Život na Zemlji ne bi postojao bez metala. Ako je tako, možda bismo upravo po njima trebali tražiti tragove života i na dalekim svjetovima, sugerira novo istraživanje.
Život je složen fenomen, ali u svojoj srži svodi se na jednostavnu činjenicu: bez energije nema opstanka. Da bi se energija mogla iskoristiti, potrebni su određeni temeljni kemijski elementi. Na tom se polazištu temelji nova studija dvojice znanstvenika sa Sveučilišta u Napulju, Giovannija Covonea i Donata Giovannellija, objavljena u časopisu The Open Journal of Astrophysics. Oni predlažu da pri potrazi za egzoplanetima koji bi mogli podržavati život posebnu pažnju posvetimo prisutnosti metala. Ako ih nema, tvrde, vjerojatnost postojanja života naglo pada.
Kako dolazimo od energije do elemenata? Velik dio energije život dobiva iz prirodnih procesa koji se odvijaju u stanju tzv. termodinamičke neravnoteže – situacije u kojoj sustav u prirodi posjeduje određenu potencijalnu energiju. To može biti toplinska, mehanička, ili kemijska. Najčešći način na koji organizmi iskorištavaju tu neravnotežu jesu redoks reakcije, kemijski procesi u kojima dolazi do prijenosa elektrona.
Prijenos elektrona oslobađa energiju, a život tu energiju koristi za svoje funkcioniranje. Kako bi se takve reakcije odvijale, stanice se oslanjaju na proteine poznate kao oksidoreduktaze. No svaki od tih proteina u svojoj strukturi zahtijeva barem jedan metal.
Kemijski, a ne astronomski metali
Važno je pojasniti: riječ je o metalima u kemijskom, a ne astronomskom smislu. U astronomiji se, naime, svaki element teži od vodika naziva “metalom”. Ovdje se radi o elementima poput nikla, željeza i bakra. Tako je, primjerice, željezo ključna komponenta proteina koji prenose elektrone iz vodika, dok bakar omogućuje redoks reakcije s kisikom.
Geolozi i biolozi već dugo znaju da je dostupnost ovih metala oblikovala tijek života na Zemlji. Njihova količina u okolišu mijenjala se tijekom geološke povijesti – zbog tektonike ploča, vulkanizma ili pak tijekom Velikog događaja oksidacije prije oko 2,3 milijarde godina. Tada su cijanobakterije u atmosferu oslobodile goleme količine kisika, što je uzrokovalo masovno izumiranje, ali i omogućilo razvoj aerobnog disanja te kasniju pojavu složenih životinja.
Novi prijedlog: filtriranje prema metalima
Ako su metali doista presudni za razvoj života, pitaju se Covone i Giovannelli, zašto ih ne bismo aktivno tražili pri analizi drugih zvjezdanih sustava? Na taj način mogli bismo unaprijed “filtrirati” planete i zvijezde koje vrijedi detaljnije proučiti u astrobiološkom kontekstu.
Egzoplaneta je već otkriveno na tisuće, a procjenjuje se da ih u našoj galaksiji postoje milijuni. Resursi za njihovo proučavanje, međutim, ograničeni su: samo mali broj teleskopa sposoban je pretraživati njihove atmosfere u potrazi za biopotpisima – kemijskim potpisima života. Zato postaje nužno razviti što učinkovitije metode predselekcije.
Do sada se glavni kriteriji svode na tri faktora: dostupnost slobodne energije, postojanje tekuće vode i prisutnost elemenata poznatih pod akronimom CHNOPS (ugljik, vodik, dušik, kisik, fosfor i sumpor). No ti su elementi, ističu autori, vrlo rasprostranjeni u galaksiji. Nasuprot tome, metali višeg atomskog broja, koji sudjeluju u ključnim biokemijskim procesima, predstavljaju mnogo strože ograničenje.
Uloga budućih misija
Usmjeravanjem pažnje na sustave bogate takvim metalima, astronomi bi mogli uštedjeti dragocjene resurse i fokusirati se na kandidate s većim izgledima za život. Srećom, buduće misije već će prikupljati podatke potrebne za takav pristup. Europski svemirski teleskop PLATO, čije se lansiranje očekuje u narednim godinama, analizirat će spektre egzoplaneta kako bi utvrdio prisutnost CHNOPS elemenata. Podaci o biometalima mogli bi se izvući iz istih mjerenja, a na znanstvenicima je da razviju dodatne kriterije za njihovo prepoznavanje.
Naravno, priča je složenija. Neka ranija istraživanja pokazala su da zvijezde s većim udjelom metala često zrače manje ultraljubičaste svjetlosti, što može otežati stvaranje zaštitnog ozonskog sloja na obližnjim planetima. Potraga za životom u svemiru stoga ostaje mreža brojnih međusobno povezanih čimbenika.
Rad Covonea i Giovannellija donosi još jedan važan element u toj složenoj slagalici. Ako su metali oblikovali povijest života na Zemlji, možda će upravo oni biti ključ da prepoznamo gdje bi život mogao niknuti i izvan našeg planeta.
Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.
