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?
Soms zijn belangrijke dingen minuscuul klein. Ik zal je in vijftien minuten proberen te overtuigen dat microben ons een boel kunnen vertellen over vragen zoals: 'Zijn we alleen?' Ze vertellen ons niet alleen iets over het leven in ons zonnestelsel, maar ook over daarbuiten. Daarom zoek ik op de meest onmogelijke plekken op Aarde, in extreme milieus, in omstandigheden waarin de microben nog maar net overleven. Soms overleef ik het ook maar net, als ik ze te dichtbij volg. Het zit zo: wij zijn de enige hoge beschaving in het zonnestelsel, maar dat betekent niet dat er geen microbieel leven dichtbij is. De planeten en sterren die je hier ziet, kunnen elk leven bevatten en dat weten we. Het is zeer goed mogelijk. Als we leven zouden aantreffen op die manen en planeten, dan zou het ons antwoorden geven op vragen zoals: 'Zijn we alleen in het zonnestelsel?' 'Waar komen we vandaan?' 'Leven er verwanten in de buurt?' 'Is er leven buiten ons zonnestelsel?'
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.
We kunnen deze vragen nu stellen omdat er een revolutie heeft plaatsgevonden in ons denken over een leefbare planeet. Tegenwoordig is een planeet leefbaar als ze een gebied heeft waar water stabiel blijft, maar ik vind dit een horizontale definitie van leefbaarheid, want het omvat de afstand tot een ster, maar niet de andere dimensie van leefbaarheid: de verticale dimensie. Ik bedoel hiermee de omstandigheden onder het oppervlak van een planeet, waar geen zonlicht is, maar waar wel water, energie en voedingsstoffen zijn, wat voor sommigen voedsel en bescherming betekent. Neem bijvoorbeeld de Aarde, waar ver van het zonlicht vandaan, diep in de oceaan, het leven floreert enkel op chemische processen. Als je het vanuit dat punt bekijkt, vallen alle muren weg,
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)
er zijn geen beperkingen meer. Als je de koppen recent in de gaten hebt gehouden, dan weet je dat we een ondergrondse oceaan hebben ontdekt op Europa, op Ganymedes, op Enceladus en op Titan. We ontdekten een geiser en warmwaterbronnen op Enceladus. Ons zonnestelsel lijkt wel een gigantisch thermencomplex. Wie ooit thermen bezocht, weet hoeveel microben van die omgeving houden. (Gelach) Neem nou de planeet Mars.
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.
Het oppervlak van Mars is vandaag niet leefbaar, maar leven kan zich onder de grond schuilhouden. We ontwikkelden onze definitie van leefbaarheid verder
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.
en ook onze kennis over wat kenmerken van het leven op Aarde zijn. Er zijn organische moleculen, die de bouwstenen van het leven zijn en er zijn fossielen, er zijn mineralen, biomineralen, die ontstaan door de reactie tussen bacteriën en steen, en dan zijn er nog de gassen in de atmosfeer. Kijk eens naar de minuscule groene algen rechts op de afbeelding hier. Zij stammen rechtstreeks af van de algen die een miljard jaar geleden de atmosfeer van de Aarde vol zuurstof pompten. Daardoor vergiftigden ze 90 procent van het leven op het oppervlak van de Aarde, maar door hen ademen wij nu deze lucht in.
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.
Hoewel onze kennis over deze zaken toeneemt, blijft er één vraag onbeantwoord: 'Waar komen we vandaan?' Wat erger is: we kunnen geen tastbaar bewijs vinden van onze oorsprong op deze planeet, want alles wat ouder is dan vier miljard jaar is verdwenen. Elk spoor is uitgewist door platentektoniek en erosie. Dit noem ik de biologische horizon van de Aarde. Voorbij deze horizon weten we niet waar we vandaan komen.
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.
Moeten we de hoop opgeven? Misschien niet. Mogelijk vinden we bewijs van onze oorsprong op de minst voor de hand liggende plaats: op Mars.
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.
Hoe kan dat? In het begin van het zonnestelsel regende het grote planetoïden en kometen op Mars en de Aarde en ejecta daarvan verspreidden zich in alle richtingen. De Aarde en Mars bekogelden elkaar lange tijd met rotsblokken. Stukken rots vielen op de Aarde en stukken Aarde vielen op Mars. Het is mogelijk dat de twee planeten door dezelfde materialen bevrucht zijn. Misschien wacht onze overgrootvader op ons aan het oppervlakte van Mars. We kunnen zoeken op Mars naar sporen van onze eigen oorsprong. Misschien zal Mars dit geheim openbaren en hierom is Mars zo belangrijk voor ons.
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.
Dit kan alleen het geval zijn als Mars inderdaad leefbaar was toen de omstandigheden geschikt waren. Was Mars leefbaar? Verschillende missies geven een bevestigend antwoord. Toen het leven op Aarde ontstond, had Mars een oceaan, vulkanen, meren en delta's zoals op deze prachtige foto. De Curiosity Rover stuurde een paar weken geleden deze foto, waarop een delta te zien is. De foto toont aan dat er water in overvloed was en dat het lange tijd over het oppervlak vloeide. Dat is goed nieuws voor het leven. Chemisch leven heeft een lange tijd nodig om te ontwikkelen,
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.
dus dit is erg goed nieuws. Zal het gemakkelijk zijn om leven op Mars te vinden? Niet per se,
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.
want het volgende gebeurde: toen op Aarde het leven explosief toenam, verslechterde de situatie op Mars ernstig. Zonnewinden scheurden de atmosfeer uit elkaar, Mars verloor zijn magnetisch veld, kosmische straling en uv-straling teisterden het oppervlak en water verdween in de ruimte of onder de grond. Als we het willen begrijpen, en sporen van levenskenmerken willen vinden op het oppervlak van Mars, als ze er zijn, dan moeten we begrijpen wat het effect van deze gebeurtenissen was op het behoud van de sporen. Slechts dan kunnen we ontdekken waar deze kenmerken zich verbergen en slechts dan zullen we onze Rover naar de juiste plekken kunnen sturen, om monsters te nemen van stenen die ons iets belangrijks kunnen vertellen over wie we zijn. Of misschien laten ze ons zien dat er onafhankelijk leven ontstaan is op een andere planeet. Het is makkelijk.
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.
Je hoeft alleen maar 3,5 miljard jaar terug in de geschiedenis van de planeet te reizen. We hebben enkel een tijdmachine nodig. Makkelijk, toch?
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.
Ja, eigenlijk wel. Kijk om je heen naar de planeet Aarde. Dit is onze tijdmachine. Geologen gebruiken hem om terug te reizen in de geschiedenis. Ik gebruik hem op een andere manier. Ik gebruik de planeet om extreme milieus op te zoeken met omstandigheden die op Mars lijken, op het moment dat het klimaat veranderde. Ik probeer te begrijpen wat er gebeurde. Wat zijn de kenmerken van leven? Wat bleef er over? Hoe gaan we het vinden? Ik neem je mee op mijn tijdreis met die tijdmachine. Hier zijn we op 4.500 meter hoogte in het Andesgebergte,
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.
of minder dan een miljard jaar na de formatie van de Aarde en Mars. Zo zagen ze er ongeveer uit. Overal vulkanen, overal meren die verdampen, mineralen, warmwaterbronnen. Zie je de bergjes aan de rand van de meren? Die worden gebouwd door de nakomelingen van de eerste organismen, waar ons oudste fossiel vandaan komt. Om te begrijpen wat daar gebeurt, moeten we nog verder gaan.
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.
Op deze plekken, net zoals 3,5 miljard jaar geleden op Mars, het klimaat erg snel verandert en water en ijs verdwijnen. Om terug te gaan naar de tijd waarin alles veranderde op Mars, moeten we het hogerop zoeken. Waarom hoger? Wanneer je omhoog gaat, wordt de atmosfeer dunner en minder stabiel, de temperatuur daalt en er is veel meer uv-straling. In feite heb je de omstandigheden van Mars toen alles veranderde.
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.
De rit in de tijdmachine is geen pleziertochtje. Je kan niet rustig zitten in de tijdmachine, je moet 450 kilo aan apparatuur naar de top slepen van deze 20.000 voet hoge vulkaan in het Andesgebergte. Dat is ongeveer 6.000 meter. Je moet slapen op een helling van 42 graden en hopen dat er geen aardbeving zal zijn die nacht. Op de top vinden we waarvoor we kwamen: hier zijn de omstandigheden in het meer gelijk aan die op Mars 3,5 miljard jaar geleden Nu moeten we verder reizen, het meer in. Dat betekent: berguitrusting uittrekken, duikpakken aantrekken en het meer in. Op dat precieze moment stappen we terug in de tijd, 3,5 miljard jaar in de geschiedenis van een andere planeet, om antwoorden te krijgen. Overal barst het van leven. Alles wat je op deze afbeelding ziet, is een levend organisme. Misschien de duiker niet, maar al het andere wel. Maar de afbeelding is misleidend, want hoewel het barst van leven in die meren, is er zoals op veel plaatsen op Aarde door klimaatverandering een groot verlies aan biodiversiteit. In de monsters die we terugbrachten, bestond 36 procent van de bacteriën uit drie soorten en dit zijn de soorten die het tot op heden overleefd hebben.
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.
Dit is een ander meer, vlak naast het eerste. De rode kleur komt niet van mineralen, maar van kleine algen. De uv-straling is venijnig in deze regio. Op Aarde wordt 11 als extreem beschouwd. Tijdens uv-stormen loopt de uv-index hier op tot 43. Factor 30 anti-zonnebrand is daar nutteloos en het water van de meren is zo helder dat de algen zich nergens kunnen verstoppen, dus maken ze hun eigen anti-zonnebrand aan. Dat is de rode kleur die je ziet. Ze kunnen zich niet eindeloos aanpassen, dus wanneer het water van het oppervlak verdwijnt, kunnen de microben nog maar één ding doen: ondergronds gaan. De microben leven in de stenen die je op de afbeelding ziet en de stenen, die een beetje licht doorlaten, beschermen hen. De algen krijgen het goede van de uv en lozen het slechte deel dat hun DNA kan aantasten. Daarom trainen we onze Rover om op Mars op zulke plekken naar leven te zoeken, want als er 3,5 miljard jaar geleden leven was op Mars, dan gebruikte het dezelfde strategie om zichzelf te beschermen. Het is duidelijk dat het onderzoeken van extreme milieus ons veel helpt in de verkenning van Mars en het voorbereiden van missies. Het heeft ons geholpen de geologie van Mars te begrijpen. Het heeft ons geholpen het oude klimaat van Mars en zijn evolutie te begrijpen en zijn potentiële leefbaarheid. De laatste Rover op Mars heeft sporen van organisch materiaal aangetroffen. Er zijn organische materialen op het oppervlak van Mars. De Rover ontdekte ook sporen van methaan. We weten nog niet of dit methaan van geologische of biologische afkomst is. In ieder geval leert deze ontdekking ons dat de hypothese dat er leven is op Mars nog steeds geldig is.
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.
Ik hoop je overtuigd te hebben van het belang van Mars, maar we moeten niet denken dat Mars de enige vindplaats van microbieel leven in het zonnestelsel is, want Mars en de Aarde kunnen een gemeenschappelijke oorsprong van leven hebben, maar het is niet makkelijk als je voorbij Mars gaat. De mechanica van de ruimte bemoeilijkt de uitwisseling van materiaal tussen planeten. Als we leven ontdekken op die planeten, zal het een ander soort leven zijn dan bij ons. Het zou kunnen blijken dat alleen wij leven hebben, of alleen wij en Mars, of dat er verschillende levensbomen zijn in ons zonnestelsel. Ik weet het antwoord nog niet, maar ik weet wel dat wat het resultaat ook zal zijn, wat het magische getal ook is, het zal ons een maat geven waarmee we de kans op leven kunnen voorspellen, overvloed en diversiteit buiten ons zonnestelsel. Onze generatie kan dit bereiken. Dit kan onze nalatenschap zijn, mits we durven te onderzoeken.
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.
Tenslotte, als iemand beweert dat het niet hip is om naar buitenaardse microben te zoeken, omdat je geen filosofische discussie met ze kan voeren, wil ik laten zien hoe je hen kunt tegenspreken. Organisch materiaal kan ons iets vertellen over het milieu, over complexiteit en over diversiteit, DNA of een andere informatiedrager vertelt ons iets over aanpassing, over evolutie, over overleven, over verandering op planeten en de overdracht van informatie. Kortom: ze vertellen ons wat begon als microbiële ontwikkeling en waarom een microbiële ontwikelling soms een beschaving wordt en soms doodloopt.
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.
Neem ons zonnestelsel en de Aarde. Op aarde bestaan meerdere intelligente soorten, maar slechts één heeft technologie bereikt. In de reis van ons eigen zonnestelsel zit een enorm krachtige boodschap die stelt dat we op zoek moeten naar buitenaards leven, klein en groot. Microben spreken en wij luisteren. Ze leiden ons, van planeet tot planeet en van maan tot maan, naar hun grote broers verder weg. Ze tonen ons diversiteit, en overvloed van leven. Ze vertellen ons hoe het leven overleefd heeft en beschaving bereikte, intelligentie, technologie en inderdaad ook filosofie.
Thank you.
Dankjewel.
(Applause)
(Applaus)