Svår jakt på utomjordiskt liv

Det är långt till Mars, men för Sandra Siljeström på forskningsinstitutet Rise är en liten bit av planeten mycket nära till hands.

– Jag har en Marsmeteorit här som jag har analyserat, berättar hon på telefon.

Stenen hon håller i handen bildades ursprungligen på Mars. Den slogs loss och slungades ut i rymden när en annan meteorit slog ned på den röda planeten. Den hamnade i en egen bana runt solen, tills vår planet råkade komma i vägen och den slog ned på marken här.

Att en viss meteorit har kommit från just Mars ser forskare genom att den har en sammansättning av grundämnen och isotoper som liknar vad som har observerats på Mars. Hittills har forskare identifierat nära 300 meteoriter som kommer från Mars, i storlekar från några få gram till flera kilo. Sandra Siljeström har analyserat flera stycken. Däremot har varken hon eller någon annan haft möjlighet att studera prover som hämtats direkt från Mars yta. Det är något hon ska vara med och ändra på nu, när den nya Marsroboten Perseverance påbörjar sitt uppdrag. Den 18 februari landade den i Jezerokratern, nära ett uttorkat floddelta.

– Mars blir riktigt påtaglig när vi väl har proverna, säger Sandra Siljeström.

Tillsammans med omkring 400 andra forskare ingår hon i ett forskarlag som ska vägleda roboten från dag till dag.

Den största frågan forskarna vill kunna svara på är om det finns eller har funnits liv på Mars. Hittills har varje himlakropp som människor har skickat sonder till sett helt livlös ut. Men det behöver inte betyda att det inte finns något levande där. För att söka efter liv tittar forskare efter olika avslöjande tecken som de kallar biosignaturer: kemiska spår eller fysiska avtryck av biologisk aktivitet.

Sökandet efter liv utanför jorden kallas astrobiologi. En stor utmaning är att sålla fram pålitliga biosignaturer. Att bli helt säker på vilka tecken som verkligen betyder liv har visat sig väldigt svårt.

Ett exempel på hur svårigheterna kan se ut hämtar vi i en känd meteorit från Mars som kallas Allan Hills 84001. 1996 hittade en grupp amerikanska forskare vissa molekyler och strukturer som påminde om spår som lämnas av bakterier på jorden. Det var fråga om en sorts mikroskopiska blåsor av karbonatmineral, som innehöll järnhaltiga kristaller av ett slag som skapas av en bakterie med det kortfattade namnet MV1. Meteoriten innehöll också ganska mycket av en sorts kolväten – alltså organiska molekyler. Formen på karbonatblåsorna och på kristallerna, i kombination med de speciella molekylerna, tolkades som fossila avtryck av något svunnet marsianskt liv.

Medan medierna rapporterade om liv på Mars var forskar-världen mer avvaktande. I stället vidtog många vändor av nya analyser som vände och vred på varenda detalj. Ganska snart blev den dominerande uppfattningen bland forskare att allt som finns i den här meteoriten troligast har icke-biologiskt ursprung. Men det finns forskare som står fast vid att tidigt primitivt liv på Mars är den bästa förklaringen. Samtidigt kommer fortfarande nya analyser av olika aspekter av meteoritens sammansättning.

En annan potentiell biosignatur på Mars som har väckt stort intresse är förekomsten av metangas. Metan kan produceras av levande organismer, men det kan också komma från planetens inre via någon geologisk process. Gasen väntas brytas ner eller bindas till mineraler i sanden, så det metan som upptäcks måste ha frigjorts nyligen. Roboten Curiosity har mätt upp vad som tycks vara en variation i metanmängden som kan vara årstidsbunden. Den observationen har ännu inte bekräftats med något annat instrument.

Forskare har en uppsjö av andra förslag på biosignaturer att leta efter, och alla har sina svårigheter.

Anna Neubeck är geokemist vid Uppsala universitet och arbetar med att ta fram nya metoder och tekniker för att hitta biosignaturer. Hon uttrycker det så här:

– Hittar man komplexa former och strukturer, som till exempel skelett, kan man vara ganska säker på att man hittat bevis för liv. Men hittills har ingen funnit en enskild biosignatur på mikroskopisk skala som skulle vara exklusiv för liv.

Därför fortsätter forskare att vända och vrida på de möjliga biosignaturerna och föreslå nya sätt att söka efter och analysera dem. Eftersom ingen signatur i sig själv är helt entydig, tycks den bästa vägen vara att söka efter dem i kombination med varandra, och att vara väldigt försiktig med slutsatserna. Hela tiden måste de fundera på om det finns någon annan process som skulle kunna imitera livets effekt.

– Det gäller att man försöker motbevisa sig själv. När man inte kan det längre, då kan man försiktigt börja säga att man har hittat något, säger Anna Neubeck.

Själv har hon arbetet mycket med hur levande organismer kan sortera olika isotoper av ett och samma grundämne. Anrikning av en isotop på bekostnad av en annan kallas fraktionering, och det är också en typ av möjlig biosignatur. Fotosyntesen föredrar till exempel den lättare varianten av kol, kol-12 med sex protoner och sex neutroner, framför kol-13 som har sex protoner och sju neutroner. På jorden utgörs 98,9 procent av allt naturligt förekommande kol av kol-12, men i levande organismer blir andelen ännu högre eftersom en del kol-13 sorteras bort när växter tar upp koldioxid. Biologiska processer kan på liknande sätt fraktionera isotoper av till exempel svavel, järn, nickel och kväve.

Skulle forskare hitta något som tycks likna fossil av tidigare liv kan de alltså också titta efter om det finns en ovanlig fördelning av stabila isotoper. Samma metod används i sökandet efter det tidigaste livet på jorden. Men sammanhanget är mycket viktigt även för att tolka isotopfraktionering. Varma källor på havsbotten är ett exempel på möjliga fallgropar. Sådana varma källor kan ha varit viktiga för det tidiga livet på jorden, eftersom de skapar en miljö med näring, energi och en komplex kemi med organiska ämnen – men just detta är också det som gör det svårt att analysera. Läs mer om de varma källorna på sidan 54.

– Komplex kemi kan misstas för liv, säger Anna Neubeck.

Hon berättar om ett laboratorieexperiment som efterliknade kemin i sådana varma källor på havsbotten, och som ledde till en fraktionering av kolisotoper som påminner om livets.

Anna Neubeck har gjort till sin specialitet att leta efter just sådana svagheter i olika biosignaturer, och testa om det finns andra processer som kan göra samma sak. Just nu jobbar hon med att undersöka fraktionering av nickel i biologiska och icke-biologiska processer. Hon berättar också om hur hon på en halv dag i labbet lyckades imitera en typ av atomstruktur i en viss oxid, som ibland tolkas som ett tecken på aktivitet i form av bakterier.

Anna Neubecks inställning är att det gäller att undersöka alla aspekter av varje fynd. Hon har själv jobbat med att analysera prover från havsbotten för att söka efter ledtrådar till livets historia på jorden. En av de saker hon då gör är att titta på mineral i proverna. Om en potentiell biosignatur finns tillsammans med ett mineral som bara bildas när det är varmare än 1 000 grader, då kan hon utesluta att det kunde finnas något levande där.

Allt det här är mycket komplicerat. Men skulle det inte kunna vara mycket enklare att hitta och identifiera liv som är aktivt i dag? Här på jorden har forskare extremt känsliga metoder för att analysera dna i markprover. Dna bryts ned relativt snabbt och kan inte användas för att identifiera liv som dött ut för länge sedan – men om det skulle finnas mikroskopiskt liv kvar någonstans ligger det nära till hands att undra om sådana metoder kan användas för att upptäcka det.

Sandra Siljeström har en invändning.

– Det utgår ifrån att dna är uppbyggt på samma sätt i allt liv, säger hon.

Metoderna för att hitta dna-spår utgår från en molekyl som kallas primer, en sekvens av nukleinsyror som har utformats för att binda till en känd del av dna-molekylen. Det går alltså inte att göra detta utan att på något sätt veta vad det är man letar efter. Frågan är om livet på Mars, eller andra himlakroppar, har utvecklats på samma sätt som här på jorden. Liv som utvecklats helt oberoende kanske har någon annan typ av informationsbärande molekyl. Om forskare förutsätter att liv måste se ut på ett visst sätt riskerar de att missa eventuellt liv som fungerar annorlunda.

Det här har fått astrobiologer att prata om agnostiska biosignaturer, som är sådana som gör så få antaganden som möjligt om hur liv måste se ut och fungera.

Vi känner inte till något annat liv än det på jorden. Finns det liv på Mars, eller någon annanstans i solsystemet, blir det viktigt att reda ut om det är besläktat med jordens liv. Har liv uppstått på flera platser, skulle det revolutionera vetenskapens förståelse av vad liv är och hur det fungerar. Det skulle också öka hoppet om att liv finns i många andra stjärnsystem, och att vi kanske kan upptäcka tydliga tecken på det.

Mikroskopiskt liv skulle kanske kunna överleva inuti stenar som kastas ut i rymden vid meteoritnedslag. Om det sedan faller ner på en annan himlakropp där det finns förutsättningar för liv skulle det kunna leda till att livet tar fart där. Det blir som en interplanetär ”smitta”. Det här kallas för hypotesen om panspermi, tanken att det kan finnas ett gemensamt ursprung för liv på olika planeter och månar.

Innan någon av de här frågorna kan besvaras återstår mycket mödosamt arbete. Några nycklar kan finnas i Jezerokratern på Mars där roboten Perseverance nu ska samla prover.

En viktig uppgift som Sandra Siljeström har på sin lott är att se till att rätt information om själva omgivningen sparas för varje enskild provtagning. Ser vi oss omkring här på jorden har vi olika typer av geologi på olika platser. Så är det på Mars också. För att tolka analyserna av en viss sten betyder det mycket att veta precis varifrån den kom, vilket är omöjligt med meteoriter.

Sandra Siljeström och ett antal av hennes kollegor som arbetar med provtagningen är experter på de analyser som sedan ska göras. På så vis vet de precis vilken information om kontexten som kan komma till nytta.

Det dröjer dock ett antal år innan analyserna här på jorden kan börja. Perseverance kommer att kapsla in proverna och samla dem på en plats. Där ska de så småningom hämtas av en automatisk sond och skickas ut i omloppsbana kring Mars. Där är planen att en tredje sond ska fånga upp dem och kapsla in dem i ytterligare ett hölje, och sedan skicka dem på en bana mot jorden.

På så sätt kommer proverna som hämtas från Mars att skyddas från all kontakt med liv på jorden, samtidigt som jorden skyddas från kontakt med eventuellt liv på de insamlade proverna, även om den risken tycks mycket liten. Själva analysarbetet kommer att utföras i laboratorier med hög biosäkerhet, som fungerar på samma sätt som där man arbetar med farliga virus.

Medan astrobiologerna väntar på proverna från Mars utvecklar de sina metoder. De ringar också in andra platser att leta på, både på andra himlakroppar i solsystemet och på planeter kring andra stjärnor.