Έρευνα

Γιατί το νερό είναι τόσο σημαντικό για την εξωγήινη ζωή;

Νερό Στη Γη, συναντάται παντού, από πολικές παγοθήκες μέχρι ζεστούς. Και όπου βρίσκεται το νερό, η ζωή βρίσκεται σχεδόν χωρίς εξαίρεση. "Όταν βρούμε νερό εδώ στη Γη - είτε πρόκειται για λίμνες που καλύπτονται από πάγο, υδροθερμικές πηγές βαθέων υδάτων, άγονες έρημοι - εάν υπάρχει νερό, βρίσκουμε επίσης μικρόβια που κατορθώνουν να ζουν σε αυτό", λέει ο Brian Glaser, ένας ωκεανογράφος Πανεπιστήμιο της Χαβάης στο Μάνοα, μελετώντας την αστροβιολογία.

Ως εκ τούτου, το σύνθημα της NASA στο κυνήγι της εξωγήινης ζωής ήταν "ακολουθήστε το νερό".

Την άλλη μέρα οι επιστήμονες της NASA ανακοίνωσαν την ανακάλυψη στον Άρη: Τα σκοτεινά ρεύματα που είδαν οι επιστήμονες στον Άρη κατά τη διάρκεια των καλοκαιρινών μηνών για περισσότερα από δέκα χρόνια έχουν αποδειχθεί ως δείγματα ρέοντος νερού. Ενώ τα αλατούχα ρεύματα μπορεί να είναι πολύ κορεσμένα με χλωριούχα άλατα για να στηρίξουν τη ζωή, αυξάνουν την πιθανότητα ζωής στον Άρη αυτή τη στιγμή.

Αλλά γιατί το νερό είναι ένα τόσο σημαντικό μόριο για τη ζωή; Μπορούν να υπάρχουν άλλα συστατικά που να παρέχουν την τέλεια συνταγή για να ζουν σε άλλους πλανήτες;

Αποδεικνύονται πολλές χημικές ιδιότητες του νερούτο καθιστούν απαραίτητο για τα ζωντανά όντα. Το νερό όχι μόνο διαλύει σχεδόν τα πάντα, αλλά είναι επίσης ένα από τα λίγα υλικά που μπορεί να είναι σε στερεή, υγρή και αέρια κατάσταση σε σχετικά στενή περιοχή θερμοκρασιών.

Τρέχουσα ζωή

Σχεδόν όλη η ζωή στη Γη χρησιμοποιείη μεμβράνη που χωρίζει το σώμα από το περιβάλλον. Για να παραμείνει ζωντανός, ο οργανισμός παίρνει σημαντικά υλικά για την παραγωγή ενέργειας, εξαφανίζοντας τοξικές ουσίες όπως τα απόβλητα. Ως εκ τούτου, το νερό είναι απαραίτητο επειδή παραμένει υγρό στις επίγειες θερμοκρασίες. Καθώς ρέει, παρέχει έναν αποτελεσματικό τρόπο μεταφοράς των ουσιών από το κύτταρο στο περιβάλλον του κυττάρου. Είναι πιο δύσκολο να απελευθερώσετε ενέργεια από ένα στερεό (αν και υπάρχουν μικρόβια που τρώνε πέτρα), λέει ο Glaser.

Το άλλο μέρος της εξίσωσης είναι πέρα ​​από το γεγονός ότι το νερόμπορεί να μεταφέρει ουσίες μέσα και έξω από το κύτταρο - που συνδέονται με μια μοναδική χημική διαμόρφωση. Ένα μέτριο μόριο νερού αποτελείται από δύο άτομα υδρογόνου συνδεδεμένα με ένα άτομο οξυγόνου.

"Ο τρόπος με τον οποίο συνδέονται καθιστά το νερό ένα υπέροχο καθολικό διαλύτη", που του επιτρέπει να διαλύει σχεδόν κάθε ουσία, λέει ο Glaser.

Πρώτα απ 'όλα οφείλεται στο γεγονός ότιτα μόρια είναι πολικότητα, τα άτομα υδρογόνου συσσωρεύονται στη μία πλευρά του μορίου, σχηματίζουν μια θετική περιοχή και το οξυγόνο στο άλλο άκρο σχηματίζει ένα αρνητικό φορτίο. Το θετικό άκρο υδρογόνου προσελκύει αρνητικά ιόντα (ή άτομα με ένα επιπλέον ηλεκτρόνιο στο εξωτερικό κέλυφος), ενώ το αρνητικό άκρο προσελκύει θετικά ιόντα (τα οποία στερούνται ενός από τα ηλεκτρόνια τους).

Οι εκπληκτικές ιδιότητες διάλυσης του νερού την καθιστούν ιδανικό φορέα για τη μεταφορά ουσιών, όπως φωσφορικών αλάτων ή ιόντων ασβεστίου, προς και από το κελί.

Φάσεις νερού

Ένα άλλο χαρακτηριστικό του νερού είναι αυτόμπορεί να είναι στερεό, υγρό και αέρια μέσα στο εύρος θερμοκρασιών που παρατηρείται στη Γη. Άλλα μόρια που έχουν χαρακτηριστεί ως καλοί υποψήφιοι για τη στήριξη της ζωής, κατά κανόνα, παραμένουν υγρά σε θερμοκρασίες ή πιέσεις που είναι αφιλόξενες για τις πιο διάσημες μορφές ζωής.

"Το νερό είναι πραγματικά ένα γλυκό σημείο", λέει ο Glaser.

Το γεγονός ότι το νερό μπορεί να είναι και στις τρεις φάσεις σε ένα σχετικά στενό εύρος πιέσεων δημιουργεί πολλές ευκαιρίες για ευημερία, προσθέτει.

"Και οι τρεις καταστάσεις ύδατος που διατίθενται από μαςο πλανήτης δημιουργεί μια ευχάριστη ποικιλία οικοτόπων και μικροκλίματος ", λέει ο Glaser. Για παράδειγμα, κατεψυγμένος πάγος μπορεί να βρεθεί σε ορεινούς παγετώνες, ενώ ο υδρατμός βοηθά στη θέρμανση της ατμόσφαιρας.

Λάδι νερού της ζωής

Το νερό μπορεί να είναι κάτι περισσότερο από ένα υγρό που το καθιστά ευκολότερο.η ροή των διαδικασιών της ζωής - μπορεί να είναι ένα προστατευτικό λίκνο που έφερε τα δομικά στοιχεία της ζωής στη Γη, λέει ο Ralph Kaiser, φυσικός και χημικός στο Πανεπιστήμιο της Χαβάης, ο οποίος μελετά την αστροχημεία.

Σύμφωνα με μια από τις θεωρίες της προέλευσης της ζωήςΗ γη, η θεωρία της πανσπερμίας, οι κομήτες πάγου κατέρρευσαν στη Γη, φέρνοντας μικροσκοπικά οργανικά μόρια που αποτέλεσαν τη βάση για τη ζωή. Αλλά το ταξίδι στο διάστημα είναι μια δοκιμασία, κυρίως λόγω των ισχυρών επιπέδων ακτινοβολίας που μπορεί να καταστρέψει τα ευαίσθητα οργανικά μόρια.

Ωστόσο, το νερό στη στερεά του μορφή μπορεί να προστατεύσει τα μόρια από την ακτινοβολία. "Ίσως επειδή τα δομικά στοιχεία είχαν παγώσει στο νερό, έγινε το προστατευτικό τους μανδύα".

Σε αναζήτηση υποκατάστατων

Φυσικά, αν και το νερό είναι σημαντικό για τη ζωή στον δικό μας πλανήτη, μπορεί να υπάρχουν μορφές ζωής που δεν ζουν σύμφωνα με τους γήινους κανόνες.

Οι επιστήμονες αναζητούν επίσης και άλλα υγρά που θα μπορούσανπαίζουν έναν ρόλο παρόμοιο με τον παγκόσμιο διαλύτη και μέσο μεταφοράς. Οι κυριότεροι υποψήφιοι είναι η αμμωνία και το μεθάνιο, λέει ο Chris McKay, ένας αστροβιολόγος στο Κέντρο Έρευνας Ames της NASA στο Moffet Field της Καλιφόρνια. Η αμμωνία, όπως και το νερό, είναι ένα πολικό μόριο, σχετικά κοινό στο σύμπαν, αλλά οι επιστήμονες δεν έχουν βρει ακόμα μεγάλους όγκους με αμμωνία στο ηλιακό σύστημα.

Το μεθάνιο δεν είναι πολικό, αλλά μπορεί να διαλύσει πολλές άλλες ουσίες. Ωστόσο, σε αντίθεση με το νερό, το μεθάνιο γίνεται υγρό μόνο σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες - στους -182 βαθμούς Κελσίου.

"Γνωρίζουμε ότι στον Τιτάνα υπάρχουν μεγάλες λίμνεςυγρό μεθάνιο και αιθάνιο "είναι ένα από τα φεγγάρια του Κρόνου, λέει ο McKay. "Έτσι το ερώτημα είναι πολύ ενδιαφέρον, αν η ζωή μπορεί να χρησιμοποιήσει υγρό μεθάνιο ή αιθάνιο."