로봇 착륙선이 2020년대 언젠가 화성의 북극 근처의 서리가 내리는 풍경을 조사합니다. 강력한 1미터 드릴을 회전시키면서, 극지의 지하 표면에 구멍을 뚫고, 샘플을 추출하고, 교묘하게 설계된 기구들로 이루어진 배터리를 통해 그것을 작동시킵니다. 어쩌면, 어쩌면, 그것은 살아있는 유기체의 화학적 잔여물을 발견할지도 모릅니다. 이것은 2008년 NASA의 피닉스 우주선이 고대 미생물의 증거를 찾기 위해 방문한 것과 같은 얼어붙은 토양을 통과할 수 있는 소파 크기의 착륙선인 아이스브레이커 라이프 미션(1)입니다. 쇄빙선은 혼자가 아니다. 우주 생물학 공동체 내에서는 태양계의 다른 곳에서 직접 생명체를 사냥할 때라는 공감대가 커지고 있습니다. 1976년 쌍둥이 바이킹 착륙선의 생명 감지 도구가 화성에서 결정적인 결과를 얻지 못한 이후로 그러한 실험은 시도되지 않았습니다. 하지만 올해, 나사는 다른 세계로 가서 미생물 생명의 특징을 찾기 위한 기술을 개발할 것을 요청했습니다. 40년 이상 만에 처음으로 요청한 것입니다. 텍사스주 샌안토니오에 있는 사우스웨스트 연구소의 대기 과학자 헌터 웨이트는 "우리는 생명체를 찾는 것이 훨씬 더 흥미로워지고 있는 곳들을 발견했습니다,"라고 말합니다. 그리고 10월에, 국립 과학, 공학 및 의학 아카데미는 우주 생명체를 찾기 위한 우주 생물학 전략이라는 제목의 상세한 보고서를 발표했고, 나사가 우주 생물학을 광범위한 미래 임무의 필수적인 부분으로 만들 것을 촉구했습니다. 화성이 가장 가까운 목표입니다. 여름 동안 발견된 두 가지 발견은 생명체를 수용할 수 있는 가능성을 강화시켰습니다. 즉, 만년설 아래에 있는 소금물 저장소와 NASA의 큐리오시티 탐사선이 탐사 중인 게일 크레이터의 30억 년 된 진흙석에 보존된 유기 물질입니다(4, 5). 목성의 얼음 위성 유로파와 거대한 지하 바다는 또 다른 영원한 사랑입니다. 그것은 궤도를 도는 유로파 클리퍼 임무에 의해 다음 10년에 방문될 것이고, 그 후 언젠가 착륙선을 위한 계획이 진행 중입니다. 마지막으로, 토성의 간헐천을 내뿜는 작은 위성 엔셀라두스가 있는데, 우주선은 분출구를 통해 날아가서 지구 바다의 샘플을 자세히 조사할 수 있습니다. 워싱턴 DC에 있는 스미스소니언 국립항공우주박물관의 엘렌 스토판 소장은 지난 8월 생명체 수색에 관한 상원 소위원회 청문회에서 의원들에게 "우리는 어디를 봐야 하는지, 어떻게 봐야 하는지 알고 있습니다,"라고 말했습니다. "우리는 생명체가 이 태양계의 다른 곳에서 진화했는지 그리고 앞으로 수십 년 안에 쉽게 진화할 수 있는지를 결정하는 기술을 가지고 있습니다." 다른 세계에서 생명체를 찾기 위한 노력은 바이킹 1호와 바이킹 2호가 화성 표면으로 내려왔던 1970년대에 험난한 시작을 했습니다. 그들은 각각 세 가지의 생물학적 실험을 수행했습니다. 가장 흥미로운 결과는 방사성 탄소-14로 태그된 영양분이 풍부한 물 한 방울을 토양 샘플에 추가한 다음 물질에서 상승하는 가스에서 동위원소를 감지하여 미생물이 탄소-14를 대사하고 배설했을 수 있음을 시사하는 라벨 부착 방출 실험에서 나왔습니다. 하지만 다른 실험들은 화성에서 유기 화합물의 증거를 발견하지 못했고, 연구원들은 여러 가지 발견을 했습니다. "당신은 모호한 결과를 얻었습니다,"라고 AZ 템페에 있는 아리엘 안바르 아리조나 주립대학의 지구화학자는 말합니다. "그리고 우리는 모호함으로부터 도망쳤습니다." 이 실험이 많은 사람들에게는 실패한 것처럼 보였기 때문에, 나사는 수십 년 동안 미생물 생명체를 찾기 위한 프로젝트를 주저했다고 안바 박사는 말합니다. 하지만 시간의 경과와 지구상의 강인한 미생물의 발견과 태양계의 다른 세계에서의 물의 보급을 포함한 새로운 증거가 생명체 감지에 대한 관심을 새롭게 하고 있다고 안바르는 말합니다. 특히 화성은 인기 있는 목적지입니다. 화성의 축의 기울기가 주기적으로 변화하기 때문에 화성의 최북단 지역은 5백만 년 전까지만 해도 훨씬 더 따뜻했고 잠재적으로 거주할 수 있었기 때문에 이 지역을 다시 방문할 동기가 있습니다. 바이킹의 발견의 불확실성을 피하기 위해, 워싱턴 DC에 있는 나사 본부의 우주 생물학자 마크 네브와 그의 동료들은 지난 20년간의 우주 생물학 연구의 발견을 6월에 출판한 "생명의 사다리 감지"를 개발하기 위해 사용했습니다. 사다리에는 15개의 "궁둥이"가 있으며, 각각은 연구원들이 조사에 사용할 수 있도록 거주 가능성 식별부터 생체 분자 감지, 신진대사, 진화하는 유기체 발견에 이르기까지 다른 곳의 생명체 증거를 점점 더 암시하는 측정 가능한 기준입니다(7). 예를 들어, 단백질의 구성 요소인 아미노산을 발견하는 것은 특히 아미노산이 지구상의 미생물의 전형적인 비율에 있는 경우 특정 바위가 흥미롭다는 초기 징후일 수 있습니다. 비생물적 과정에 의해 생성되기에는 너무 복잡해 보이는 더 복잡한 유기 분자가 다음 힌트가 될 수 있습니다. 샘플에서 나오는 폐열과 같은 대사 과정의 증거는 더 분명할 것입니다. 가장 설득력 있는 것은 현미경으로 샘플을 연구하고 작은 세포들이 움직이는 것을 보는 것입니다. 하지만, 생명체 감지는 까다롭고, 이 문서는 우주 생물학자들이 어떻게 길을 잃을 수 있는지 자세히 설명합니다. 워싱턴 DC에 있는 NASA의 우주생물학 프로그램 책임자인 메리 보이텍은 "왜 그것이 슬램덩크를 하지 않는지 대중에게 설명하는 것이 중요하다"며 "소가 있는 행성을 발견한다면 정말 쉬울 것"이라고 말했습니다. 하지만 우리는 미생물 생명체를 찾고 있습니다." 그러한 미생물 생명체를 찾는 데 도움이 될 수 있는 한 가지 임무는 큐리오시티(6월 화성에서 복잡한 유기 분자를 발견한)의 후속인 화성 2020 탐사선입니다. 화성 2020은 생명체의 징후를 감지하지는 못하겠지만, 생물학적으로 흥미로운 0.5 킬로그램의 물질을 저장할 것입니다. 4월, 나사와 유럽 우주국은 엄격한 분석을 위해 샘플을 지구로 가져오기 위해 협력하기로 합의했습니다. 그들은 큐리오시티의 캐시를 화성 궤도로 발사하고 우주선을 사용하여 물질을 포착하고 반환할 수 있습니다. 아마도 다음 10년 말쯤에 말이죠. "이것을 진지하게 하기 위해서, 여러분은 지구에 물건들을 가져와야 합니다," 캘리포니아 패서디나에 있는 캘리포니아 공과대학의 지구화학자이자 화성 2020 프로젝트 과학자 켄 팔리가 말합니다. 쇄빙선은 생명의 징후 검출기(SOLID)를 포함한 일련의 보완 기구를 사용하여 화성 자체에서 실험실 작업을 할 수 있었습니다. 이는 극단적인 친화적인 바에 공통된 단백질뿐만 아니라 아미노산(단백질을 구성하는)과 핵산(DNA와 RNA를 구성하는)과 같은 일반적인 유기체를 인식하는 수백 개의 항체를 포함하는 작은 칩입니다.지구상의 박테리아입니다. 그러한 분자들은 비록 화성 생명체가 오래 전에 멸종했더라도 얼음 속에서 수백만 년 동안 생존할 수 있습니다. 마드리드에 있는 우주 생물학 센터의 기구 디자이너 빅터 파로는 지구에 결합된 미생물에서 발견되는 단백질에 대한 SOLID의 초점은 비판을 받아왔지만, 그의 팀은 지구와 화성의 생명체가 외부와 같은 어려운 환경 조건을 다루기 위해 유사한 메커니즘을 진화시켰을 수 있기 때문에 그러한 화합물을 찾는 것이 타당하다고 생각합니다.냉증, 염분, 건조증이 있습니다. 캘리포니아 마운틴 뷰에 있는 나사의 에임스 연구 센터의 크리스 맥케이는 아이스브레이커가 나사의 다음 디스커버리 자금 조달 라운드에서 경쟁할 준비를 하고 있으며, 그 임무는 향후 몇 년 안에 선택되어 2026년까지 준비될 수 있을 것입니다. 화성만이 유일한 관심사는 아니다. 태양계 바깥쪽에는 목성의 위성 유로파와 같은 얼음으로 뒤덮인 바다 세계가 있습니다. 작년에 나사는 생명 탐지 장비를 우선시하는 유로파 착륙선에 대한 보고서를 발표했습니다. 한 가지 가능성은 휴대전화 크기의 DNA 시퀀서가 East Boothbay에 있는 Bigelow Laboratory for Ocean Sciences의 미생물학자 Jackie Goordial과 그녀의 동료들에 의해 녹은 얼음 샘플 안에 포함된 유전 물질을 읽을 수 있는 우주 생물학적 조사에 사용되는 것입니다. 시퀀서는 전류가 흐르는 나노 기공 그리드를 사용합니다. DNA나 RNA의 한 가닥이 기공을 통과할 때, 그것은 고유한 방식으로 전류를 방해하여, 잠재적으로 연구자들이 완전히 외계 생명체의 코드를 해독할 수 있도록 합니다. 구르디알 박사는 지구의 춥고 건조한 극지방에서 미생물을 발견했으며 그녀의 장비가 화성 탐사에도 유용할 수 있다고 말했습니다. 오리건 주 포틀랜드 주립 대학의 생물물리학자 제이 나도 씨는 휴대용 현미경으로 작은 유기체를 촬영하는 외계 미생물의 DNA보다 더 매력적인 상을 목표로 하고 있습니다. 비록 화성 탐사선들이 이전에 간단한 현미경을 가지고 다녔지만, 그녀의 팀의 홀로그램 간섭계는 이전에 다른 세계로 보내졌던 어떤 것보다 더 강력할 것입니다. 안전한 착륙을 보장하기 위해 움직이는 부품 없이 제작된 이 장치는 2개의 레이저를 사용하여 1입방 밀리미터 볼륨 내의 모든 것을 3D 이미지로 캡처합니다. 연구원들은 흥미로운 것에 집중할 수 있고 짧은 비디오도 찍을 수 있습니다. "우리는 무언가가 생명체가 하는 일을 하는 것을 볼 필요가 있습니다; 숨을 쉬고, 움직이고, 나누고, 서로 먹는 것입니다," 라고 나사의 유로파 탐험 2 프로그램에 이 디자인을 제출하고 있는 나도가 말합니다. 연구원들은 또한 토성의 위성 엔셀라두스와 얼어붙은 표면 아래에서 뿜어져 나오는 화려한 물의 분출물을 탐험하는 데 열심입니다. 카시니 우주선은 이 분출구들을 통과하여 날았고, 연구원들은 그 물이 복잡한 유기 분자들과 엔셀라두스의 물바다의 바닥에 열수 분출구가 존재한다는 것을 암시하는 명백한 화학적 특징들을 포함하고 있다는 것을 발견했습니다. 지구에서, 그러한 장소들은 활기찬 생태계를 주최합니다. 각각 카시니보다 더 정교한 기구로 깃털을 표본으로 추출할 엔셀라두스 생명 발견자와 엔셀라두스 생명 서명 및 거주 가능성 미션이라는 두 가지 제안이 나사의 뉴 프론티어 프로그램에서 작년에 자금 조달을 위해 경쟁했습니다. 둘 다 선정되지는 않았지만, 그들은 각각 향후 자금 조달 라운드에서 경쟁할 계획입니다. 미생물에 대한 사냥은 토성의 위성 타이탄과 유기 탄화수소로 이루어진 광대한 바다, 그리고 비교적 온화한 온도가 지배하는 금성의 상층 구름층을 포함하여 다른 세계로도 확장될 수 있습니다. 천문학자들은 먼 외계 행성의 대기를 관찰하는 우주 기반 망원경이 향후 10년 안에 생물의 화학적 특징을 감지할 수 있을 것으로 기대하고 있습니다. 다른 세계에서 그러한 징후를 감지하는 것은 주요한 과학적 돌파구가 될 것이라고 네베는 말합니다. "그것은 우리에게 생물학이 지구만의 독특한 개념이 아니라는 것을 말해줄 것입니다," 라고 그가 덧붙였습니다. "생명은 우주적인 현상입니다."
