Well, you know, sometimes the most important things come in the smallest packages. I am going to try to convince you, in the 15 minutes I have, that microbes have a lot to say about questions such as, "Are we alone?" and they can tell us more about not only life in our solar system but also maybe beyond, and this is why I am tracking them down in the most impossible places on Earth, in extreme environments where conditions are really pushing them to the brink of survival. Actually, sometimes me too, when I'm trying to follow them too close. But here's the thing: We are the only advanced civilization in the solar system, but that doesn't mean that there is no microbial life nearby. In fact, the planets and moons you see here could host life -- all of them -- and we know that, and it's a strong possibility. And if we were going to find life on those moons and planets, then we would answer questions such as, are we alone in the solar system? Where are we coming from? Do we have family in the neighborhood? Is there life beyond our solar system?
Tudják, néha a legkisebb dolgok a legértékesebbek. A következő 15 percben megpróbálom meggyőzni önöket arról, hogy a mikrobáknak sok mondanivalójuk van az olyan kérdésekről, mint: Egyedül vagyunk-e? Még többet mondhatnak el nemcsak a naprendszerbéli, hanem talán az azon túli életről is, és ezért kutatok utánuk a Föld leglehetetlenebb helyein, olyan szélsőséges környezetekben, ahol a körülmények igencsak az életben maradás határára szorítják őket. Igazából néha engem is, amikor túl közel kerülök hozzájuk. De a lényeg: mi vagyunk az egyetlen fejlett civilizáció a Naprendszerünkben, de ez nem jelenti azt, hogy nincs mikrobiális élet a közelben. Az itt látható bolygókon és holdakon létezhet élet, mindegyiken, és tudjuk is ezt, és ennek nagy a valószínűsége. Ha életet találnánk e holdakon és bolygókon, válaszolhatnánk a kérdésekre, mint pl.: Egyedül vagyunk-e a Naprendszerben? Honnan származunk? Van-e családunk a szomszédságunkban? Van-e élet a Naprendszeren túl?
And we can ask all those questions because there has been a revolution in our understanding of what a habitable planet is, and today, a habitable planet is a planet that has a zone where water can stay stable, but to me this is a horizontal definition of habitability, because it involves a distance to a star, but there is another dimension to habitability, and this is a vertical dimension. Think of it as conditions in the subsurface of a planet where you are very far away from a sun, but you still have water, energy, nutrients, which for some of them means food, and a protection. And when you look at the Earth, very far away from any sunlight, deep in the ocean, you have life thriving and it uses only chemistry for life processes.
E kérdéseket azért tehetjük fel, mert tudásunk sokat fejlődött a lakható bolygók ismérveiről. A lakható bolygókon olyan övezetek vannak, ahol a víz stabil maradhat. Számomra azonban ez a lakhatóság egy horizontális definíciója, mert a csillagtól való távolságot is érinti. A lakhatóságnak azonban van egy másik dimenziója is: a függőleges dimenzió. Erre úgy gondoljunk, mint egy bolygó felszín alatti állapotára, ahol nagyon messze vagyunk a Naptól, de azért még van víz, energia, tápanyagok, melyek némelyek számára ételt jelentenek, és van védelem. Ha megnézzük a Földet nagyon messze a napfénytől, az óceán mélyén virágzó életet találunk, amely csak kémiát használ az életfolyamataihoz.
So when you think of it at that point, all walls collapse. You have no limitations, basically. And if you have been looking at the headlines lately, then you will see that we have discovered a subsurface ocean on Europa, on Ganymede, on Enceladus, on Titan, and now we are finding a geyser and hot springs on Enceladus, Our solar system is turning into a giant spa. For anybody who has gone to a spa knows how much microbes like that, right? (Laughter)
Ha erre gondolunk, ennél a pontnál a falak leomlanak. Alapvetően nincsenek korlátok. Ha mostanában látták a főcímeket, akkor tudják, hogy felszín alatti óceánt fedeztünk fel az Európán, a Ganümédészen, az Enceladuson, a Titánon, és gejzírt meg hőforrásokat találtunk az Enceladuson. Naprendszerünk egy óriási gyógyfürdővé változik. Aki már járt gyógyfürdőben, tudja, mennyire szeretik a mikrobák, ugye? (Nevetés)
So at that point, think also about Mars. There is no life possible at the surface of Mars today, but it might still be hiding underground.
Ennél a pontnál térjünk rá a Marsra. A mai Mars felszínén élet nem lehetséges, de attól még rejtőzhet a felszín alatt.
So, we have been making progress in our understanding of habitability, but we also have been making progress in our understanding of what the signatures of life are on Earth. And you can have what we call organic molecules, and these are the bricks of life, and you can have fossils, and you can minerals, biominerals, which is due to the reaction between bacteria and rocks, and of course you can have gases in the atmosphere. And when you look at those tiny green algae on the right of the slide here, they are the direct descendants of those who have been pumping oxygen a billion years ago in the atmosphere of the Earth. When they did that, they poisoned 90 percent of the life at the surface of the Earth, but they are the reason why you are breathing this air today.
Tehát többet tudunk már a lakhatóságról, és többet tudunk már arról is, milyenek az élet lenyomatai a Földön. Vannak az ún. szerves molekulák: ezek az élet építőkockái, és vannak a kövületek, az ásványok, a bioásványok, amelyek a baktériumok és kövek reakciójának eredményei, és természetesen gázok is vannak a légkörben. Nézzék azokat az apró, zöld algákat a dia jobb oldalán! Közvetlen leszármazottai azoknak, amelyek több milliárd évvel ezelőtt oxigént pumpáltak a Föld légkörébe. Ezzel megmérgezték az élet 90%-át a Föld felszínén, de ők tehetnek arról is, hogy mi ma ezt a levegőt lélegezzük.
But as much as our understanding grows of all of these things, there is one question we still cannot answer, and this is, where are we coming from? And you know, it's getting worse, because we won't be able to find the physical evidence of where we are coming from on this planet, and the reason being is that anything that is older than four billion years is gone. All record is gone, erased by plate tectonics and erosion. This is what I call the Earth's biological horizon. Beyond this horizon we don't know where we are coming from.
Azonban bármennyire is bővül a tudásunk ezen a területen, még mindig van egy kérdés, amit nem tudunk megválaszolni: Honnan származunk mi? És tudják, a helyzet egyre rosszabb, mert ezen a bolygón nem tudunk tárgyi bizonyítékot találni a származásunkról. Azért nem, mert minden, ami 4 milliárd évnél régebbi, megsemmisült. Minden nyom eltűnt, eltörölte a lemeztektonika és az erózió. Ezt hívom a Föld biológiai horizontjának. E horizonton túl nem tudjuk, honnan származunk.
So is everything lost? Well, maybe not. And we might be able to find evidence of our own origin in the most unlikely place, and this place in Mars.
Akkor hát minden elveszett? Nos, talán nem. Talán a legvalószínűtlenebb helyen fogunk bizonyítékot találni a származásunkra: a Marson.
How is this possible? Well clearly at the beginning of the solar system, Mars and the Earth were bombarded by giant asteroids and comets, and there were ejecta from these impacts all over the place. Earth and Mars kept throwing rocks at each other for a very long time. Pieces of rocks landed on the Earth. Pieces of the Earth landed on Mars. So clearly, those two planets may have been seeded by the same material. So yeah, maybe Granddady is sitting there on the surface and waiting for us. But that also means that we can go to Mars and try to find traces of our own origin. Mars may hold that secret for us. This is why Mars is so special to us.
Hogy lehetséges ez? A Naprendszer keletkezésekor a Marsot és a Földet hatalmas kisbolygók és üstökösök bombázták, és e becsapódásokból származó láva volt mindenfelé. A Föld és a Mars nagyon hosszú időn keresztül köveket dobált egymásra. Kődarabok hullottak a Földre. A Föld darabjai a Marson kötöttek ki. E két bolygó talán ugyanazzal az anyaggal van bevetve. Ó, igen, lehet, hogy nagyapó ott ül a felszínen, és ránk vár. Ez azt is jelenti, hogy elmehetünk a Marsra megkeresni származásunk nyomait. Lehet, hogy a Mars e titkot tartogatja nekünk. Ezért olyan különleges számunkra a Mars.
But for that to happen, Mars needed to be habitable at the time when conditions were right. So was Mars habitable? We have a number of missions telling us exactly the same thing today. At the time when life appeared on the Earth, Mars did have an ocean, it had volcanoes, it had lakes, and it had deltas like the beautiful picture you see here. This picture was sent by the Curiosity rover only a few weeks ago. It shows the remnants of a delta, and this picture tells us something: water was abundant and stayed founting at the surface for a very long time. This is good news for life. Life chemistry takes a long time to actually happen.
Ehhez azonban a Marsnak lakhatónak kellett lennie akkor, amikor a körülmények megfelelőek voltak. Szóval, lakható volt-e a Mars? Számos küldetés pontosan ezt bizonyítja. Amikor az élet megjelent a Földön, a Marsnak volt óceánja, voltak vulkánjai és tavai, és voltak folyódeltái, ahogy ezen a gyönyörű képen látható. A képet a Curiosity küldte pár héttel ezelőtt. Egy folyódelta maradványait mutatja, és a kép azt jelzi, hogy rengeteg víz volt, és sokáig folyékony is maradt a felszínen. Ez jó hír az élet számára. Sokáig tart, mire az élet kémiája létrejön.
So this is extremely good news, but does that mean that if we go there, life will be easy to find on Mars? Not necessarily.
Szóval ez rendkívül jó hír. De azt jelenti-e, hogy ha elmegyünk a Marsra, könnyű lesz életet találni? Nem feltétlenül.
Here's what happened: At the time when life exploded at the surface of the Earth, then everything went south for Mars, literally. The atmosphere was stripped away by solar winds, Mars lost its magnetosphere, and then cosmic rays and U.V. bombarded the surface and water escaped to space and went underground. So if we want to be able to understand, if we want to be able to find those traces of the signatures of life at the surface of Mars, if they are there, we need to understand what was the impact of each of these events on the preservation of its record. Only then will we be able to know where those signatures are hiding, and only then will we be able to send our rover to the right places where we can sample those rocks that may be telling us something really important about who we are, or, if not, maybe telling us that somewhere, independently, life has appeared on another planet.
Ez történt: Akkor, amikor az élet elterjedt a Föld felszínén, a Marson szó szerint minden eltűnt. A légkört lehámozta a napszél, a bolygó elvesztette mágneses erőterét, ezután kozmikus és ibolyántúli sugárzás bombázta a felszínt, a víz pedig kiszökött a világűrbe és a felszín alá vándorolt. Ha meg szeretnénk érteni, ha szeretnénk megtalálni az élet nyomait a Mars felszínén, amennyiben ott vannak, meg kell értenünk, mindezek az események milyen hatással voltak a nyomok megőrzésére. Csakis akkor tudhatjuk meg, hol rejtőznek a lenyomatok, és csakis akkor küldhetjük a marsjárónkat a megfelelő helyekre, ahol mintákat gyűjthetünk a kövekből, amelyek talán elárulnak valami igazán fontosat rólunk, vagy ha nem, talán elmondják azt, hogy az élet valahol függetlenül megjelent egy másik bolygón is.
So to do that, it's easy. You only need to go back 3.5 billion years ago in the past of a planet. We just need a time machine.
Ezt könnyű megtenni. Mindössze 3,5 milliárd évet kell visszamennünk a bolygó múltjába. Csupán egy időgépre van szükségünk.
Easy, right? Well, actually, it is. Look around you -- that's planet Earth. This is our time machine. Geologists are using it to go back in the past of our own planet. I am using it a little bit differently. I use planet Earth to go in very extreme environments where conditions were similar to those of Mars at the time when the climate changed, and there I'm trying to understand what happened. What are the signatures of life? What is left? How are we going to find it? So for one moment now I'm going to take you with me on a trip into that time machine.
Egyszerű, nem? Nos, valóban az. Nézzenek szét maguk körül – ez a Föld bolygó. Ez az időgépünk. A geológusok ezt használják arra, hogy visszamenjenek bolygónk múltjába. Én egy kicsit másképp használom, arra, hogy nagyon szélsőséges környezetekbe jussak el, ahol a feltételek hasonlóak ahhoz, amilyenek a Marson voltak, amikor az éghajlata megváltozott, és ott próbálom megérteni, mi történt. Mik az élet lenyomatai? Mi maradt? Hogy találhatjuk meg őket? Most egy pillanatra magammal viszem önöket abba az időgépbe egy utazásra.
And now, what you see here, we are at 4,500 meters in the Andes, but in fact we are less than a billion years after the Earth and Mars formed. The Earth and Mars will have looked pretty much exactly like that -- volcanoes everywhere, evaporating lakes everywhere, minerals, hot springs, and then you see those mounds on the shore of those lakes? Those are built by the descendants of the first organisms that gave us the first fossil on Earth.
Most azt látják, hogy 4500 méteren vagyunk az Andokban, de igazából kevesebb mint 1 milliárd évvel vagyunk a Föld és a Mars kialakulása után. A Föld és a Mars nagyjából pontosan így nézhet ki – mindenhol vulkánok, mindenfelé párolgó tavak, ásványi anyagok, hőforrások, és látják azokat a halmokat a tavak partján? Azokat az első élőlények leszármazottai építették, amelyek a Földön az első fosszíliákat hozták létre.
But if we want to understand what's going on, we need to go a little further. And the other thing about those sites is that exactly like on Mars three and a half billion years ago, the climate is changing very fast, and water and ice are disappearing. But we need to go back to that time when everything changed on Mars, and to do that, we need to go higher. Why is that? Because when you go higher, the atmosphere is getting thinner, it's getting more unstable, the temperature is getting cooler, and you have a lot more U.V. radiation. Basically, you are getting to those conditions on Mars when everything changed.
De ha meg akarjuk érteni, mi történik, egy kicsit tovább kell mennünk. A másik dolog, hogy ezeken a helyeken, pontosan úgy, ahogy a Marson három és fél milliárd évvel ezelőtt, az éghajlat nagyon gyorsan változik, és a víz meg a jég eltűnőben vannak. Vissza kell mennünk az időben oda, amikor a Marson minden megváltozott, de ehhez magasabbra kell mászni. Hogy miért? Ahogy magasabbra megyünk, a légkör egyre vékonyabb, egyre instabilabb lesz, a hőmérséklet egyre alacsonyabb, az UV-sugárzás pedig sokkal erősebb. Alapvetően a körülmények ugyanolyanok lesznek, mint a Marson, amikor minden megváltozott.
So I was not promising anything about a leisurely trip on the time machine. You are not going to be sitting in that time machine. You have to haul 1,000 pounds of equipment to the summit of this 20,000-foot volcano in the Andes here. That's about 6,000 meters. And you also have to sleep on 42-degree slopes and really hope that there won't be any earthquake that night. But when we get to the summit, we actually find the lake we came for. At this altitude, this lake is experiencing exactly the same conditions as those on Mars three and a half billion years ago. And now we have to change our voyage into an inner voyage inside that lake, and to do that, we have to remove our mountain gear and actually don suits and go for it. But at the time we enter that lake, at the very moment we enter that lake, we are stepping back three and a half billion years in the past of another planet, and then we are going to get the answer came for. Life is everywhere, absolutely everywhere. Everything you see in this picture is a living organism. Maybe not so the diver, but everything else. But this picture is very deceiving. Life is abundant in those lakes, but like in many places on Earth right now and due to climate change, there is a huge loss in biodiversity. In the samples that we took back home, 36 percent of the bacteria in those lakes were composed of three species, and those three species are the ones that have survived so far.
Semmi olyat nem ígértem, hogy kényelmes lesz az utazás az időgépben. Nem fognak az időgépben ücsörögni. Fel kell cipelniük 450 kilogrammnyi felszerelést e vulkán csúcsára az Andokban, kb. 6000 méter magasba. 42 fokos lejtőkön kell aludniuk, és imádkozzanak, hogy éjszaka ne legyen földrengés. Amikor felérünk a csúcsra, megtaláljuk azt a tavat, amely miatt ide jöttünk. E magasságban a tóban ugyanolyan körülmények uralkodnak, mint amilyenek a Marson voltak három és fél milliárd éve. Majd még egy utazást kell végrehajtanunk, egy utazást a tó belsejébe, ehhez pedig le kell vetni a hegymászó felszerelést, felvenni a búvárruhát, aztán hajrá. De abban a pillanatban, amikor belépünk a tóba, visszalépünk három és fél milliárd évet egy másik bolygó múltjába, és akkor megkapjuk a várt választ. Mindenhol élet van, abszolút mindenhol. Minden, amit ezen a képen látnak, élőlény. Talán a búvár nem annyira, de minden más igen. De ez a kép nagyon megtévesztő. Bőséges élet van azokban a tavakban, de ahogy mostanában sok helyen a Földön, az éghajlatváltozás miatt a biológiai sokféleség drámaian csökkent. A hazahozott mintákban , a tavakban található baktériumok 36%-a három fajból állt, és e három faj maradt fenn mostanáig.
Here's another lake, right next to the first one. The red color you see here is not due to minerals. It's actually due to the presence of a tiny algae. In this region, the U.V. radiation is really nasty. Anywhere on Earth, 11 is considered to be extreme. During U.V. storms there, the U.V. Index reaches 43. SPF 30 is not going to do anything to you over there, and the water is so transparent in those lakes that the algae has nowhere to hide, really, and so they are developing their own sunscreen, and this is the red color you see. But they can adapt only so far, and then when all the water is gone from the surface, microbes have only one solution left: They go underground. And those microbes, the rocks you see in that slide here, well, they are actually living inside rocks and they are using the protection of the translucence of the rocks to get the good part of the U.V. and discard the part that could actually damage their DNA. And this is why we are taking our rover to train them to search for life on Mars in these areas, because if there was life on Mars three and a half billion years ago, it had to use the same strategy to actually protect itself. Now, it is pretty obvious that going to extreme environments is helping us very much for the exploration of Mars and to prepare missions. So far, it has helped us to understand the geology of Mars. It has helped to understand the past climate of Mars and its evolution, but also its habitability potential. Our most recent rover on Mars has discovered traces of organics. Yeah, there are organics at the surface of Mars. And it also discovered traces of methane. And we don't know yet if the methane in question is really from geology or biology. Regardless, what we know is that because of the discovery, the hypothesis that there is still life present on Mars today remains a viable one.
Itt van egy másik tó, közvetlenül az első mellett. A piros színt nem ásványi anyagok okozzák, hanem apró algák. Ebben a régióban az UV-sugárzás is nagyon komisz. A Földön a 11-es értéket mindenhol rendkívülinek tartják. Ott viszont az UV-viharok alatt az UV-index a 43-at is elérheti. A 30-as faktorú fényvédő ott semmit nem ér, a víz pedig annyira átlátszó e tavakban, hogy az algák nem tudnak elrejtőzni, így kifejlesztették a saját fényvédőjüket, és ez a képen látható piros szín. De csak eddig a mértékig tudnak alkalmazkodni, és amikor majd az összes víz eltávozik a felszínről, a mikrobák számára csak egyetlen megoldás marad: a föld alá költöznek. Látják a dián a köveket; nos, a mikrobák e kövek belsejében élnek, és a kövek átlátszóságának a védelmét használják arra, hogy megszerezzék az UV hasznos részét, és megszabaduljanak attól a résztől, amely káros lehet a DNS-ükre. Ez az oka annak, hogy a marsjárónkat e területekre visszük a Marson, hogy élet után kutassanak, mivel ha volt élet a Marson három és fél milliárd éve, ugyanezt a stratégiát kellett használnia, hogy megvédje magát. Eléggé nyilvánvaló, hogy a szélsőséges környezetek meglátogatása nagyon sokat segít a Mars felderítésében, a misszióra való felkészülésben. Eddig segített a Mars geológiájának megértésében. Segített megérteni a Mars múltbeli időjárását és annak változását, emellett azt is, hogy a bolygó lakható lehet. A legutóbbi marsjáró szerves anyagok nyomait fedezte fel a bolygón. Igen, vannak szerves anyagok a Mars felszínén. Metánnyomokat is felfedezett. Még nem tudjuk, hogy a kérdéses metán geológiai vagy biológiai eredetű-e. Akárhogy is van, a felfedezés eredményeként azt tudjuk, hogy életképes az a feltételezés, miszerint a Marson még ma is van élet.
So by now, I think I have convinced you that Mars is very special to us, but it would be a mistake to think that Mars is the only place in the solar system that is interesting to find potential microbial life. And the reason is because Mars and the Earth could have a common root to their tree of life, but when you go beyond Mars, it's not that easy. Celestial mechanics is not making it so easy for an exchange of material between planets, and so if we were to discover life on those planets, it would be different from us. It would be a different type of life. But in the end, it might be just us, it might be us and Mars, or it can be many trees of life in the solar system. I don't know the answer yet, but I can tell you something: No matter what the result is, no matter what that magic number is, it is going to give us a standard by which we are going to be able to measure the life potential, abundance and diversity beyond our own solar system. And this can be achieved by our generation. This can be our legacy, but only if we dare to explore.
Talán mostanra meggyőztem önöket arról, hogy a Mars nagyon különleges számunkra, de hiba lenne azt hinni, hogy a Mars az egyetlen hely a Naprendszerben, amely érdekes a mikrobiális élet keresése szempontjából. Ennek pedig az az oka, hogy a Mars és a Föld életfájának közös gyökerei lehetnek, de amikor túlmegyünk a Marson, ez nem olyan egyszerű. Az égi mechanika nem teszi olyan könnyűvé az anyagok kicserélését a bolygók között, és ezért ha életet találnánk azokon a bolygókon, az különbözne a miénktől. Másfajta élet lenne. Végül is azonban lehet, hogy csak mi vagyunk, lehet, hogy csak mi és a Mars, vagy sokféle életfa létezhet a Naprendszerben. Még nem tudom a választ, de egyvalamit mondhatok: nem számít, mi lesz az eredmény, nem számít, hogy mi a bűvös szám, egy olyan szabványt fog adni nekünk, amely alapján képesek leszünk felbecsülni az élet lehetőségét, bőségét és sokféleségét a Naprendszerünkön kívül. Ezt már a mi nemzedékünk is megvalósíthatja. Ez lehet a hagyatékunk, de csakis akkor, ha lesz bátorságunk kutatni.
Now, finally, if somebody tells you that looking for alien microbes is not cool because you cannot have a philosophical conversation with them, let me show you why and how you can tell them they're wrong. Well, organic material is going to tell you about environment, about complexity and about diversity. DNA, or any information carrier, is going to tell you about adaptation, about evolution, about survival, about planetary changes and about the transfer of information. All together, they are telling us what started as a microbial pathway, and why what started as a microbial pathway sometimes ends up as a civilization or sometimes ends up as a dead end.
Végül pedig, ha valaki azt mondja önöknek, hogy idegen mikrobákat keresni nem menő, mert nem lehet filozófiai beszélgetést folytatni velük, hadd mutassam meg, miért és hogyan mondhatják meg neki, hogy téved. A szerves anyag a környezetről, a komplexitásról és a sokszínűségről árulkodik. A DNS vagy bármilyen információhordozó az alkalmazkodásról, az evolúcióról, a túlélésről, a bolygók változásáról és az információátvitelről mesél. Ezek együtt arról beszélnek, ami mikrobiális folyamatként indult, és hogy ami mikrobiális folyamatként indult, néha miért végződik civilizációként, néha pedig miért zsákutcaként.
Look at the solar system, and look at the Earth. On Earth, there are many intelligent species, but only one has achieved technology. Right here in the journey of our own solar system, there is a very, very powerful message that says here's how we should look for alien life, small and big. So yeah, microbes are talking and we are listening, and they are taking us, one planet at a time and one moon at a time, towards their big brothers out there. And they are telling us about diversity, they are telling us about abundance of life, and they are telling us how this life has survived thus far to reach civilization, intelligence, technology and, indeed, philosophy.
Nézzék meg a Naprendszert, és nézzék meg a Földet. A Földön sok értelmes faj van, de csak egy fejlesztett ki technológiát. A saját Naprendszerünkben tett utazásnak nagyon fontos mondanivalója van, amely arról szól, hogyan kell keresnünk az idegen életet, kicsit és nagyot. Bizony ám, a mikrobák beszélnek, és mi figyelünk, és ők elvisznek minket, bolygóról bolygóra és holdról holdra, az odakint lévő nagyobb testvéreik felé. Beszélnek nekünk a sokféleségről, mesélnek az élet bőségéről, és elmondják, hogyan maradt fenn ez az élet mostanáig, hogy eljusson a civilizációig, az értelemig, a technológiáig, és valóban, a filozófiáig.
Thank you.
Köszönöm.
(Applause)
(Taps)