Pada tanggal 7 Agustus 1996, wartawan, fotografer dan operator kamera televisi melonjak ke markas besar NASA di Washington, DC. Kerumunan tidak berfokus pada barisan ilmuwan yang duduk di auditorium NASA tetapi pada kotak plastik kecil bening di atas meja di depan mereka. Di dalam kotak ada bantal beludru, dan terletak di atasnya seperti permata mahkota adalah batu — dari Mars. Para ilmuwan mengumumkan bahwa mereka telah menemukan tanda-tanda kehidupan di dalam meteorit. Administrator NASA Daniel Goldin dengan gembira mengatakan itu adalah hari yang "luar biasa". Dia lebih akurat daripada yang dia tahu.
Batuan itu, jelas para peneliti, telah terbentuk 4, 5 miliar tahun lalu di Mars, tempat batu itu bertahan hingga 16 juta tahun yang lalu, ketika diluncurkan ke luar angkasa, mungkin oleh dampak asteroid. Batu itu mengembara tata surya bagian dalam sampai 13.000 tahun yang lalu, ketika jatuh ke Antartika. Itu duduk di atas es dekat AllanHills hingga 1984, ketika ahli geologi mobil salju mengambilnya.
Para ilmuwan yang dipimpin oleh David McKay dari JohnsonSpaceCenter di Houston menemukan bahwa batu itu, yang disebut ALH84001, memiliki susunan kimiawi yang aneh. Isinya kombinasi mineral dan senyawa karbon yang di bumi diciptakan oleh mikroba. Itu juga memiliki kristal oksida besi magnet, yang disebut magnetit, yang menghasilkan beberapa bakteri. Selain itu, McKay menyajikan kepada orang banyak pandangan mikroskop elektron dari batuan yang menunjukkan rantai gumpalan yang memiliki kemiripan yang mencolok dengan rantai yang terbentuk beberapa bakteri di Bumi. "Kami percaya bahwa ini memang mikrofosil dari Mars, " kata McKay, menambahkan bahwa bukti itu bukan "bukti absolut" dari kehidupan Mars masa lalu, melainkan "petunjuk ke arah itu."
Di antara yang terakhir berbicara pada hari itu adalah J. William Schopf, seorang ahli paleobiologi dari Universitas California di Los Angeles, yang berspesialisasi dalam fosil-fosil awal Bumi. "Saya akan menunjukkan kepada Anda bukti tertua tentang kehidupan di planet ini, " kata Schopf kepada hadirin, dan memperlihatkan slide rantai fosil mikroskopis berumur 3, 465 miliar tahun yang telah ia temukan di Australia. "Ini adalah fosil yang dapat dibuktikan, " kata Schopf, menyiratkan bahwa gambar Mars NASA tidak. Dia menutup dengan mengutip astronom Carl Sagan: "Klaim luar biasa membutuhkan bukti luar biasa."
Terlepas dari catatan skeptisisme Schopf, pengumuman NASA diucapkan di seluruh dunia. "Mars hidup, pertunjukan batu Meteorit memegang bukti kehidupan di dunia lain, " kata New York Times. "Fosil dari planet merah dapat membuktikan bahwa kita tidak sendirian, " kata The Independent of London .
Selama sembilan tahun terakhir, para ilmuwan telah mengambil kata-kata Sagan dengan sangat hati. Mereka telah meneliti meteorit Mars (yang sekarang terlihat di Museum Nasional Sejarah Alam Smithsonian), dan hari ini hanya sedikit yang percaya bahwa itu menyimpan mikroba Mars.
Kontroversi telah mendorong para ilmuwan untuk bertanya bagaimana mereka bisa tahu apakah beberapa gumpalan, kristal atau keanehan kimia adalah tanda kehidupan — bahkan di Bumi. Adebate telah membicarakan beberapa bukti tertua tentang kehidupan di Bumi, termasuk fosil yang Schopf tunjukkan dengan bangga pada tahun 1996. Pertanyaan-pertanyaan besar dipertaruhkan dalam debat ini, termasuk bagaimana kehidupan pertama kali berevolusi di Bumi. Beberapa ilmuwan mengusulkan bahwa selama beberapa ratus juta tahun pertama kehidupan ada, ia memiliki sedikit kemiripan dengan kehidupan seperti yang kita kenal sekarang.
Peneliti NASA mengambil pelajaran dari perdebatan tentang kehidupan di Bumi ke Mars. Jika semua berjalan sesuai rencana, generasi penemu baru akan tiba di Mars dalam dekade berikutnya. Misi-misi ini akan menggabungkan bioteknologi mutakhir yang dirancang untuk mendeteksi molekul individu yang dibuat oleh organisme Mars, baik yang hidup atau sudah lama mati.
Pencarian untuk kehidupan di Mars menjadi semakin mendesak berkat penyelidikan dua penjelajah yang sekarang berkeliaran di permukaan Mars dan pesawat ruang angkasa lain yang mengorbit planet ini. Dalam beberapa bulan terakhir, mereka telah membuat serangkaian penemuan menakjubkan yang, sekali lagi, menggoda para ilmuwan untuk percaya bahwa Mars memiliki kehidupan — atau melakukannya di masa lalu. Pada konferensi Februari di Belanda, audiensi para ahli Mars disurvei tentang kehidupan Mars. Sekitar 75 persen ilmuwan mengatakan mereka mengira kehidupan pernah ada di sana, dan di antara mereka, 25 persen berpikir bahwa Mars memiliki kehidupan saat ini.
Pencarian fosil sisa-sisa organisme bersel tunggal primitif seperti bakteri lepas landas pada tahun 1953, ketika Stanley Tyler, seorang ahli geologi ekonomi di University of Wisconsin, bingung tentang beberapa batuan berumur 2, 1 miliar tahun yang ia kumpulkan di Ontario, Kanada. . Batu-batuan hitamnya yang terbuat dari kaca yang dikenal sebagai chery dipenuhi dengan filamen mikroskopis yang aneh dan bola berlubang. Bekerja dengan paleobotonis Harvard, Elso Barghoorn, Tyler mengusulkan bahwa bentuk-bentuk itu sebenarnya fosil, yang ditinggalkan oleh bentuk-bentuk kehidupan kuno seperti ganggang. Sebelum karya Tyler dan Barghoorn, beberapa fosil telah ditemukan sebelum Masa Kambria, yang dimulai sekitar 540 juta tahun yang lalu. Sekarang kedua ilmuwan berpendapat bahwa kehidupan hadir jauh lebih awal dalam sejarah 4, 55 miliar tahun planet kita. Seberapa jauh ke belakang itu tetap ada bagi para ilmuwan kemudian untuk menemukan.
Pada dekade berikutnya, ahli paleontologi di Afrika menemukan jejak fosil bakteri mikroskopis berumur 3 miliar tahun yang hidup di terumbu karang raksasa. Bakteri juga dapat membentuk apa yang disebut biofilm, koloni yang tumbuh dalam lapisan tipis di atas permukaan seperti batu dan dasar laut, dan para ilmuwan telah menemukan bukti kuat untuk biofilm sejak 3, 2 miliar tahun.
Tetapi pada saat konferensi pers NASA, klaim fosil tertua adalah milik William Schopf dari UCLA, pria yang berbicara dengan skeptis tentang penemuan NASA di konferensi yang sama. Selama 1960-an, '70 -an dan '80 -an, Schopf telah menjadi ahli terkemuka pada bentuk kehidupan awal, menemukan fosil di seluruh dunia, termasuk 3 miliar tahun bakteri fosil di Afrika Selatan. Kemudian, pada tahun 1987, ia dan beberapa koleganya melaporkan bahwa mereka telah menemukan fosil mikroskopis 3, 465 miliar tahun di sebuah situs bernama Warrawoona di pedalaman Australia Barat — yang akan ia perlihatkan pada konferensi pers NASA. Bakteri dalam fosil itu sangat canggih, kata Schopf, sehingga menunjukkan "kehidupan berkembang pada saat itu, dan dengan demikian, kehidupan berasal lebih awal dari 3, 5 miliar tahun yang lalu."
Sejak itu, para ilmuwan telah mengembangkan metode lain untuk mendeteksi tanda-tanda kehidupan awal di Bumi. Seseorang melibatkan pengukuran isotop yang berbeda, atau bentuk atom, dari karbon; rasio isotop menunjukkan bahwa karbon pernah menjadi bagian dari makhluk hidup. Pada tahun 1996, sebuah tim peneliti melaporkan bahwa mereka telah menemukan tanda tangan kehidupan di bebatuan dari Greenland sejak 3, 83 miliar tahun lalu.
Tanda-tanda kehidupan di Australia dan Greenland sudah sangat tua, terutama mengingat bahwa kehidupan mungkin tidak akan bertahan di Bumi untuk beberapa ratus juta tahun pertama planet ini. Itu karena asteroid membombardirnya, merebus lautan dan kemungkinan mensterilkan permukaan planet sebelum sekitar 3, 8 miliar tahun yang lalu. Bukti fosil menunjukkan bahwa kehidupan muncul segera setelah dunia kita menjadi dingin. Seperti yang ditulis Schopf dalam bukunya Cradle of Life, penemuannya tahun 1987 “memberi tahu kita bahwa evolusi awal berjalan sangat jauh dengan sangat cepat.”
Awal yang cepat untuk kehidupan di Bumi dapat berarti bahwa kehidupan juga dapat muncul dengan cepat di dunia lain — baik planet mirip Bumi yang mengelilingi bintang-bintang lain, atau bahkan mungkin planet atau bulan lain di tata surya kita sendiri. Dari jumlah tersebut, Mars telah lama tampak paling menjanjikan.
Permukaan Mars saat ini sepertinya bukan tempat yang ramah bagi kehidupan. Ini kering dan dingin, turun sejauh -220 derajat Fahrenheit. Atmosfernya yang tipis tidak dapat menghalangi radiasi ultraviolet dari ruang angkasa, yang akan menghancurkan makhluk hidup apa pun yang diketahui di permukaan planet ini. Tapi Mars, yang setua Bumi, mungkin lebih ramah di masa lalu. Selokan dan hamparan danau kering yang menandai planet ini mengindikasikan bahwa air pernah mengalir di sana. Ada juga alasan untuk percaya, kata para astronom, bahwa atmosfer awal Mars cukup kaya akan karbon dioksida yang memerangkap panas untuk menciptakan efek rumah kaca, menghangatkan permukaan. Dengan kata lain, Mars awal sangat mirip dengan Bumi awal. Jika Mars hangat dan basah selama jutaan atau bahkan milyaran tahun, kehidupan mungkin memiliki cukup waktu untuk muncul. Ketika kondisi di permukaan Mars berubah buruk, kehidupan mungkin telah punah di sana. Tetapi fosil mungkin telah ditinggalkan. Bahkan mungkin saja kehidupan bisa bertahan di Mars di bawah permukaan, dilihat dari beberapa mikroba di Bumi yang tumbuh bermil-mil di bawah tanah.
Ketika Mckay NASA menyajikan gambar-gambar fosil Mars kepada pers pada hari itu pada tahun 1996, salah satu dari jutaan orang yang melihatnya di televisi adalah seorang mikrobiologi lingkungan muda Inggris bernama Andrew Steele. Dia baru saja memperoleh gelar PhD di University of Portsmouth, di mana dia mempelajari biofilm bakteri yang dapat menyerap radioaktivitas dari baja yang terkontaminasi di fasilitas nuklir. Seorang ahli di gambar mikroba mikroba, Steele mendapat nomor telepon McKay dari bantuan direktori dan memanggilnya. "Aku bisa memberimu gambaran yang lebih baik dari itu, " katanya, dan meyakinkan McKay untuk mengiriminya potongan meteorit. Analisis Steele begitu bagus sehingga tak lama kemudian ia bekerja untuk NASA.
Namun, ironisnya, karyanya melemahkan bukti NASA: Steele menemukan bahwa bakteri Bumi telah mencemari meteorit Mars. Biofilm telah terbentuk dan menyebar melalui retakan ke bagian dalamnya. Hasil Steele tidak membantah fosil Mars secara langsung — mungkin saja meteorit itu mengandung fosil Mars dan kontaminan Antartika — tetapi, ia berkata, “Masalahnya adalah, bagaimana Anda membedakannya?” Pada saat yang sama, para ilmuwan lain menunjuk bahwa proses tak hidup di Mars juga bisa menciptakan gumpalan dan rumpun magnet yang dimiliki para ilmuwan NASA sebagai bukti fosil.
Tapi McKay berpegang pada hipotesis bahwa mikrofosilnya berasal dari Mars, mengatakan itu "konsisten sebagai paket dengan kemungkinan asal biologis." Setiap penjelasan alternatif harus menjelaskan semua bukti, katanya, tidak hanya satu per satu.
Kontroversi ini telah menimbulkan pertanyaan mendalam di benak banyak ilmuwan: Apa yang diperlukan untuk membuktikan keberadaan miliaran tahun yang lalu? pada tahun 2000, ahli paleontologi oxfordMartin Brasier meminjam fosil Warrawoona asli dari NaturalHistoryMuseum di London, dan dia dan Steele serta rekan-rekan mereka telah mempelajari kimia dan struktur batuan. Pada tahun 2002, mereka menyimpulkan bahwa tidak mungkin untuk mengatakan apakah fosil itu asli, yang pada dasarnya menjadikan karya Schopf skeptis yang sama dengan yang diungkapkan Schopf tentang fosil dari Mars. "Ironi itu tidak hilang pada saya, " kata Steele.
Secara khusus, Schopf telah mengusulkan bahwa fosilnya adalah bakteri fotosintetik yang menangkap sinar matahari di laguna yang dangkal. Tetapi Brasier dan Steele dan rekan kerjanya menyimpulkan bahwa bebatuan telah terbentuk dalam air panas yang sarat dengan logam, mungkin di sekitar lubang angin yang sangat panas di dasar lautan — bukan tempat di mana mikroba pencinta matahari dapat berkembang. Dan analisis mikroskopis dari batu itu, Steele mengatakan, ambigu, ketika ia mendemonstrasikan suatu hari di labnya dengan melompati slide dari kerikil Warrawoona di bawah mikroskop yang terpasang pada komputernya. "Apa yang kita lihat di sana?" Tanyanya, mengambil coretan secara acak di layarnya. “Beberapa kotoran kuno yang terperangkap di batu? Apakah kita melihat kehidupan? Mungkin, mungkin. Anda bisa melihat betapa mudahnya Anda bisa menipu diri sendiri. Tidak ada yang mengatakan bahwa bakteri tidak dapat hidup dalam hal ini, tetapi tidak ada yang mengatakan bahwa Anda sedang melihat bakteri. "
Schopf telah menanggapi kritik Steele dengan penelitiannya sendiri. Menganalisis sampelnya lebih lanjut, ia menemukan bahwa mereka dibuat dari bentuk karbon yang dikenal sebagai kerogen, yang diharapkan dalam sisa-sisa bakteri. Tentang kritiknya, Schopf mengatakan, "mereka ingin menjaga perdebatan tetap hidup, tetapi bukti-buktinya sangat banyak."
Ketidaksepakatan adalah tipikal dari bidang yang bergerak cepat. Geolog Christopher Fedo dari Universitas George Washington dan ahli geokronologi Martin Whitehouse dari Museum Sejarah Alam Swedia telah menantang jejak molekul karbon ringan dari Greenland yang berusia 3, 83 miliar tahun, dengan mengatakan batu itu telah terbentuk dari lava vulkanik, yang terlalu panas bagi mikroba untuk menahan. Klaim terbaru lainnya juga sedang diserang. Ayear yang lalu, tim ilmuwan menjadi berita utama dengan laporan mereka tentang terowongan-terowongan kecil di batuan Afrika berusia 3, 5 miliar tahun. Para ilmuwan berpendapat bahwa terowongan itu dibuat oleh bakteri purba sekitar waktu batu itu terbentuk. Tetapi Steele menunjukkan bahwa bakteri mungkin telah menggali terowongan itu miliaran tahun kemudian. "Jika Anda mengencani London Underground dengan cara itu, " kata Steele, "Anda akan mengatakan itu berumur 50 juta tahun, karena itu berapa usia batu-batu di sekitarnya."
Perdebatan semacam itu mungkin tampak tidak sopan, tetapi sebagian besar ilmuwan senang melihatnya terungkap. "Apa yang akan dilakukan adalah membuat banyak orang menyingsingkan lengan baju mereka dan mencari lebih banyak barang, " kata ahli geologi MIT John Grotzinger. Yang pasti, perdebatan tentang kehalusan dalam catatan fosil, bukan tentang keberadaan mikroba lama, lama. Bahkan orang skeptis seperti Steele tetap cukup yakin bahwa biofilm mikroba hidup 3, 2 miliar tahun yang lalu. "Anda tidak dapat melewatkannya, " kata Steele tentang filamen mirip web yang terlihat di bawah mikroskop. Dan bahkan tidak ada kritikus yang menantang yang terbaru dari Minik Rosing, dari Museum Geologi Universitas Kopenhagen, yang telah menemukan tanda tangan kehidupan isotop karbon dalam sampel batuan 3, 7 miliar tahun dari Greenland — bukti tertua kehidupan di Bumi yang tak terbantahkan. .
Yang dipertaruhkan dalam perdebatan ini bukan hanya waktu evolusi awal kehidupan, tetapi jalan yang diambilnya. September lalu, misalnya, Michael Tice dan Donald Lowe dari Stanford University melaporkan tikar mikroba berumur 3, 416 miliar tahun yang terawetkan di bebatuan dari Afrika Selatan. Mikroba, kata mereka, melakukan fotosintesis tetapi tidak menghasilkan oksigen dalam proses. Sejumlah kecil spesies bakteri saat ini melakukan hal yang sama — fotosintesis anoksiogenik — dan Tice dan Lowe menyarankan bahwa mikroba semacam itu, daripada mikroba fotosintesis yang dipelajari oleh Schopf dan yang lainnya, berkembang selama evolusi awal kehidupan. Mencari tahu bab-bab awal kehidupan akan memberi tahu para ilmuwan tidak hanya banyak tentang sejarah planet kita. Itu juga akan memandu pencarian mereka untuk tanda-tanda kehidupan di tempat lain di alam semesta — dimulai dengan Mars.
Pada Januari 2004, penemu NASA Spirit and Opportunity mulai bergulir melintasi lanskap Mars. Dalam beberapa minggu, Peluang telah menemukan bukti terbaik bahwa air pernah mengalir di permukaan planet. Kimia batuan yang diambil sampelnya dari dataran yang disebut Meridiani Planum menunjukkan bahwa ia terbentuk miliaran tahun yang lalu di laut dangkal yang telah lama menghilang. Salah satu hasil terpenting dari misi rover, kata Grotzinger, anggota tim sains rover, adalah pengamatan robot bahwa batu pada Meridiani Planum tampaknya tidak dihancurkan atau dimasak sampai pada tingkat yang sama dengan batuan Bumi. usia telah— struktur kristal dan pelapisannya tetap utuh. Seorang ahli paleontologi tidak dapat meminta tempat yang lebih baik untuk melestarikan fosil selama miliaran tahun.
Tahun lalu telah membawa banyak laporan yang menggiurkan. Probe yang mengorbit dan teleskop berbasis darat mendeteksi metana di atmosfer Mars. Di Bumi, mikroba menghasilkan sejumlah besar metana, meskipun juga dapat dihasilkan oleh aktivitas vulkanik atau reaksi kimia di kerak planet. Pada bulan Februari, laporan melaju melalui media tentang studi NASA yang diduga menyimpulkan bahwa metana Mars mungkin telah diproduksi oleh mikroba bawah tanah. Markas besar NASA dengan cepat masuk — mungkin khawatir akan terulangnya hiruk-pikuk media di sekitar meteorit Mars — dan menyatakan bahwa ia tidak memiliki data langsung yang mendukung klaim kehidupan di Mars.
Tetapi hanya beberapa hari kemudian, para ilmuwan Eropa mengumumkan bahwa mereka telah mendeteksi formaldehyde di atmosfer Mars, senyawa lain yang, di Bumi, dihasilkan oleh makhluk hidup. Tak lama kemudian, para peneliti di European Space Agency merilis gambar Elysium Plains, sebuah wilayah di sepanjang khatulistiwa Mars. Menurut mereka, tekstur bentang alam menunjukkan bahwa daerah itu adalah lautan beku beberapa juta tahun yang lalu — tidak lama, dalam waktu geologis. Laut beku mungkin masih ada sampai sekarang, terkubur di bawah lapisan debu vulkanik. Sementara air belum ditemukan di permukaan Mars, beberapa peneliti yang mempelajari parit-parit Mars mengatakan bahwa ciri-ciri itu mungkin dihasilkan oleh akuifer bawah tanah, yang menunjukkan bahwa air, dan bentuk kehidupan yang membutuhkan air, mungkin tersembunyi di bawah permukaan.
Andrew Steele adalah salah satu ilmuwan yang merancang generasi peralatan berikutnya untuk menyelidiki kehidupan di Mars. Salah satu alat yang ia rencanakan untuk diekspor ke Mars disebut microarray, seluncuran kaca yang ditempelkan dengan berbagai antibodi. Setiap antibodi mengenali dan menempel pada molekul tertentu, dan setiap titik dari antibodi tertentu telah dicurangi untuk bersinar ketika menemukan pasangan molekulnya. Steele memiliki bukti awal bahwa microarray dapat mengenali hopanes fosil, molekul yang ditemukan di dinding sel bakteri, dalam sisa-sisa biofilm berusia 25 juta tahun.
September lalu, Steele dan rekan-rekannya melakukan perjalanan ke pulau Svalbard di Arktik yang berbatu-batu, di mana mereka menguji alat itu di lingkungan ekstrem daerah itu sebagai awal untuk menempatkannya di Mars. Ketika penjaga Norwegia bersenjata menjaga beruang kutub, para ilmuwan menghabiskan waktu berjam-jam duduk di batu yang dingin, menganalisis pecahan batu. Perjalanan itu sukses: antibodi microarray mendeteksi protein yang dibuat oleh bakteri keras dalam sampel batuan, dan para ilmuwan menghindari menjadi makanan bagi beruang.
Steele juga bekerja pada perangkat yang disebut MASSE (Modular Assays untuk Eksplorasi Tata Surya), yang secara tentatif dijadwalkan untuk terbang pada ekspedisi Badan Antariksa Eropa 2011 ke Mars. Dia membayangkan rover menghancurkan batu menjadi bubuk, yang dapat ditempatkan ke MASSE, yang akan menganalisis molekul dengan microarray, mencari molekul biologis.
Lebih cepat, pada 2009, NASA akan meluncurkan Mars Science Laboratory Rover. Ini dirancang untuk memeriksa permukaan batu untuk tekstur aneh yang ditinggalkan oleh biofilm. Laboratorium Mars juga dapat mencari asam amino, bahan pembangun protein, atau senyawa organik lainnya. Menemukan senyawa semacam itu tidak akan membuktikan keberadaan kehidupan di Mars, tetapi itu akan mendukung kasus itu dan memacu para ilmuwan NASA untuk melihat lebih dekat.
Sulit seperti analisis Mars, mereka dibuat lebih kompleks oleh ancaman kontaminasi. Mars telah dikunjungi oleh sembilan pesawat ruang angkasa, dari Mars 2, sebuah penyelidikan Soviet yang menabrak planet ini pada tahun 1971, ke Peluang dan Roh NASA. Salah satu dari mereka mungkin membawa mikroba Bumi yang menumpang. "Mungkin mereka mendarat dan menyukainya di sana, dan kemudian angin bisa bertiup ke mana-mana, " kata Jan Toporski, ahli geologi di University of Kiel, di Jerman. Dan permainan antarplanet yang sama dari mobil-mobil bumper yang melemparkan sepotong Mars ke Bumi mungkin telah menghujani potongan-potongan Bumi di Mars. Jika salah satu batuan terestrial terkontaminasi dengan mikroba, organisme itu mungkin bertahan di Mars — setidaknya untuk beberapa waktu — dan meninggalkan jejak dalam geologi di sana. Namun, para ilmuwan yakin mereka dapat mengembangkan alat untuk membedakan antara mikroba Bumi yang diimpor dan yang Mars.
Menemukan tanda-tanda kehidupan di Mars sama sekali bukan satu-satunya tujuan. "Jika Anda menemukan lingkungan yang layak huni dan tidak menemukannya, maka itu memberi tahu Anda sesuatu, " kata Steele. “Jika tidak ada kehidupan, lalu mengapa tidak ada kehidupan? Jawabannya mengarah pada lebih banyak pertanyaan. ”Yang pertama adalah apa yang membuat Bumi yang kaya kehidupan ini begitu istimewa. Pada akhirnya, upaya yang dicurahkan untuk mendeteksi kehidupan primitif di Mars dapat membuktikan nilai terbesarnya di sini, di rumah.
