Penelope Boston zegt dat er het leven op Mars zou kunnen zijn

De carrière waarmee ik al vroeg begon in mijn leven was op zoek te gaan naar exotische levensvormen in exotische oorden. Op dat moment werkte ik in Antarctica en de Noordpool, en in hoog en laag gelegen woestijngebieden. Tot ongeveer een tiental jaren geleden, toen ik in de ban van grotten geraakte, en ik het grootste deel van mijn onderzoek in die richting bijstelde.

Ik heb een echt coole baan - ik mag prachtige dingen doen. Ik werk in de meest extreme grotomgevingen op de planeet. Vele omgevingen zijn dodelijk, maar toch zijn ze absoluut fantastisch en bevatten ze ongelooflijke biologische wonderen die zeer verschillend zijn van wat we aan de oppervlakte vinden. Los van de intrinsieke waarde van de biologie, mineralogie en geo-microbiologie die we daar beoefenen, gebruiken we ze ook als sjablonen voor het onderzoek naar leven op andere planeten. Vooral voor Mars, maar ook voor Europa, de kleine, ijzige maan rond Jupiter. En misschien ooit ver buiten ons eigen zonnestelsel.

Ik ben gepassioneerd geïnteresseerd in de menselijke toekomst, op de maan en Mars in het bijzonder, en elders in het zonnestelsel. Ik denk dat het tijd is voor een zonnestelsel-beschaving en -soort. Als verlengstuk daarvan vraag ik me af of we kunnen of moeten nadenken over het overbrengen van aardachtig leven naar andere planeten. Met name Mars, als eerste voorbeeld.

Iets waar ik het bij wetenschappelijke bijeenkomsten nooit over heb, is hoe ik hier eigenlijk toe gekomen ben en waarom ik dit werk doe. Waarom heb ik geen gewone baan, geen zinnige baan? Dat komt door de Sovjet-Unie. Omdat in het midden van de jaren ‘50, toen ik een klein kind was, zij de moed hadden om een zeer primitieve kleine satelliet, Spoetnik genaamd, te lanceren. Die maakte de westerse wereld zowat hysterisch. Een enorme hoeveelheid geld ging naar de financiering van wetenschap en wiskundevaardigheden voor kinderen. Ik ben een product van die generatie, zoals zoveel van mijn collega's. Het hield ons echt in de greep, enthousiasmeerde ons en het zou mooi zijn als we dat nu weer konden doen.

Natuurlijk, als je weigert om volwassen te worden - terwijl ik me in het dagelijks leven als een volwassene voordoe, en daar tamelijk goed in slaag – moet je eigenlijk die kinderlijke kwaliteit behouden en je niet aantrekken wat andere mensen van je interesses vinden. Het volgende element is het feit dat ik een waardeoordeel toepas en mijn waardeoordeel is dat de aanwezigheid van leven beter is dan geen leven. Ja, leven is meer waard dan geen leven. Ik denk dat dat de aanpak van een groot deel van het werk van de mensen in dit publiek omschrijft.

Ik ben uiteraard zeer geïnteresseerd in Mars. Dat komt omdat ik een jonge studente was toen de Viking Landers op Mars landden. Dat veranderde een piepklein astronomisch object in de hemel, een stipje, in een volledig landschap, toen die allereerste primitieve foto van Mars op het scherm werd opgebouwd. En toen het een landschap werd, werd het ook een bestemming, en wijzigde echt de loop van mijn leven.

In mijn afstudeerjaar werkte ik samen met mijn collega, mentor en vriend, Steve Schneider, in het Nationaal Centrum voor Atmosferisch Onderzoek, aan vraagstukken over mondiale veranderingen. We schreven een aantal dingen over de rol van de Gaiahypothese - of je de Aarde zou kunnen zien als één enkele entiteit in een betekenisvolle wetenschappelijke zin, en dan, als een uitvloeisel daarvan, heb ik gewerkt aan de ecologische gevolgen van een nucleaire oorlog.

Prachtige dingen en grimmige dingen. Maar het leerde mij om naar de Aarde te kijken als naar een planeet met externe ogen en niet alleen als onze thuis. Dat is een geweldige verandering van perspectief, om te proberen na te denken over de manier waarop onze planeet zich gedraagt als planeet, met het leven dat er op is. Dit alles lijkt mij een omslagpunt in de geschiedenis. We staan klaar om onze planeet van herkomst te verlaten en uit te zwermen in het hele zonnestelsel en daarbuiten.

Terug naar Mars nu. Hoe moeilijk zal het zijn om leven vinden op Mars? Het is soms al echt heel moeilijk voor ons om elkaar vinden, zelfs op deze planeet. Ja, het vinden van leven op een andere planeet is een niet-triviale bezigheid en we besteden veel tijd met daarover na te denken. Of je denkt kans op slagen te hebben, hangt af van wat je vindt dat de kansen op leven in het universum zijn. Ikzelf denk dat het leven is een natuurlijk gevolg is van de toenemende complexificatie van materie in de tijd.

Je begint met de Big Bang en je krijgt waterstof, dan krijg je helium en dan krijg je meer ingewikkelde dingen, je krijgt de vorming van planeten. Het leven is in mijn ogen een veel voorkomend, op planeten gebaseerd fenomeen. Zeker, in de laatste 15 jaar hebben we steeds meer planeten buiten ons zonnestelsel waargenomen. Net vorige maand, een paar weken geleden, is daadwerkelijk een planeet in de grootte-klasse van de aarde gevonden. Dit is heel spannend nieuws.

Mijn eerste gewaagde voorspelling is dat in het universum overal leven is te vinden. We gaan het overal waar we kijken, vinden - waar er planetaire systemen zijn die het mogelijk kunnen ondersteunen. Die planetaire systemen gaan zeer algemeen zijn. Wat dan over leven op Mars? Nou ja, als iemand me een tiental jaar geleden had gevraagd wat ik dacht dat de kans van leven op Mars zou zijn, zou ik hebben gezegd: wel, een paar procent. Zelfs dat werd in die tijd als overdreven beschouwd. Ik werd eens door een voormalige ambtenaar van NASA spottend geïntroduceerd als de enige persoon op de planeet die nog steeds dacht dat er leven was op Mars. Die ambtenaar is nu dood en ik niet, dus zit er een zekere mate van glorie in het overleven je tegenstanders.

Maar de zaken zijn sterk veranderd in de afgelopen twaalf jaar. De reden dat ze veranderd zijn, is dat we nu over nieuwe informatie beschikken. De verbazingwekkende Pathfindermissie van '97, en de MER-Rovermissies die zich nu op Mars bevinden en de European Space Agency's Mars Express, hebben ons een aantal verbazingwekkende dingen geleerd. Er is ondergronds ijs op die planeet. En waar er water is, is er een zeer grote kans op ons soort leven. Er is daar overal duidelijk sedimentair gesteente - een van de landers staat in het midden van een oude zeebodem en je vindt er deze geweldige structuren, 'blauwbessen’ genaamd. Dat zijn kleine, rotsachtige concreties. We zijn druk bezig om ze biologisch na te maken in mijn lab.

Zo, met al deze dingen samen, denk ik dat de kansen op leven veel groter zijn dan ik ooit zou hebben gedacht. Ik denk dat de kans dat het leven ergens in het verleden ooit op Mars is ontstaan, misschien wel één op vier is tot misschien zelfs één op twee. Dit is een zeer gedurfde uitspraak. Ik denk dat het er is en ik denk dat we het nodig moeten gaan zoeken. En ik denk dat het onder de grond zit. Het spel zit dus op de wagen, het spel dat we spelen in de astro-biologie. Hoe probeer je greep te krijgen op buitenaards leven? Hoe zoek je ernaar? Hoe herken je het wanneer je het vindt? Want als het groot en opvallend zou zijn, zouden we het al hebben gevonden - het zou ons al in de voet hebben gebeten, en dat is niet zo.

Dus weten we dat het waarschijnlijk heel cryptisch is. Cruciale vraag: hoe kunnen we het beschermen als we het vinden, zonder het te besmetten? Misschien zelfs nog crucialer, omdat dit de enige thuisplaneet is die we hebben: hoe kunnen we ons ertegen beschermen, terwijl we het bestuderen? Waarom is het misschien moeilijk te vinden? Nou, het is waarschijnlijk microscopisch en het is nooit makkelijk om microscopische dingen te bestuderen, hoewel de geweldige instrumenten die we nu hebben om dat te doen ons in staat stellen dingen veel diepgaander te bestuderen en op een veel kleinere schaal dan ooit tevoren. Maar het zit waarschijnlijk verstopt, want als je middelen uit je omgeving in beslag neemt, maakt je dat lekker zodat andere dingen je willen opeten of consumeren. Een roofdier-prooi-spel gaat in wezen echt universeel zijn en ga je bij elke vorm van biologisch systeem aantreffen. Het kan ook heel, heel anders in zijn fundamentele eigenschappen - de chemie, of de grootte ervan.

Wij zeggen klein, maar wat betekent dat? Is het van de grootte van een virus? Of nog kleiner dan dat? Is het groter dan de grootste bacterie? We weten het niet. De snelheid van activiteit, dat is iets dat we tegenkomen in ons werk met onderaardse organismen, omdat ze heel erg langzaam groeien. Als ik een uitstrijkje van je tanden zou nemen en het in een petrischaal zou plaatsen, zou ik binnen ongeveer vier of vijf uur groei te zien krijgen. Maar bij de organismen uit de ondergrond van de aarde waar we mee werken, duurt het vaak maanden - en in veel gevallen, jaren - voordat we iets van groei zien. Dus ze zijn, intrinsiek, een langzamere levensvorm.

Maar het echte probleem is dat we worden geleid door onze beperkte ervaring, en voordat we buiten de doos van onze schedel kunnen denken en weg van wat we weten, kunnen we niet weten wat te zoeken, of hoe ervoor te plannen. Perspectief is alles en vanwege de geschiedenis waar ik het zojuist kort met jullie over had, heb ik geleerd om na te denken over de Aarde als een buitenaardse planeet. Dat is van onschatbare waarde geweest in onze aanpak om deze dingen te bestuderen.

Dit is mijn favoriete spel in vliegtuigen: waar je ook bent in een vliegtuig en je kijkt uit het raam, zie je de horizon. Ik draai mijn hoofd altijd opzij, en die eenvoudige verandering laat me, in plaats van deze planeet als thuis te zien, hem als een planeet zien. Het is een heel eenvoudige truc en ik laat nooit na om het te doen als ik bij het raam zit. Dit is wat we op ons werk doen. Een van de meest extreme grotten waarin wij werken. Dit is Cueva de Villa Luz in Tabasco, in Mexico. Deze grot is verzadigd met zwavelzuur. Er komen enorme hoeveelheden waterstofsulfide in deze grot terecht vanuit vulkanische bronnen en van de afbraak van evaporiet - mineralen onder de carbonaten waaruit deze grot is gevormd. Het is een heel vijandige omgeving voor ons. We moeten erin gaan met beschermende pakken en ademhalingsapparaten. 30 delen per miljoen aan H2S is dodelijk. Hier vind je geregeld een paar honderd delen per miljoen. Het is dus een zeer gevaarlijke omgeving, ook met CO en tal van andere gassen. Deze extreme fysische en chemische parameters maken de biologie op deze plaatsen heel bijzonder. Want in tegenstelling tot wat je denkt, is dit niet verstoken van leven.

Dit is een van de rijkste grotten die we hebben gevonden op de planeet, waar dan ook. Ze is vol leven. De extremen op aarde zijn op zichzelf interessant, maar een van de redenen dat we erin geïnteresseerd zijn, is omdat zij echt de gemiddelde omstandigheden vertegenwoordigen die we mogen verwachten op andere planeten. Dit is geeft ons de kans om te zien hoever we onze verbeelding kunnen oprekken in termen van wat we in de toekomst kunnen vinden. Er is zoveel leven in deze grot, en ik kan niet eens beginnen jullie een oppervlakkig idee ervan te geven.

Maar een van de meest bekende dingen hier noemen we snottieten, om voor de hand liggende redenen. Dit spul ziet eruit als wat er bij je tweejarige uit zijn neus komt wanneer hij een verkoudheid heeft. Dit wordt geproduceerd door bacteriën die daadwerkelijk meer zwavelzuur aanmaken, en leven bij pH-waarden rond nul. Dit spul is als accuzuur. En toch is alles in deze grot eraan aangepast. In feite is er is zo veel energie beschikbaar voor de biologie in deze grot, dat er zelfs veel grottenvissen leven. De lokale Zoque-indianen oogsten die tweemaal per jaar, als onderdeel van hun Paasfeest en de Heilige Week.

Dit is zeer ongewoon voor grotten. In sommige van de andere verbazingwekkende grotten waarin we werken - dit is in Lechuguilla grot in New Mexico in de buurt van Carlsbad, en dit is een van de meest beroemde grotten in de wereld. Er is 185 kilometer van in kaart gebracht. Ze is ongerept. Ze heeft geen natuurlijke opening en het is een gigantisch biologisch, geo-microbiologisch laboratorium. In deze grot zitten grote gebieden onder dit roodachtige materiaal dat je hier ziet, en ook deze enorme kristallen van seleniet die je daar ziet hangen. Dit spul wordt biologisch geproduceerd. Het is het afbraakproduct van het moedergesteente, waar organismen hun weg door vreten. Ze nemen er ijzer en mangaan uit op en oxideren ze. Telkens ze dat doen, krijgen ze een heel klein beetje energie. Dat beetje energie gebruiken ze dan om hun levensprocessen uit te voeren. Interessant genoeg is dat ze dit ook doen met uraan en chroom en diverse andere giftige metalen.

Het ligt voor de hand dat biosanering met dergelijke organismen gebeurt. Deze organismen nemen we nu mee naar het lab, en je ziet een aantal ervan groeien in petrischalen. We proberen om zo dezelfde biomineralen te reproduceren die we vinden op de wanden van deze grotten. Dit zijn signalen die ze achterlaten in het rotsarchief. Zelfs op de basaltoppervlakken in lavabuisgrotten, die een bijproduct zijn van vulkanische activiteit, vinden we deze volledig bedekte wanden. Vaak van deze prachtige, glinsterende zilverige wanden, of glanzend roze of glanzend rood of glanzend goud. Dit zijn mineraalafzettingen die ook worden aangemaakt door bacteriën. Je kan op deze beelden hier in het midden opnames met de scanning-electronenmicroscoop van sommige van deze jongens zien - dit zijn tuinen van deze bacteriën.

Een van de interessante dingen over deze specifieke jongens is dat ze thuishoren bij de actinomyceten- en streptomycetengroepen van bacteriën. Daar halen we de meeste van onze antibiotica vandaan. De ondergrond van de aarde bevat een enorme biodiversiteit. Omdat deze organismen erg apart van het oppervlak leven, maken ze een breed scala aan nieuwe verbindingen aan. Het potentieel voor het benutten van deze organismen voor farmaceutische en industriële chemische toepassingen is nog volledig onbenut, maar waarschijnlijk groter is dan het meeste van de rest van de biodiversiteit van de planeet.

Dus, lavabuisgrotten - ik heb net verteld over organismen die leven op deze planeet. We weten dat op Mars en de maan hopen van deze structuren bestaan. We kunnen ze zien. Aan de linkerkant zie je een lavabuis ontstaan bij een recente uitbarsting - de Etna op Sicilië. Zo worden deze buizen gevormd. Als ze uitgehold zijn, worden ze een habitat voor organismen. Je vindt ze over de hele planeet Mars, en we zijn druk bezig om ze te catalogiseren. Er bestaat een zeer interessant onroerend goed aan grotten op Mars, althans van dat type.

Om toegang te krijgen tot deze ondergrondse omgevingen, zijn we zeer geïnteresseerd in de ontwikkeling van de instrumenten ervoor. Het is niet zo makkelijk om in deze grotten te geraken. Het vereist kruipen, klimmen, touwwerk, technisch touwwerk en vele andere complexe menselijke bewegingen om er toegang tot te krijgen. Wij worden geconfronteerd met het probleem om het door een robot te laten doen. Waarom zouden we het door een robot willen laten doen? We gaan robotische missies naar Mars sturen lang voor de bemande missies.

Dan, ten tweede, om terug te gaan naar dat eerdere punt dat ik maakte over de kostbaarheid van het leven dat we kunnen vinden op Mars. We willen het niet besmetten. Een van de beste manieren om iets te bestuderen zonder het besmetten, is om een tussenpersoon te hebben. In dit geval: robotapparaten als tussenpersoon die daadwerkelijk een deel van dat voorbereidend werk voor ons kunnen opknappen, om alle mogelijke leven dat we vinden, te beschermen. Ik ben niet van plan om al deze projecten nu te overlopen, maar we zijn betrokken bij ongeveer een half dozijn robot-ontwikkelingsprojecten, in samenwerking met verschillende groepen. Ik wil het nu hebben over de reeks die je daar bovenaan ziet.

Dit zijn zwermen van hoppende microbots. Ik werk hiervoor samen met het Field and Space Robotics Laboratory en mijn vriend Steve Dubowsky aan het MIT. We zijn gekomen op het idee van deze robots gekomen door springbonen. Ze bewegen door kunstspieren, dat is een van de specialiteiten van het Dubowsky Lab - dit zijn de EPAMs of kunstspieren. Deze laten ze hoppen. Ze gedragen zich als een zwerm, gemodelleerd naar zwermgedrag bij insecten. Zij kunnen in groten getale worden aangemaakt. Zo kan men er een duizendtal sturen, zoals je kunt zien op deze linkerfoto. Duizend ervan passen in de laadruimte voor een van de huidige MER Rovers. Deze kleine jongens - je mag er veel van kwijtraken. Als je er duizend stuurt, mag je 90 procent kwijtraken en heb je nog steeds een missie. Dat geeft je de flexibiliteit om zeer moeilijk terrein te onderzoeken en te geraken waar je wil.

Om dit samen te vatten, wil ik nog even praten over grotten en de menselijke expansie buiten de Aarde als een natuurlijk uitvloeisel van het werk dat we doen in grotten. Het kwam een aantal jaren geleden bij ons op dat grotten vele eigenschappen hebben die mensen en andere organismen hebben gebruikt als habitat in het verleden. Misschien is het tijd om deze te gaan verkennen, in het kader van de toekomstige exploratie van Mars en de maan.

We zijn net klaar met een Fase II-studie voor het NASA-Instituut voor Gevorderde Concepten, om na te gaan welke onherleidbare set van technologieën je nodig hebt om mensen in lavabuizen op de maan of Mars te laten wonen. Het blijkt een vrij eenvoudige en kleine lijst te zijn, en we hebben het gezocht in de richting van een relatief primitieve technologie. Zo praten we over zaken als opblaasbare bekledingen die zich aanpassen aan de complexe topologische vorm aan de binnenkant van een grot. Of ter plekke ingeschuimde luchtsluizen om te passen in deze complexe topologie. Allerlei manieren om ademhalinggassen te winnen uit de materialen die op deze planeten voorhanden zijn. De toekomst bestaat erin dat we deze lavabuisgrotten gebruiken op Mars. Nu doen we in grotten aan wetenschap en recreatie, maar ik denk dat ze we in de toekomst zullen gebruiken als habitat en voor de wetenschap op deze andere planeten.

Volgens mijn idee over de huidige stand van zaken is de kans dat er ooit leven op Mars is geweest, misschien een op twee. De vraag of er leven is op Mars dat gerelateerd is aan het leven op aarde is nu erg vertroebeld, omdat we nu weten, dat meteorieten van Mars op de Aarde zijn geraakt, dat er materiaal is dat kan worden uitgewisseld tussen deze twee planeten.

Een van de prangende vragen is natuurlijk: als we er naartoe gaan en er leven vinden in de ondergrond, wat ik ook verwacht, is dat dan onafhankelijk ontstaan ? Begon het leven hier en werd het naar Mars getransporteerd? Of begon het daar en geraakte het daarna hier? Dit zal een fascinerende puzzel zijn voor de volgende halve eeuw. Ik verwacht dat we meer en meer Mars-missies gaan hebben om deze vragen te beantwoorden. Dank u.