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?
Sapete, a volte le cose più importanti sono anche quelle più piccole. Proverò a convincervi, nei 15 minuti a disposizione, che i microbi hanno molte risposte a domande come: "Siamo soli?" Possono dirci molto non solo sulla vita nel nostro sistema solare, ma forse anche oltre, e questo è il motivo per cui li cerco nei posti più assurdi della Terra, in condizioni ambientali estreme che li spingono al limite di sopravvivenza. Anche della mia, a dire il vero, quando li seguo troppo da vicino. Il fatto è questo: siamo l'unica civiltà avanzata nel sistema solare, ma ciò non significa che non ci sia vita microbica nelle vicinanze. I pianeti, infatti, e i satelliti che vedete, tutti loro potrebbero ospitare la vita, lo sappiamo, le possibilità sono alte. E se dovessimo trovare la vita su quei pianeti e su quei satelliti, avremmo la risposta a domande come: siamo gli unici a vivere nel sistema solare? Da dove veniamo? Abbiamo parenti nel circondario? C'è vita al di fuori del nostro sistema solare?
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.
Possiamo fare queste domande perché è completamente cambiata la nostra definizione di pianeta abitabile, e oggi, un pianeta abitabile è un pianeta con un'area in cui l'acqua sia stabile, ma per me questa è una definizione orizzontale di abitabilità, perché implica la distanza da una stella, ma c'è un'altra dimensione di abitabilità, una dimensione verticale. Pensate alle condizioni del sottosuolo di un pianeta molto lontano dal sole ma c'è acqua, energia, sostanze nutritive, che per alcuni significa cibo e protezione. E anche sulla Terra, nelle profondità degli oceani così lontani dalla luce del sole, la vita prospera e usa solo la chimica per i processi vitali.
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)
Se ci si pensa in questo modo, tutte le barriere crollano. In pratica non ci sono più limiti. Se avete letto i giornali, ultimamente, saprete che abbiamo scoperto un oceano nel sottosuolo di Europa, di Ganimede, di Encelado, di Titano, e ora troviamo geyser e fonti termali su Encelado. Il nostro sistema solare sta diventando un'enorme spa. Tutti quelli che sono stati in una spa sanno quanto piacciano ai microbi, giusto? (Risate)
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.
Ora pensate a Marte. Oggi la vita non può esistere sulla superficie di Marte, ma potrebbe sempre nascondersi sottoterra.
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.
Stiamo facendo progressi nella nostra percezione di abitabilità, ma stiamo anche facendo progressi nella nostra concezione di quali siano i segni di vita sulla Terra. Si possono trovare quelle che chiamiamo molecole organiche, che sono i mattoncini della vita, e poi i fossili, e i minerali, biominerali, che provengono dalla reazione tra batteri e rocce, e ovviamente anche i gas nell'atmosfera. Quando si osservano quelle piccole alghe verdi sulla destra di questa diapositiva, sono dirette discendenti di quelle che hanno immesso ossigeno un miliardo di anni fa nell'atmosfera della Terra. Allora avvelenarono il 90 percento della vita sulla superficie della Terra, ma sono il motivo per cui oggi respirate quest'aria.
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.
Ma per quanto la nostra percezione si affini, in tutto ciò rimane una domanda a cui ancora non riusciamo a rispondere, ovvero: da dove veniamo? Sapete, le cose peggiorano, perché non troveremo le prove materiali della nostra provenienza su questo pianeta, perché tutto ciò che risale a più di 4 miliardi di anni è andato perduto. Ogni testimonianza è persa, cancellata della tettonica delle placche e dall'erosione. Questo è ciò che chiamo orizzonte biologico della Terra. Al di là di quest'orizzonte non sappiamo cosa c'era prima.
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.
Tutto perduto? Beh, forse no. Potremmo trovare prove delle nostre origini nel posto più impensabile. E quel posto è Marte.
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.
Com'è possibile? Beh, chiaramente agli inizi, nel sistema solare, Marte e la Terra furono bombardate da giganteschi asteroidi e comete, e questi impatti sparsero materiali piroclastici ovunque. La Terra e Marte hanno continuato a lanciarsi rocce per molto tempo. Pezzi di roccia atterravano sulla Terra. Pezzi di Terra atterravano su Marte. È chiaro che i due pianeti potrebbero essere stati colpiti dallo stesso materiale. Sì, il nonno potrebbe essere lassù ad aspettarci. Ma significa anche che possiamo andare su Marte e trovare tracce delle nostre origini. Forse quel segreto è su Marte. È per questo che è così speciale per noi.
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.
Ma perché ciò succedesse Marte doveva essere abitabile ai tempi in cui c'erano le giuste condizioni. Marte era abitabile? Numerose spedizioni ci dicono esattamente la stessa cosa. Quando la vita è apparsa sulla Terra, Marte aveva un oceano, aveva vulcani, aveva laghi, e delta come quello nella bellissima foto che vedete. Questa foto ci arriva dal rover Curiosity, è di qualche settimana fa. Si vedono i resti di un delta. Questa foto ci dice qualcosa: c'era moltissima acqua ed è rimasta in superficie per moltissimo tempo. Una buona notizia per la vita. La chimica della vita ha bisogno di molto tempo per attivarsi.
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.
È una gran bella notizia, ma significa che se andiamo lì sarà facile trovare vita su Marte? Non necessariamente.
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.
Ecco cosa è successo. Mentre la vita esplodeva sulla superficie terrestre, la situazione di Marte precipitava, letteralmente. L'atmosfera è stata distrutta dai venti solari, Marte ha perso la magnetosfera, e i raggi UV e quelli cosmici hanno bombardato la superficie facendo scappare l'acqua sottoterra. Se vogliamo poter comprendere, se vogliamo poter trovare quelle tracce di segni di vita sulla superficie di Marte, posto che ce ne siano, dobbiamo capire quali sono le conseguenze di ognuno di questi eventi sulla conservazione delle sue testimonianze. Solo allora saremo in grado di capire dove si nascondono quei segni, e solo allora saremo in grado di mandare i rover nei posti giusti dove possiamo campionare quelle rocce che potrebbero dirci qualcosa di davvero importante su chi siamo, o, almeno, che da qualche parte, spontaneamente la vita è esistita su un altro pianeta.
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.
È facile farlo. Bisogna solo andare indietro di 3,5 miliardi di anni nel passato di un pianeta. C'è solo bisogno di una macchina del tempo.
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.
Facile, no? Beh, in effetti sì. Guardatevi intorno, questa è la Terra. È questa la nostra macchina del tempo. I geologi la stanno usando per scavare nel passato del nostro pianeta. Io la uso in modo un po' diverso. Uso la terra per raggiungere ambienti davvero ostili dove le condizioni siano simili a quelle di Marte quando il clima è cambiato, ed è lì che cerco di capire cos'è successo. Quali sono i segni della vita? Cosa rimane? Come possono essere trovati? Per un attimo, adesso, vi porterò con me in un viaggio con quella macchina del tempo.
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.
Vedete adesso, siamo a 4500 metri sulle Ande, ma nei fatti siamo a meno di un miliardo di anni dopo la formazione dei pianeti. La Terra e Marte dovevano sembrare più o meno così, vulcani ovunque, laghi in evaporazione, minerali, fonti termali, E ora, vedete le montagnole sulla riva di quei laghi? Sono state costruite dai discendenti dei primi organismi responsabili dei primi fossili terrestri.
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.
Se vogliamo capire cosa successe, dobbiamo andare oltre. E ancora, in quei posti, esattamente come Marte 3,5 miliardi di anni fa, il clima cambia molto in fretta e l'acqua e il ghiaccio stanno sparendo. Dobbiamo tornare a quando tutto è cambiato su Marte, e per fare ciò dobbiamo andare più in alto. Perché? Perché se si va più in alto l'atmosfera si assottiglia, è più instabile, la temperatura è più bassa e ci sono molte più radiazioni UV. In pratica si raggiungono le stesse condizioni di Marte quando tutto è cambiato.
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.
Non ho promesso un viaggio di piacere nella macchina del tempo. Non starete seduti in quella macchina del tempo. Dovete trascinare un'attrezzatura da circa 500 kg fino alla cima di questo vulcano alto 20 000 piedi sulle Ande. Sono circa 6000 metri. E dovete dormire su pendii a 42 gradi e sperare che non ci sia nessun terremoto quella notte. Ma quando arriviamo in cima troviamo il lago per cui siamo venuti. A quest'altitudine, questo lago è sottoposto alle stesse condizioni che c'erano su Marte 3,5 miliardi di anni fa. E ora dovremo passare dal nostro viaggio a uno all'interno del lago. Per farlo dobbiamo toglierci l'equipaggiamento da montagna, metterci la muta e buttarci. Ma quando si entra nel lago, nel momento esatto in cui entriamo, torniamo indietro di 3,5 miliardi di anni nel passato di un altro pianeta per trovare la risposta che stavamo cercando. La vita è ovunque, davvero, ovunque, Tutti quelli che vedete in questa foto sono organismi viventi. Forse non il sommozzatore, ma tutto il resto sì. Questa foto può trarre in inganno. C'è molta vita in quei laghi, ma come in altri posti sulla Terra, adesso, per via dei cambiamenti climatici, ci sono state enormi perdite in quanto a biodiversità. Nei campioni che abbiamo raccolto il 36% dei batteri presenti in quei laghi facevano parte di tre specie e quelle tre specie sono quelle sopravvissute finora.
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.
Ecco un altro lago, che si trova proprio accanto al primo. Il rosso che vedete non è di origine minerale. È dovuto alla presenza di una minuscola alga. Le radiazioni UV sono terribili in questa regione. In qualunque altro punto sulla Terra 11 è considerato un valore altissimo. Durante le tempeste UV qui l'indice UV arriva a 43. La crema solare non servirà a nulla in questo posto e l'acqua è così trasparente in questi laghi che le alghe non hanno posto dove nascondersi, davvero, e così hanno sviluppato una protezione solare che è il colore rosso che vedete. Per ora possono adattarsi, ma quando tutta l'acqua sparirà dalla superficie i microbi avranno un'unica scelta: andare sottoterra. E quei microbi, le rocce che vedete in diapositiva, beh, vivono nelle rocce e usano la traslucidità delle rocce come protezione, per assorbire gli UV buoni e scartare quelli che potrebbero danneggiare il loro DNA. Ecco perché insegneremo ai nostri rover ad andare in questo tipo di aree su Marte, a cercare la vita, perché se c'era vita su Marte 3,5 miliardi di anni fa, avrà dovuto usare la stessa strategia per proteggersi. Ora, è ovvio che andare in ambienti ostili ci aiuta moltissimo nell'esplorazione di Marte e nella preparazione alle missioni. Ci ha aiutato a capire la geologia di Marte. Ci ha aiutato a capire il clima che c'era su Marte e com'è cambiato ma anche il suo potenziale di abitabilità. L'ultimo rover su Marte ha trovato tracce organiche. Sì, ce ne sono anche sulla superfici di Marte. E ha anche trovato tracce di metano. Non sappiamo ancora se il metano riguarda più la geologia che la biologia. Nonostante ciò, sappiamo che grazie al suo ritrovamento l'ipotesi che la vita sia tuttora presente su Marte rimane ancora valida.
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.
Credo di avervi farvi fatto capire quanto Marte sia speciale per noi ma sarebbe un errore pensare che Marte sia l'unico posto nel sistema solare in cui si possano trovare tracce di vita microbica. Questo perché Marte e la Terra potrebbero avere radici comuni nel loro albero della vita. ma andando oltre, Marte diventa più difficile. La meccanica celeste complica le cose per lo scambio di materia fra i pianeti. Se dovessimo scoprire la vita su quei pianeti sarebbe diversa dalla nostra. Sarebbe un diverso tipo di vita. Potremmo essere i soli, potremmo essere noi e Marte, potrebbero esserci molti alberi della vita nel sistema solare. Non so ancora la risposta, ma questo posso dirvelo: non importa quale sia il risultato, non importa quale sia il numero magico, ci darà uno standard che ci permetterà di misurare il potenziale vitale, la quantità e la diversità, al di là del nostro sistema solare. È un risultato raggiungibile dalla nostra generazione, potrebbe essere il nostro lascito, ma solo se osiamo esplorare.
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.
Infine, se qualcuno vi dice che cercare microbi alieni non è granché perché non si possono avere conversazioni filosofiche con i microbi, vi mostrerò perché e come potete dir loro che si sbagliano. Il materiale organico potrà raccontarvi dell'ambiente, della complessità, della diversità. Il DNA o qualunque vettore d'informazione potrà raccontarvi dell'adattamento, dell'evoluzione, della sopravvivenza, dei cambiamenti planetari e del trasferimento d'informazioni. Tutto ciò ci dice cosa è cominciato con un percorso microbico, e perché ciò che è cominciato come un percorso microbico a volte porta a una civiltà e altre volte finisce in un vicolo cieco.
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.
Guardate il sistema solare, guardate la Terra. Sulla Terra ci sono molte specie intelligenti, ma solo una ha ottenuto la tecnologia. In questo viaggio nel nostro sistema solare risiede un potentissimo messaggio che ci dice come cercare la vita aliena, piccola o grande. Sì, i microbi parlano e noi li ascoltiamo e ci portano un pianeta alla volta, un satellite alla volta, verso i loro fratelli maggiori là fuori. Ci raccontano della diversità, dell'abbondanza della vita, di come la vita è sopravvissuta finora fino a raggiungere la civilizzazione, l'intelligenza, la tecnologia e, per la verità, la filosofia.
Thank you.
Grazie.
(Applause)
(Applausi)