Μπορούσε η ζωή να έρθει από έναν άλλο κόσμο;

Το πρόβλημα της ακτινοβολίας

Εντούτοις, για να εμφανιστεί η πανσπερμία, οι μικροοργανισμοί πρέπει να επιζήσουν όχι μόνο κατά την εκτίναξη τους από τον πρώτο πλανήτη και την είσοδο τους στην ατμόσφαιρα του δεύτερου αλλά και στο ίδιο το διαπλανητικό ταξίδι τους. Οι μετεωρίτες που κουβαλούν τη ζωή και τα σωματίδια της σκόνης εκτίθενται στο κενό του διαστήματος, στις ακραίες θερμοκρασίες αλλά και σε αρκετές διαφορετικών ειδών ακτινοβολίες. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει η υπεριώδης ακτινοβολία (UV) του ήλιου που έχει υψηλή ενέργεια, που μπορεί να σπάζει τους δεσμούς των ατόμων του άνθρακα, που διατηρούν τη συνοχή των οργανικών μορίων. Όμως, είναι πολύ εύκολο να προστατευτεί έναντι της UV, γιατί αρκούν μερικά χιλιοστά αδιαφανούς υλικού – για παράδειγμα αν είναι μέσα σε ένα βράχο – για να προστατεύσουν τα βακτηρίδια.

Πράγματι, μια ευρωπαϊκή μελέτη που χρησιμοποιεί στοιχεία του δορυφόρου της NASA (Long Duration Exposure Facility ή LDEF), που πέταξε με τη βοήθεια ενός διαστημικού λεωφορείου το 1984 και που επέστρεψε από την τροχιά του πάλι με ένα διαστημικό λεωφορείο έξι χρόνια αργότερα, έδειξε ότι μια λεπτή κάλυψη αργιλίου αρκούσε για να προστατέψει επαρκώς από την UV ακτινοβολία τα σπόρια των βακτηρίων Bacillus subtilis. Τα σπόρια αυτά προστατεύθηκαν από το αργίλιο και κατά την έκθεση τους στο κενό και τη θερμοκρασία του διαστήματος, το 80% μάλιστα παρέμειναν εν ζωή — στο τέλος του διαστημικού πειράματος οι ερευνητές καλλιέργησαν τα ενεργά βακτηριακά κύτταρα. Όσον αφορά τα σπόρια που δεν καλύφθηκαν από το αργίλιο και επομένως ήταν άμεσα εκτεθειμένα στην ηλιακή υπεριώδη ακτινοβολία, τα πιο πολλά καταστράφηκαν, αλλά όχι και όλα. Περίπου το ένα σε 10.000 μη προστατευμένα σπόρια έμειναν βιώσιμα, και η παρουσία ουσιών όπως η γλυκόζη και άλατα αύξησε τα ποσοστά της επιβίωσής τους. Ακόμη και μέσα σε ένα αντικείμενο τόσο μικρό, όπως είναι ένα μόριο σκόνης, η ηλιακή ακτινοβολία UV δεν θα έκανε απαραιτήτως  αποστειρωμένη μια ολόκληρη μικροβιακή αποικία. Και εάν η αποικία ήταν μέσα σε ένα τόσο μεγάλο αντικείμενο, όσο ένα χαλίκι, η προστασία από την UV αυξανόταν αισθητά.

Πληροφοριακή καθώς ήταν η παραπάνω μελέτη του LDEF πραγματοποιήθηκε σε χαμηλή γήινη τροχιά, μέσα στο προστατευτικό μαγνητικό πεδίο του πλανήτη μας. Κατά συνέπεια, αυτή η έρευνα δεν θα μπορούσε να μας πει κάτι για τα αποτελέσματα της δράσης των διαπλανητικών φορτισμένων σωματιδίων, τα οποία δεν μπορούν να διαπεράσουν τη γήινη μαγνητόσφαιρα. Κατά διαστήματα, ο ήλιος παράγει εκρήξεις ενεργητικών ιόντων και ηλεκτρονίων. Επιπλέον, ένα σημαντικό συστατικό της γαλαξιακής κοσμικής ακτινοβολίας, που βομβαρδίζει συνεχώς το ηλιακό σύστημά μας, είναι τα φορτισμένα σωματίδια. Η δε προστασία των ζωντανών οργανισμών από τα φορτισμένα σωματίδια, καθώς επίσης και από την υψηλής ενέργειας ακτινοβολία, όπως είναι οι ακτίνες γάμμα, είναι πιο δύσκολη από το προστατευτικό κάλυμμα ενάντια στην υπεριώδη ακτινοβολία. Ένα στρώμα βράχου πάχους μόλις μερικά μικρών του μέτρου μπλοκάρει την UV ακτινοβολία, αλλά η πρόσθεση περισσότερων προστατευτικών καλυμμάτων αυξάνει στην πράξη τη δόση άλλων τύπων ακτινοβολίας. Ο λόγος γι αυτό είναι ότι τα φορτισμένα σωματίδια και τα υψηλής ενέργειας φωτόνια αλληλεπιδρούν με το βραχώδες προστατευτικό υλικό που παίζει το ρόλο του καλύμματος, παράγοντας έτσι έναν πίδακα δευτερογενούς  ακτινοβολίας μέσα στο μετεωρίτη.

Αυτοί οι πίδακες θα μπορούσαν να φθάσουν οποιαδήποτε μικρόβια μέσα στο βράχο, εκτός κι αν ήταν πολύ μεγάλος διαμέτρου, περίπου, δύο μέτρα ή και περισσότερο. Όπως έχουμε σημειώσει πιο πάνω, εν τούτοις, οι μεγάλοι βράχοι κάνουν πολύ σπάνια γρήγορα διαπλανητικά ταξίδια. Συνεπώς, εκτός από την προστασία από την UV ακτινοβολία, αυτό που παίζει ρόλο εν τέλει είναι πόσο ανθεκτικό είναι ένα μικρόβιο σε όλα τα συστατικά της διαστημικής ακτινοβολίας και πόσο γρήγορα κινείται ο μεταφορέας της ζωής μετεωρίτης από πλανήτη σε πλανήτη. Όσο πιο σύντομο είναι το ταξίδι, τόσο χαμηλότερη είναι η συνολική δόση ακτινοβολίας και ως εκ τούτου τόσο μεγαλύτερη είναι η πιθανότητα της επιβίωσης.

Στην πραγματικότητα, ο Bacillus subtilis είναι αρκετά ανθεκτικός από την άποψη της αντίστασης του στην ακτινοβολία. Ακόμα περισσότερο σκληραγωγημένος είναι ο Deinococcus radiodurans, ένα βακτηριακό είδος που ανακαλύφθηκε κατά τη διάρκεια της δεκαετίας του ’50 από τον γεωπόνο Arthur W. Anderson. Αυτός ο οργανισμός επιζεί των δόσεων της ακτινοβολίας που δίνεται για να αποστειρώσουν τα τρόφιμα και αναπτύσσεται ακόμη και μέσα στους πυρηνικούς αντιδραστήρες. Οι ίδιοι κυτταρικοί μηχανισμοί που βοηθούν την επιδιόρθωση του DNA στο Deinococcus radiodurans, χτίζουν πρόσθετα παχιά κυτταρικά τοιχώματα και ενώ προστατεύονται από την ακτινοβολία μετριάζουν επίσης και τη ζημιά από την αφυδάτωση. Θεωρητικά, εάν οργανισμοί με τέτοιες ικανότητες ενσωματώθηκαν μέσα στο υλικό που ήρθε από τον Άρη, σαν τους νακλίτες και το ALH84001, που έγινε χωρίς υπερβολική θέρμανση, τότε κάποιο μέρος των οργανισμών θα ήταν ακόμα βιώσιμο μετά από πολλά χρόνια, ίσως αρκετές δεκαετίες, μέσα στο διαπλανητικό διάστημα.

Αλλά δεν έχει εξεταστεί ποτέ η πραγματική μακροπρόθεσμη επιβίωση ενεργών οργανισμών, σπορίων ή σύνθετων οργανικών μορίων πέρα από τη γήινη μαγνητόσφαιρα. Τέτοια πειράματα, που θα έβαζαν βιολογικά υλικά μέσα σε σώματα,  που θα μιμούνται τους μετεωρίτες, και θα τα εξέθεταν στο περιβάλλον του διαπλανητικού διαστήματος, θα μπορούσαν να πραγματοποιηθούν στην επιφάνεια του φεγγαριού. Στην πραγματικότητα, βιολογικά δείγματα μεταφέρθηκαν με τις σεληνιακές αποστολές του Απόλλωνα ως τμήμα μιας πρώιμης μελέτης της ακτινοβολίας. Η πιο μακροχρόνια αποστολή του Απόλλωνα στη Σελήνη, εν τούτοις, κράτησε λιγότερο από 12 ημέρες, και τα δείγματα κρατήθηκαν μέσα στο διαστημικό σκάφος του Απόλλωνα και έτσι δεν εκτέθηκαν στο πλήρες περιβάλλον της διαστημικός-ακτινοβολίας. Στο μέλλον, επιστήμονες θα μπορούσαν να τοποθετήσουν πειραματικές συσκευασίες στη σεληνιακή επιφάνεια ή σε διαπλανητικές τροχιές για αρκετά χρόνια πριν επιστρέψουν στη Γη για την εργαστηριακή ανάλυση τους. Οι ερευνητές εξετάζουν αυτήν την περίοδο αυτές τις εφαρμογές.

Εν τω μεταξύ κάποια όργανα πάνω στο διαστημόπλοιο Mars Odyssey Orbiter της NASA, έκαναν μια μακροπρόθεσμη μελέτη γνωστή ως Πείραμα Περιβάλλοντος Αρειανής Ακτινοβολίας (MARIE). Το MARIE μέτρησε τις δόσεις των γαλαξιακών κοσμικών ακτίνων και των ενεργητικών ηλιακών σωματιδίων, καθώς το διαστημικό σκάφος περιφέρεται γύρω από τον κόκκινο πλανήτη. Αν και το MARIE δεν περιλαμβάνει κανένα βιολογικό υλικό, οι αισθητήρες του σχεδιάζονται να εστιαστούν στην περιοχή της διαστημικής ακτινοβολίας, που είναι η επιβλαβέστερη στο DNA.