivárgó vízből vett mintákat, majd mikroorganizmusok után kutatott bennük.

A megtalált mikrobák több mint öt kilométerrel a felszín alatt éltek, olyan környezetben, amely nem állt kapcsolatban a felszíni vizekkel. Onstott szerint a vizsgált terület több tízmillió éve elszigetelődött a felszíntől.

A mikrobák láthatóan napfény nélkül maradtak fenn. Olyan szerves szénvegyületekkel táplálkoztak, amelyek szén-monoxid és víz reakciójából keletkeztek. Energiaforrásként hidrogént használtak, amely akkor jött létre, amikor a kőzetekből származó radioaktív sugárzás részecskéi vízmolekulákat bontottak szét. Onstott megfogalmazása szerint odalent gond nélkül létezhetnek nukleáris eredetű energiából táplálkozó szervezetek.

Ez reményt ad arra, hogy a Marson, illetve a Szaturnusz és a Jupiter jeges holdjain is fennmaradhatott élet. A külső Naprendszer nagy bolygóinak holdjai feltehetően mindig túl hidegek voltak a felszíni élethez, a mélyben azonban kialakulhattak olyan szervezetek, amelyek mindmáig léteznek.

## Mekkora forróságot és hideget bír el az élet?

A Föld más bolygókhoz képest feltűnően kényelmes hely. Hőmérséklete viszonylag állandó, ezért felszínének nagy részén hozzáférhető a folyékony víz. A magaslégköri ózonréteg védelmet nyújt a veszélyes kozmikus sugárzással szemben, miközben elegendő napfény éri a felszínt a fotoszintézishez. Így szárazföldi erdők és füves puszták fejlődhetnek, az óceánokban pedig algák milliárd tonnái szaporodhatnak.

A szomszédos bolygókon jóval zordabbak a viszonyok. A Mars felszínén nem ismerünk folyékonyvíz-forrást, nincs védelem a kozmikus sugárzással szemben, a szél több ezer kilométerre sodorja a port, a hőmérséklet pedig mínusz 87 Celsius-fokig süllyedhet. A Vénuszt eközben szén-dioxidban gazdag légkör borítja, felszíni hőmérséklete pedig elérheti a 460 Celsius-fokot.

A kutatók mégis azt találták, hogy az élet rendkívül szélsőséges körülmények között is fennmaradhat. A különösen hőkedvelő szervezetek, a termofilek akár 120 Celsius-fokos vízben is jól érezhetik magukat. Forró forrásokban, gejzírekben és az óceánfenék repedései közelében élnek, ahol olvadt kőzet préselődik felfelé. Kémiai felépítésük alkalmazkodott a hőséghez: sajátos enzimkészletük például megakadályozza, hogy a magas hőmérséklet szétbontsa a fehérjék rendezett szerkezetét.

Az élet a rendkívüli hideggel is dacolhat. Jean Brenchley, a Pennsylvaniai Állami Egyetem mikrobiológusa egy háromezer méter vastag grönlandi gleccser aljából származó, legalább 120 ezer éve elzárt jégdarabot olvasztott fel. Mikroszkóppal mozgó mikroorganizmusokat figyeltek meg benne. Brenchley szerint a mintát sűrű és változatos közösség népesítette be.

Hidegkedvelő mikrobákat találtak az Antarktisz jéghegyeiben és gleccsereiben, valamint a szibériai örökfagy alatt rejtőző hideg tavakban is. Ezeknek a pszichrofil szervezeteknek különleges problémákat kell megoldaniuk: némelyikük fagyállóhoz hasonló anyagokat termel, amelyek gátolják a vízmolekulák jégkristályokká rendeződését.

A termofilek és a pszichrofilek egyaránt fontosak az asztrobiológia számára. Egyes kutatók szerint a földi élet kialakulásában a termofilek játszották a fő szerepet. Ha ez igaz, akkor élet olyan bolygókon is születhet, ahol van forró víz. A Mars ebből a szempontból ígéretes lehet, mert a geológusok szerint kőzetei hidrotermális rendszerek fejlődése során jöttek létre.

A mai Mars ugyanakkor hideg, és a Naptól távolodva egyre több fagyos környezetet találunk. Peter Ward szerint a Naprendszerben sokkal több a hideg élőhely, mint a forró, ezért a kutatásnak mindenekelőtt a hideghez alkalmazkodott életre kellene összpontosítania.

Kiemelt célpont az Enceladus. A NASA olyan felvételeket tett közzé, amelyeken a hold felszíni gejzírjei jégkristályokat lövellnek az űrbe. Ez erősen arra utal, hogy a mélyben folyékony vizet rejtő üregek lehetnek. Így más jeges Szaturnusz- és Jupiter-holdak is menedéket nyújthatnak pszichrofil szervezeteknek.

## Szükséges-e a DNS az élethez?

Miután kijelöltük a keresés helyét, azt is meg kell határoznunk, mit tekintünk életjelnek. Ha a Naprendszerben a Földön kívül is létezik élet, valószínűleg mikroszkopikus formában találkozhatunk vele. A Carnegie Mellon Egyetem kutatói ezért olyan módszeren dolgoztak, amely molekuláris szinten ismerheti fel az élő szervezeteket.

David Wettergreen kutatásvezető szerint olyan műszert igyekeztek létrehozni, amely egy helyen egyszerre mutatja ki a szénhidrogéneket, fehérjéket, DNS-t és más biomarkereket. Ha ezek együtt fordulnak elő, okkal feltételezhető, hogy ugyanahhoz a szervezethez kapcsolódnak.

Csapata a chilei Atacama-sivatagban tesztelte a Zoe nevű önjáró kutatóeszközt. Az Atacama a Föld egyik legszárazabb vidéke, ahol csak kevés baktérium, alga és zuzmó marad életben. Zoe festékekkel permetezi be a talajt; ezek a biológiai molekulákhoz tapadnak, majd erős megvilágítás hatására érzékelhetővé válnak. A berendezés a teszteken kifogástalanul működött, Wettergreen pedig bizakodott abban, hogy a módszer a Marson is beválhat.

A rendszernek azonban van egy alapvető korlátja: jelenlegi formájában kizárólag a földi életével azonos vegyületekből felépülő szervezeteket ismeri fel. Márpedig nem biztos, hogy az életnek csak egyetlen lehetséges „receptje” van.

Egyes kutatók DNS nélkül, kizárólag RNS felhasználásával próbálták újraalkotni az élet legegyszerűbb formáit. Elképzelhető, hogy a mai élet RNS-alapú szervezetekből fejlődött ki, amelyeket később összetettebb formák váltottak fel. Néhány tudós azt sem zárja ki, hogy ilyen ősi lények ma is élnek feltáratlan helyeken, például kőzetek apró pórusaiban.

Más kutatók még egzotikusabb molekulákat, köztük peptid-nukleinsavat, azaz PNS-t használnak genetikai információ tárolására. A DNS-ben és az RNS-ben a genetikai információt hordozó egységek cukoralapú vázhoz kapcsolódnak, míg a PNS tartóváza peptidekből épül fel.

Ha az élet kizárólag DNS-re épülhet, akkor csak olyan bolygókon keletkezhet, ahol foszfor, nitrogén és meghatározott cukorfajták egyaránt jelen vannak. A Marson ezek az összetevők egy helyre kerülhettek, a Jupiteren azonban ez kevéssé valószínű. Ha sikerül működő alternatívát találni a DNS helyett, jelentősen kibővülhet azoknak a világoknak a köre, ahol érdemes élet után kutatni.

Az alternatív életformákról szóló elképzelések egyelőre inkább tűnhetnek tudományos-fantasztikus ötleteknek, mint biológiai valóságnak. Az űrexpedíciók tervezéséhez azonban tudnunk kell, hová érdemes indulni, és mit keressünk ott. Az pedig, hogy a Föld legbarátságtalanabb zugaiban is megtelepszik az élet, okot ad a reményre: más világokon is létezhet. Már csak el kell jutnunk oda, és megfelelő módon kell keresnünk.