Onko ulkoavaruudessa elämää?

TIEDE - MARKKU KARHUNEN - (AS)

(25.4.2016)

Kirjoittaja on suorittanut tohtorin tutkinnon ekologiassa ja evoluutiobiologiassa ja toiminut tutkijana biotieteiden alalla kahdeksan vuotta. Nykyään hän suorittaa tohtorin tutkintoa taloustieteessä.

Kun katsoo talven pimeitä tähtitaivaita, mieleen tulee väkisinkin kysymys: Olemmeko yksin? Onko avaruudessa elämää, vai pelkästään elotonta materiaa?

Jos ajatellaan, että Linnunradassa on 200 miljardia tähteä, ja maailmankaikkeudessa miljardeja galakseja, tuntuu absurdilta, että olisimme yksin. Entä mitä nykyajan luonnontiede sanoo Maan ulkopuolisen elämän etsimisestä? Onko kysymys rajatiedon alasta vai vakavasti otettavasta tutkimuksesta?

Oma takapihamme

Nykyisen määritelmän mukaan Aurinkokuntaan kuuluu kahdeksan planeettaa ja koko joukko komeettoja, asteroideja ja kääpiöplaneettoja. (Myös aiemmin planeettana pidetty Pluto kuuluu tähän toiseen ryhmään.) Oman aurinkokuntamme kohteet ovat olleet tähän mennessä pettymyksiä – ainakin biologin näkökulmasta. Useimpien planeettojen olosuhteet ovat aivan liian ankarat meidän tuntemallemme elämälle.

Karkeasti sanottuna Merkurius ja Venus ovat aivan liian kuumia, ja Marsin takaiset kohteet liian kylmiä. Vain Mars sijaitsee sellaisella etäisyydellä Auringosta, että siellä voisi periaatteessa olla pinnalla nestemäistä vettä ja meidän kaltaistamme elämää. Mars onkin ollut runsaan mielenkiinnon kohteena, ja sinne on lähetetty miltei 50 luotainta.

Tulokset ovat toistaiseksi olleet laihoja. Virtaavaa vettä tai suoria todisteita elämästä ei ole löydetty. Oma mielenkiintonsa liittyy kuitenkin Marsin kaasukehässä esiintyvään metaaniin: Maapallolla tietyt arkkieliöt tuottavat metaania osana aineenvaihduntaansa (mm. Methanococcus- ja Methanobacterium-suvut). Myös Marsin metaani voisi olla peräisin mikrobien aineenvaihdunnasta.

Toisaalta on myös olemassa geologisia prosesseja, jotka tuottavat metaania ilman mikrobien myötävaikutusta. Tämä mahdollisuus halutaan sulkea pois. 14.3.2016 Euroopan ja Venäjän avaruusjärjestöt laukaisivat Marsiin ExoMars-luotaimen, jonka tehtäviin kuuluu metaanin alkuperän selvittäminen. Luotain pyrkii jäljittämään metaanin lähteitä Marsin pinnalla, ja se pystyy havaitsemaan myös muita mahdollisia biomolekyylejä.

Arkkieliöiden löytäminen on laajentanut huomattavasti käsitystämme elämästä. Monet arkkieliöt ovat ekstremofiilejä ja viihtyvät äärimmäisissä olosuhteissa, esimerkiksi yli sadan asteen lämpötilassa tai äärimmäisen suolaisessa vedessä. Onkin esitetty, että ulkoavaruudessa esiintyvä elämä voisi muistuttaa näitä eliöitä.

Esimerkiksi jättiläisplaneettojen Jupiterin ja Saturnuksen kuut ovat tässä suhteessa mielenkiintoisia kohteita. Tiedetään, että esimerkiksi Jupiterin kuulla Europalla ja Saturnuksen kuilla Titanilla ja Enceladuksella on jääkannen peittämä valtameri. Luotaimet ovat lisäksi havainneet orgaanisia yhdisteitä Europan ja Enceladuksen pinnalla. Tämä ei kuitenkaan ole suora todiste elämästä, sillä yhdisteet ovat voineet muodostua myös muun mekanismin kautta.

Merta edemmäs kalaan

Tätä kirjoitettaessa ihmiskunta tuntee jo yli 2000 eksoplaneettaa, eli toista tähteä kiertävää planeettaa. Osa näistä muistuttaa kokonsa ja rakenteensa puolesta Maata, ja osa sijaitsee ns. elämänvyöhykkeellä, eli sellaisella etäisyydellä kotitähdestään, että niiden pinnalla voisi olla nestemäistä vettä.

Mikrobit eivät pidä ääntä itsestään, ja niiden havaitseminen etäisyyden päästä on haasteellista. Tuntuu kuitenkin todennäköiseltä, että joku miljardeja tähtiä todennäköisesti kiertävistä miljardeista planeetoista olisi tuottanut myös älyllistä elämää. Miksi sitten emme ole havainneet mitään elämän merkkiä? Tämä ajatus tunnetaan Fermin paradoksina.

Niin sanottu Draken kaava pukee Fermin paradoksin matemaattiseen muotoon. Draken kaava on heuristinen yritys laskea Linnunradassa mahdollisesti asuvien sivilisaatioiden lukumäärä: Jos Linnunradassa on vaikkapa 20 miljardia planeettaa, ja joka tuhannes planeetta synnyttää elämää, pitäisi Linnunradassa olla 20 miljoonaa planeettaa, joilla on elämää. Edelleen jos joka miljoonas planeetta, joka synnyttää elämää, synnyttää myös älyllistä elämää, pitäisi Linnunradassa olla 20 vierasta sivilisaatiota.

Todellinen Draken kaava on toki monimutkaisempi, kuin tämä esimerkki. Kaavaan liittyvät tähtitieteelliset tekijät tunnetaan suhteellisen hyvin, mutta biologisiin tekijöihin liittyy enemmän epävarmuutta. Monet kaavan antamat estimaatit viittaavat siihen, että emme ole yksin – Linnunradasta pitäisi löytyä myös muita sivilisaatioita. Tämä ajatus on kiehtonut tutkijoita niin paljon, että älyllistä elämää on alettu etsiä avaruudesta jo 1900-luvun alkupuolella. Pääasiassa tämä etsintä on perustunut radiokuunteluun, eli siihen ajatukseen, että myös vieraat lajit saattavat käyttää radioaaltoja tiedonsiirtoon.

Onko siellä ketään

Avaruuden radiokuuntelu on saanut systemaattisen muodon ns. SETI-ohjelmissa (Search for ExtraTerrestrial Intelligence). Ensimmäiset varsinaiset SETI-ohjelmat aloitettiin 1960-luvulla, ja tänä päivänä aktiivisia etsintäohjelmia ovat mm. SETI@home ja Allen Telescope Array Kaliforniassa. Nämäkään ohjelmat eivät ole vielä tuottaneet tuloksia.

Pitäisikö radiokuuntelu lopettaa tuloksettomana, eli olisiko meidän aika luovuttaa?

Näin ei välttämättä ole. Dosentti Harry J. Lehto Turun yliopiston Tuorlan observatoriosta kertoo, että kohtalaisen suurta osaa taivaasta on tutkittu, mutta varsin vähäisellä osalla säteilyspektriä. Monet taajuuskaistat – mm. leveä alue millimetriaalloista infrapunakaistaan ja kaikki korkeaenerginen kaista UV-valosta ylöspäin ovat tutkimattomia SETI:n nakökulmasta. Näkyvän valon aallonpituuksia on tutkittu jonkin verran ns. OSETI-toiminnassa.

SETI:iin liittyy monta visaista pulmaa. Sähkömagneettista spektriä riittää molempiin suuntiin, ja kaksi muuta tekijää, jotka saattavat vaikuttaa löytämisen mahdollisuuksiin, ovat mittausaika (herkkyys) ja kaistan leveys (leveä vastaan kapea kaista). Viime kädessä onkin kyse siitä, miten paljon yhteiskunta on valmis rahoittamaan tämän tyypistä tutkimusta. Harry J. Lehdon mukaan voisi olla mielekästä keskittää SETI-etsintää elämänvyöhykkeellä olevien, runsaan 30 planeetan läheisyyteen.

Mikä siis on vastaus Fermin paradoksiin? Olemmeko yksin? Ovatko vieraat sivilisaatiot tuhonneet itsensä sotimalla, vai käyttävätkö he tiedonsiirtoon tekniikoita, joita emme pysty vielä ymmärtämään? Haluavatko he ylipäänsä kommunikoida meidän kanssamme? Ei ole oikeastaan mielekästä spekuloida, Harry J. Lehto toteaa. SETI on niitä tutkimuksia, joissa havaitsemattomuuden syitä voi pohdiskella niin kauan, kun positiivista tulosta ei ole. Ja sitten kun se löytyy, ei tarvitse enää kysyä, Lehto toteaa.