Astrobiologi søger at forstå oprindelsen af livets byggesten, hvordan disse biogene forbindelser kombineres for at skabe liv, hvordan livet påvirker – og påvirkes af det miljø, som det er opstået fra, og endelig, om og hvordan livet breder sig ud over den planet, hvor det er opstået.

Ingen af disse spørgsmål er på nogen måde nye – men for første gang, siden de blev stillet, kan disse spørgsmål nu måske besvares. Astrobiologien søger at tilvejebringe et filosofisk og programmatisk grundlag, hvorved livets plads i universet kan udforskes – på niveauer af indbyrdes relateret kompleksitet, der spænder fra molekylær til galaktisk.
I første omgang tror man måske ikke, at ens fagområde er relevant for astrobiologien. Faktisk kunne de med astrobiologiens kosmiske perspektiv godt se deres interesser som værende noget fjernt fra en så ekspansiv bestræbelse. Hvis man dykker ned i selv den mest overfladiske beskrivelse af astrobiologi, vil man hurtigt se, at der ikke blot er en lang række videnskabelige og tekniske discipliner involveret, men at skæringspunkterne mellem disse discipliner ofte er nye.

På et eller andet tidspunkt har alle en interesse i astrobiologi. Den udfordring, der ligger forude, er ikke så meget at formulere spørgsmålene som at finde ud af, hvordan man kan kanaliserer al relevant ekspertise til den rette opgave for at besvare disse spørgsmål. Det kræver også, at alle deltagere er villige til at udfordre gamle antagelser og udtænke nye måder at gøre tingene på.

Som Albert Einstein engang sagde, “universet er mere mærkeligt, end vi kan forestille os”. Ikke desto mindre bør astrobiologer, bevæbnet med dette forbehold, aldrig holde op med at forsøge at forestille sig, hvordan universet fungerer – og heller ikke vige tilbage for at forsøge at forstå deres personlige plads midt i dets pragt og mystik.

Du kan være astrobiolog ved at beslutte dig for at være en astrobiolog.

Hvordan påvirker livet og den verden, det befinder sig på, hinanden over tid?

Oceanografer og klimatologer vil blive bedt om at hjælpe med at forstå, hvordan livet og den planet, det er opstået på, påvirker sammensætningen af planetens atmosfære. Det drejer sig om at forstå, hvordan oceaner og atmosfærer dannes, hvordan de interagerer for at opretholde de betingelser, der er nødvendige for liv, hvordan ændringer i atmosfæren og havet kan ændre evolutionens forløb, og hvordan livsformernes aktivitet til gengæld kan ændre karakteren af en planets atmosfære og dens oceaner.

Men Jorden er kun én planet – og næppe repræsentativ for alle verdener i dette solsystem. Hvad sker der med livet på en planet (Mars), når dens oceaner tørrer ud (eller synker ned i jorden), og det meste af dens atmosfære slipper ud i rummet, mens resten fryser til is ved dens poler? Kan de samme livsskabende skridt, som fandt sted på Jorden, iværksættes på en verden (Europa), hvor en tyk isskorpe har et vakuummiljø med høj stråling på den ene side og et flydende hav på den anden side – en verden, hvor den vigtigste energikilde ikke kommer fra en stjerne, men fra tidevandsinteraktionerne med en gigantisk gasplanet?

På den umiddelbare front: Hvordan lover alle disse interaktioner mellem luft, vand og liv på Jorden for den måde, hvorpå vi omdanner vores planet? Kan vi kontrollere processen i tide til at forhindre alvorlige konsekvenser? Har vi sat en proces i gang, som ellers ville foregå naturligt? Det vil sige, er den uundgåelige konsekvens af, at en planet, der har fostret intelligent liv, ændrer sin biosfære? Hvis det er lykkedes os at ændre Jordens biosfære på en tilfældig og uplanlagt måde, kan vi så drage lære af dette ukontrollerede eksperiment, således at vi bevidst kan omdanne en ugæstfri verden (terraforme den) til en verden, der er i stand til at bære liv?

Hvordan vurderer man en planets livshistorie?

Palæontologer, evolutionsbiologer og måske endda arkæologer vil blive opfordret til at hjælpe med at forstå optegnelserne om tidligere liv på Jorden i en planetarisk sammenhæng – dvs. hvilke erfaringer kan vi drage af at afdække vores egen fortid, som kan vejlede os, når vi skal finde ud af, hvad der skete på andre planeter? Det er i denne sammenhæng, at de planetariske geologer og astronomer kommer ind i billedet. Hvilke konsekvenser kan man drage af Jordens fossile optegnelser med hensyn til det tidspunkt og den hastighed, hvormed liv dannes i en planets historie? Opstår kompleksiteten med en konstant hastighed, eller sker den i ryk? Fører ændringer i planetariske miljøer til eller følger de perioder med forandringer? Har begivenheder af ekstern oprindelse, såsom store nedslag, en nærliggende supernova eller stjerneskift, indflydelse på tempoet og karakteren af livets udvikling? Opstår livet, så snart forholdene tillader det? Opstår livet kun for at blive udslettet af katastrofale begivenheder for derefter at opstå igen? Er det muligt virkelig at udslette livet, når det først har spredt sig over (og inden for) en planet?

Kan vi forvente at finde fossiler på andre verdener? Hvis ja, hvor skal vi så lede? Lignede Mars’ tidlige historie i tilstrækkelig grad Jordens, til at man kan finde beviser på liv lige så let som på Jorden? Kan planeter bytte materiale, der indeholder fossiler, med hinanden? I bekræftende fald, hvad er konsekvenserne for udvekslingen af levende materiale mellem planeter? Hvis der udveksles materiale, er det så et sjældent eller almindeligt fænomen? Kan fossile optegnelser på flere planeter bruges til at kalibrere, om/når sådanne udvekslinger fandt sted, og om det lykkedes fremmede livsformer at trives?

Hvordan kommer man fra simpel kemi til selvreplikerende livsformer?

Organiske og uorganiske kemikere, informationsteoretikere, genetikere og molekylærbiologer vil blive bedt om at forstå, hvordan selvreplikerende systemer er opstået, og hvordan de har udviklet sig til at omfatte informationskodning og metabolisk kontrol. Det er af interesse for astrobiologien at vide, hvilke ikke-levende materialer og miljøer der har været med til at skabe selvreplikerende kemiske systemer. Hvilke materialer var nødvendige? Kan vi genskabe disse forhold i dag? Er der alternative systemer, som kunne opstå fra andre udgangsmaterialer? Var der konkurrerende primordiale livssystemer – og hvis ja, vandt det ene over det andet, eller smeltede de sammen til en enkelt biologi?

Det er også af interesse at forstå, hvordan de tidligste genetiske systemer så ud, om der findes analoge systemer på Jorden i dag, og om nuværende organismer indeholder molekylære fossiler (dvs. gamle komponenter, der er bevaret gennem evolutionen), som kan give indsigt i de tidlige genetiske systemer.

Liv i ekstreme miljøer – er det sådan, livet startede på Jorden – og er det sådan, vi kan forvente at finde på andre verdener?

Mikrobiologer, økologer, oceanografer, organiske og uorganiske kemikere og geologer vil blive bedt om at forstå de ekstreme miljøforhold, inden for hvilke livet kan eksistere på Jorden. Der er fundet liv milevidt under jordskorpen, i de dybeste dele af havet, i ætsende og kogende vand, i atomreaktorer, inde i Antarktis’ klipper og midt i giftige affaldsdepoter. Man mener nu, at liv er opstået på Jorden under varme, fjendtlige forhold.

Som sådan er de ekstreme forhold, hvor jordisk liv trives, tegn på de miljøer, hvor liv kan opstå andre steder? Antyder disse miljøer, at der findes miljøer i andre verdener, hvor liv kan overleve? Angiver de de steder, hvor vi måske kan finde rester af økosystemer på verdener som Mars, der har været udsat for ekstreme klimaændringer? Industrielle mikrobiologer og farmaceutiske forskere kan også inddrages, da en række enzymer, der er isoleret fra ekstremofile, allerede er blevet anvendt i betydelig grad videnskabeligt og kommercielt.

Store planetariske virkninger:

Astronomer, planetariske geologer og palæontologer vil blive opfordret til at vurdere den virkning, som store nedslag har på livet på Jorden. Der er fundet tydelige spor af bombardementer i solsystemets tidlige historie spredt ud over mange planeter og måner. For flere år siden så vi en komet ramme Jupiter med en kraft, der var mange gange større end vores planets samlede atomvåbenarsenal. På Jorden er det klart, at store nedslag, der ødelægger økosystemer, har fundet sted med en vis regelmæssighed. Forklarer disse nedslag nogle af de veje, som livet har taget under udviklingen af livet på Jorden? Er planetariske nedslag en “naturlig” del af livets udvikling på en planet? Hvis det er tilfældet, fremskynder eller forsinker hastigheden af nedslag udviklingen af nye livsformer så udviklingen af nye livsformer? Sker det, at hyppige nedslag i løbet af en planets ungdom sletter livet en eller flere gange, før det endelig slår igennem?

En stadig, daglig tilstrømning af meteoritisk materiale, formodede udenjordiske fossiler fundet i Marsmeteoritten ALH84001 og nylige analyser af kometernes sammensætning øger interessen for den rolle, som udenjordiske materialer har spillet for livets oprindelse på Jorden. Er oceaner på Jorden og Mars opstået som følge af kometnedslag? Hvilken rolle spiller denne konstante tilstrømning af materialer i en planets økosystem? Kan levedygtige organismer overføres mellem planeter – dvs. er vi nødt til at overveje en økologi, hvor mere end én planets biota er involveret? Kan små samlinger af biogene materialer koncentreres på ellers abiotiske verdener – som f.eks. polerne på Jordens måne? Hvis de materialer, der rammer Jorden, indeholder biogene forbindelser, hvad siger det så om muligheden for, at liv kan opstå i kometer og andre små legemer?

Planetær beskyttelse: forebyggelse af en uønsket interplanetarisk blanding af livsformer

Epidemiologer, mikrobiologer, etikere, rumfartøjsingeniører og miljøhygiejnikere vil blive bedt om at vurdere, hvordan vi beskytter os selv og vores planets biosfære mod skadelige extraterrestriske livsformer – samt hvilke skridt vi tager for at sikre, at vi ikke forurener andre verdener. Hvordan steriliserer vi rumfartøjer for at forhindre, at andre verdener bliver forurenet med jordiske livsformer? Hvordan returnerer vi prøver fra andre verdener på en måde, der i tilstrækkelig grad reducerer risikoen for ulykker og samtidig bevarer prøvens integritet? Hvis livsformer fra to forskellige planeter kommer i direkte kontakt med hinanden, vil dette møde så være godt eller skæbnesvangert? Kan mikrober fra en planet forårsage sygdom i en organisme fra en anden planet?

Er det muligt at sende mennesker til andre verdener (f.eks. Mars) uden at forurene disse verdener? Kan rumdragter konstrueres på en sådan måde, at de ikke forurener planetens overflade? Er forurening af planeterne en uundgåelig følge af menneskelig udforskning? Hvis vi finder en verden uden liv – hvornår er vi så sikre nok på, at vi ikke behøver at bekymre os om at forurene denne verden? – Der er trods alt fundet liv milevidt under Jordens overflade, og lignende levesteder kunne undgå at blive opdaget på andre verdener? Hvis der findes liv i en anden verden, har det så en “ret” til at eksistere uden jordisk forurening? Hvordan beslutter vi, om det er sikkert og etisk acceptabelt at terraforme en planet?

Ekstrasolare planeter: at finde dem og vurdere deres biologiske potentiale

Astronomer, klimatologer og økologer vil blive opfordret til at udtænke en strategi, der gør det muligt at finde ekstrasolare planeter, der er i stand til at fremme udviklingen af liv. De seneste opdagelser synes at vise, at planetdannelse er et almindeligt fænomen i universet. Selv om der hidtil kun er blevet opdaget store planeter i Jupiter-klassen, er det kun et spørgsmål om tid, før der forventes at blive fundet mindre planeter i jordklasse.

Kan disse planeter afbildes direkte? Hvad skal vi kigge efter, når vi forsøger at fastslå, hvor en planet understøtter liv? Kan planetfænomener, der tyder på liv, påvises på tværs af interstellare afstande? Er der aspekter af en planets atmosfæriske sammensætning, der er tegn på de uligevægte, som vi forventer, at liv opretholder? Er der aspekter af isdækkede oceanverdener som Europa, som kan påvises på afstand? Skal vi lede efter beviser for kemier, der er anderledes end dem, som jordbaseret liv bruger? Kan vi bestemme, hvad den beboelige zone er for en stjerne? Kan planeter – og betingelserne for liv opstå i flere stjernesystemer?

Er der træk en teknologisk race blade, der kan detekteres på tværs af interstellare afstande? Overlever disse kendetegn deres skabere? Kommer vi til at lede efter Dyson-sfærer eller andre midler, hvorved en stjernes produktion udnyttes eller ændres? Vil vi lede efter stjernesystemer med mere end én beboelig verden, måske terraformede planeter? Efterlader det at bevæge sig gennem det interstellare rum spor, der kan påvises? (stammer nogle gammastråleudbrud faktisk fra stjerneskibe?)

Er liv en naturlig følge af planetdannelse?

Geologer, astronomer, kemikere og klimatologer vil blive bedt om at forstå, hvordan planeter akkrediteres, hvordan de differentierer, hvordan de genbruger materialer, og hvordan disse faktorer kombineres for at skabe og opretholde et miljø, der er gunstigt for livets opståen og opretholdelse.

Er stjernernes fødselsprocesser og protoplanetarisk diskdannelse fælles (og i sagens natur ens) fænomener? Det vil sige, indgår der lignende materialer i dannelsen af planeter i hele universet – og ligner vores solsystem disse andre solsystemer? Hvis der findes liv på andre verdener end Jorden, hvor udbredt er det så i hele vores solsystem? I hele universet? Hvis liv er almindeligt i vores solsystem, kan det så ekstrapoleres til andre solsystemer – ja, til hele universet?

Søgning efter – og kommunikation med – extraterrestrisk intelligens

Radio- og optiske astronomer, telekommunikationsudbydere, kryptografer, lingvister, psykologer, etikere og journalister vil blive opfordret til at udforme og drive eftersøgningen efter extraterrestrisk intelligens (SETI). Selv om en kortsynet amerikansk kongres har indstillet statsstøtten til denne indsats, fortsætter den ikke desto mindre. Den teknologiske evne til at søge efter og identificere kandidatsignaler oplever en fordoblingseffekt på mindre end et år.

Kan vi udtænke strategier, som giver en passende oversigt over himlen? Vil vi kunne genkende et kunstigt signal, når vi finder et? Hvis vi genkender signalet – kan vi afkode det – og vil vi forstå det? Er der noget at lære i forbindelse med kommunikation med ikke-menneskelige arter som aber og hvaler? Kan vi fortsætte denne søgen på Jorden, da radiostøjkilderne bliver stadig mere udbredte? Bliver vi nødt til at flytte SETI ud i rummet eller måske til den anden side af Jordens måne for at undgå interferens? Ser vi på alle de mulige måder, hvorpå kommunikation kan finde sted på tværs af interstellare afstande? Hvis vi modtager en besked, skal vi så svare? Hvis ja, hvem udarbejder budskabet, og hvordan sender vi det?

Nervesystemer: Hvordan påvirkede Jorden deres udvikling – og hvordan vil de reagere på rummiljøet?

Neurovidenskabsfolk og adfærdsforskere vil blive bedt om at forstå, hvordan livet udvikler evnen til at udveksle information i og mellem organismer – og hvordan disse organismer får information fra og sender den tilbage til deres ydre miljø.

Hvilke miljømæssige stimuli førte til udviklingen af nervesystemer? Hvilken rolle spiller et gravitationsfelt for udviklingen og organiseringen af en organismes nervesystem? Kan dette nervesystem udvikle sig normalt i miljøer med ændret tyngdekraft? Kan nervesystemet hos et individ, der er opvokset i mikrogravitation, fuldt ud tilpasse sig til livet i et 1G-miljø? Hvordan kan en organisme, der er opvokset i mikrogravitation, registrere position og retning? Kan nervesystemer udvikle sig med evnen til at opfange – og skabe energityper, som i øjeblikket ikke ses i jordiske livsformer – f.eks. radio, mikrobølger, magnetiske og røntgenstråler?

Muskler og knogler: Hvad sker der, når de vægtbærende strukturer ikke længere har vægt at bære?

Knogle-, muskel- og træningsfysiologer, udviklingsbiologer, sammenlignende anatomikere, neurofysiologer, kinesiologer og rehabiliteringsterapeuter vil blive bedt om at forstå, hvordan livet udvikler interne arkitektoniske støttesystemer, hvordan disse systemer er forbundet med henblik på bevægelse, og hvilken rolle tyngdekraften spiller i udviklingen, udviklingen, driften og vedligeholdelsen af disse systemer. Muskel- og skeletsystemer tjener til at støtte organismer mod tyngdekraftens tiltrækning og til at muliggøre bevægelse inden for et tyngdefelt. Skeletsystemer anvender almindelige mineraler til at danne arkitekturer, som konstant tilpasser sig og tilpasser sig igen til brugsmønstre og kræfter. Muskelstyring kan involvere komplekse neurale mekanismer, som er blevet finpudset af erfaring, efterhånden som en organisme reagerer på sine omgivelser. Alligevel er disse understøttende arkitekturer og bevægelsesmåder resultatet af milliarder af års udvikling inden for de kræfter, der er pålagt af et tyngdefelt. Når tyngdekraften fjernes, er der tale om operationelle udfordringer, som disse systemer aldrig er blevet bedt om at reagere på.

Er skelet-systemer udviklet til at udnytte de materialer, der er til rådighed, eller er der en evolutionær præference for et materiale i forhold til et andet? Udvikler muskuloskeletale systemer sig normalt i fravær af et gravitationsfelt? Udvikles disse systemer tilstrækkeligt til, at en organisme kan leve sit liv i mikrogravitation? Kan muskuloskeletale systemer hos organismer, der er opvokset i mikrogravitation, fungere normalt, når de udsættes for normal tyngdekraft? Hvordan reagerer disse systemer på tyngdefelter, der er større end dem på Jorden? Udvikler livsformer på andre planeter strukturer og bevægelsesmåder, der svarer til jordiske organismer, eller er der andre mulige løsninger? Er flyvning mere udbredt på verdener med en tyngdekraft, der er mindre end Jordens, og mindre udbredt på verdener, hvor tyngdekraften er større end Jordens?

Hvordan dannes, fordeles og genanvendes livets råstoffer i universet?

Astronomer og astrofysikere vil blive bedt om at forstå, hvordan stjerner producerer de elementer, der er nødvendige for liv, hvordan disse materialer organiseres i planetsystemer, hvordan disse materialer behandles under planetsystemets udvikling, og hvordan de genbruges, når værtsstjernen går i supernova eller forsvinder, når værtsstjernen svinder og dør.
Er der en galaktisk økologi, hvor biogene materialer produceres og genbruges gennem stjerner? Hvor udbredt er de såkaldte “organiske forbindelser” i hele universet? Er der andre forbindelser, der kan være tegn på liv? Hvordan er disse materialer organiseret og koncentreret på en sådan måde, at der kan dannes liv? Er der nogle regioner i vores galakse, hvor der er større (eller mindre) sandsynlighed for at finde biogene prækursorer? Er planeter og måner de eneste steder, hvor liv eller dets umiddelbare forstadier kan dannes?

Hvad er det mindste, mest fundamentale niveau, hvor livet opfatter og reagerer på tyngdekraften?

Celfysiologer og fysikere vil blive opfordret til at fastslå det mindste niveau af biologisk organisation, hvor tyngdekraften (eller mangel på samme) kan opfattes, omsættes og reageres på. Tyngdekraften er den eneste miljøfaktor, hvis tilstedeværelse og styrke har været konstant i hele livets levetid på Jorden. Tyngdekraften er også den eneste miljøfaktor, hvis tilstedeværelse ikke kan fjernes (i mere end et par sekunder) på eller nær Jordens overflade. Som sådan har livet aldrig været placeret i en situation, hvor tyngdekraften ikke var til stede.
Har der udviklet sig biologiske processer, som er afhængige af tyngdekraftens tilstedeværelse? Er der biologiske processer, der er ufølsomme over for tyngdekraftens tilstedeværelse eller fravær? Er der et tærskelniveau for tyngdekraften, ved hvilket sansemekanismer reagerer på tyngdekraften? På hvilke(t) organisationsniveau(er) kan livsformerne registrere tyngdekraftens tilstedeværelse og retning? Reagerer biologiske fænomener, der er afhængige af tyngdekraften, på andre kræfter i omgivelserne? Udvikles tyngdekrafts-sensormekanismer i organismer, som er opvokset i fravær af tyngdekraft? Fungerer de sensoriske evner hos organismer, der er opvokset med mikrogravitation, normalt, når de udsættes for tyngdekraften? Hvad er det maksimale gravitationsfelt, inden for hvilket liv kan udvikle sig?

Hvad skal der til, for at jordisk liv kan overleve og tilpasse sig til miljøer i rummet og på andre planeter?

Rumfartøjsingeniører, livsunderstøttelsesingeniører, forskere i menneskelige faktorer, evolutionsbiologer, økologer, læger, miljøtoksikologer og psykologer vil blive bedt om at forstå, hvad der kræves for at støtte mennesker og andre terrestriske livsformer i extraterrestriske miljøer – i rummet og på planetariske overflader.
Hvilken slags modforanstaltninger skal vi udvikle for at håndtere de svækkende virkninger af mikrogravitation og stråling i rummet? Kan mennesker og andre livsformer tilpasse sig igen til livet på Jorden efter at have tilpasset sig til at leve i mikrogravitation eller i de lavere tyngdefelter på Månen og Mars? Kan livsformer ændres til at fungere bedre i extraterrestriske miljøer? Bør de ændres? Bør vi kun modificere voksne eller tilpasse børn på forhånd? ? Kan børn, der er født i udenjordiske kolonier, tilpasse sig til livet på Jorden? Kan mennesker overhovedet reproducere sig i rummet? Hvis vi beslutter os for at terraformere andre verdener, hvilke former for liv skal vi såsætte disse verdener med? Kan vi modificere eksisterende terrestriske livsformer? Skal vi skabe nye?

Hvordan vil den menneskelige kultur tilpasse sig og udvikle sig i extraterrestriske miljøer?

Alle ovennævnte personer samt folk uden særlig ekspertise vil blive bedt om at forstå, hvad der skal til for at mennesker og andre jordiske livsformer kan overleve, trives og udvikle sig i nye miljøer i rummet og i andre verdener.

Fra de biomedicinske spørgsmål, vil mennesker så tage eksisterende sociale og kulturelle værdier med sig, når de spreder sig ud i universet? Hvilken slags nye kulturelle tilpasninger vil der blive foretaget? På hvilket tidspunkt vil mennesker, der bor uden for Jorden, identificere sig mere med deres nuværende hjem og mindre med Jorden? Bør der, inden man bosætter sig i andre verdener, udarbejdes planer for, hvordan disse verdener vil blive selvstyrende, eller bør vi bare lade den menneskelige natur gå sin gang? Vil mikrogravitationsmiljøer ændre den måde, hvorpå mennesker interagerer med hinanden? Hvad kan der ske i en verden med lav tyngdekraft, hvor mennesker kunne tænkes at tage vinger på og flyve? Hvordan vil mennesker tilpasse sig til lange rumrejser – som måske vil tage mere end et menneskeliv at gennemføre? Hvordan kan dvaletilstand gøre lange rumrejser mere tålelige, og hvad sker der, når mennesker vågner op i fremtiden? Hvis mennesker spreder sig ud over stjernerne, vil de så holde kontakten med andre verdener eller afbryde alle bånd?

Hvad sker der, hvis vi møder en anden intelligent art?

Hvorfor er vi så interesserede i at forlade Jorden for at udforske universet?

Personer uden videnskabelig eller teknisk uddannelse vil blive opfordret til at bekræfte, at en sådan forskning er til reel gavn. Måske er der ikke tale om en umiddelbar fordel – men den bør ikke desto mindre være relevant.

Hvad er det, der driver os til at udvide og udforske ud over horisonten? Er det en medfødt menneskelig egenskab eller en egenskab, der er overført fra generation til generation gennem kulturelle midler?

Følg venligst Astrobiologi på Twitter.