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?
Czasami najważniejsze rzeczy przychodzą małymi kroczkami. Mam 15 minut, żeby przekonać was, że mikroorganizmy mają dużo do powiedzenia w kwestii: "Czy jesteśmy sami?". Mogą nam sporo powiedzieć, nie tylko o życiu w Układzie Słonecznym, ale też poza nim. Dlatego poszukuję ich w najdziwniejszych miejscach na Ziemi, w ekstremalnym środowisku, gdzie warunki powodują, że są one na granicy przeżycia. Czasem sama ledwo uchodzę z życiem, kiedy podchodzę zbyt blisko. Jesteśmy jedyną rozwiniętą cywilizacją w Układzie Słonecznym, ale nie przekreśla to możliwości istnienia innych mikroorganizmów blisko nas. Planety i księżyce, które widzicie, wszystkie mogłyby być miejscem życia. Istnieje duże prawdopodobieństwo. Jeśli odkryjemy życie na tych planetach i księżycach, zadamy sobie pytania: Czy jesteśmy sami w Układzie Słonecznym? Skąd pochodzimy? Czy mamy rodzinę w sąsiedztwie? Czy istnieje życie poza naszym układem? Możemy zadawać te pytania,
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.
bo teraz inaczej rozumiemy to, czym jest zamieszkała planeta. Zamieszkała planeta to taka, na której są stabilne zasoby wody. Dla mnie to tylko horyzontalna definicja, bo określa odległość do gwiazdy. Jest jeszcze inny wymiar tego, czy coś nadaje się do zamieszkania. To wymiar wertykalny. Chodzi o warunki pod powierzchnią planety znajdującej się daleko od Słońca, gdzie wciąż są obecne: woda, energia i składniki odżywcze. Dla niektórych może to oznaczać pożywienie i ochronę. Patrząc na Ziemię, tam, gdzie nie dociera światło słoneczne, głęboko w oceanach, życie wciąż się rozwija dzięki procesom chemicznym. Myśląc w ten sposób, opadają wszelkie bariery.
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)
Nie ma żadnych ograniczeń. Jeśli widzieliście ostatnio nagłówki gazet, słyszeliście, że odkryliśmy podpowierzchniowe oceany na Europie, Ganimedesie, Enceladusie oraz Tytanie. Znaleźliśmy też gejzer i gorące źródła na Enceladusie. Nasz Układ Słoneczny zamienia się w gigantyczne SPA. Każdy, kto był kiedyś w SPA, wie jak bardzo mikroby je lubią. (Śmiech) Pomyślcie także o Marsie.
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.
Życie jest niemożliwe na jego powierzchni, ale wciąż może kryć się pod ziemią. Poczyniliśmy postępy w rozumieniu pojęcia możliwości zamieszkiwania,
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.
a także w rozumieniu, jakie są ślady życia na Ziemi. Możemy wziąć pod uwagę cząsteczki organiczne, które są cegiełkami życia, skamieniałości, minerały, biominerały, które powstają w wyniku reakcji pomiędzy bakteriami a skałami, oraz gazy w atmosferze. A te maleńkie glony po prawej stronie slajdu są bezpośrednimi potomkami organizmów, które pompowały tlen w atmosferę ziemską miliard lat temu. Robiąc to, zatruły 90% życia na powierzchni Ziemi, ale dzięki nim oddychamy dziś powietrzem.
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.
Chociaż wiemy coraz więcej, nadal nie znamy odpowiedzi na jedno pytanie. Skąd pochodzimy? Jest tym trudniej, że nie możemy znaleźć fizycznego dowodu na to, skąd wzięliśmy się na naszej planecie, bo wszystko, co jest starsze niż 4 miliardy lat, dawno zniknęło. Wszystkie dowody zniknęły, usunięte przez ruchy tektoniczne i erozję. To właśnie nazywam horyzontem biologicznym Ziemi. Za tą granicą nie wiemy, skąd pochodzimy.
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.
Czy wszystko przepadło? Może nie. Być może znajdziemy ślady naszego pochodzenia w najbardziej nietypowym miejscu, na Marsie.
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.
Jak to możliwe? Na początku Układu Słonecznego, Mars i Ziemia były bombardowane przez ogromne asteroidy i komety. Materiały wyrzucone z tych uderzeń były wszędzie. Ziemia i Mars rzucały w siebie kamieniami przez długi czas. Kawałki skał spadały na Ziemię, kawałki Ziemi spadały na Marsa. Te dwie planety mogły być zasiane tym samym materiałem. Może nasz pradziad siedzi tam na powierzchni i na nas czeka? Możemy udać się na Marsa i szukać śladów naszego pochodzenia. Mars może skrywać tę tajemnicę. To dlatego jest dla nas wyjątkowy.
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.
Aby to się stało, Mars musiał być zamieszkały, w czasie gdy były tam odpowiednie warunki. Czy tak było? Wiele misji dowodzi tego samego. Kiedy na Ziemi pojawiło się życie, na Marsie były ocean, wulkany i jeziora oraz delty rzek, jak na tym pięknym zdjęciu. Łazik Curiosity wysłał to zdjęcie kilka tygodni temu. Widać pozostałości delty, ale to zdjęcie mówi coś jeszcze. Wody było pod dostatkiem. Tryskała na powierzchni przez bardzo długi czas. To dobra wiadomość dla życia. Chemia życia potrzebuje dużo czasu.
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.
To niezwykle dobra wiadomość, ale czy oznacza, że z łatwością odnajdziemy życie na Marsie? Niekoniecznie.
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.
Oto, co się stało. Kiedy życie rozkwitło na powierzchni Ziemi, na Marsie wszystko pogorszyło się. Atmosfera została rozwiana przez wiatr słoneczny, Mars stracił magnetosferę, promieniowanie UV i kosmiczne zaczęły bombardować planetę, woda uciekła w przestrzeń lub wsiąknęła w glebę. Jeśli chcemy zrozumieć i znaleźć jakieś ślady życia na powierzchni Marsa, jeśli oczywiście tam są, musimy wiedzieć, jaki był wpływ każdego z tych wydarzeń na zakonserwowanie tych śladów. Tylko wtedy będziemy wiedzieć, gdzie są one ukryte i będziemy mogli wysłać łazik w odpowiednie miejsca, gdzie próbki skał mogą nam powiedzieć coś ważnego o tym, kim jesteśmy, a jeśli nie, to może gdzieś indziej, całkiem niezależnie, powstało życie na innej planecie. To łatwe.
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.
Wystarczy cofnąć się o 3,5 miliarda lat w przeszłość planety. Potrzebny nam wehikuł czasu. Proste?
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.
W zasadzie, tak. Rozejrzyjcie się, to planeta Ziemia. To nasz wehikuł czasu. Geolodzy używają jej, żeby cofnąć się w przeszłość naszej planety. Ja używam jej nieco inaczej. Wykorzystuję Ziemię, udając się do bardzo ekstremalnych miejsc, gdzie warunki podobne są do tych na Marsie, w czasie gdy zmieniał się tam klimat. Tam staram się zrozumieć, co zaszło. Jakie są ślady życia? Co pozostało? Jak to znajdziemy? Na chwilę wezmę was ze sobą w krótką podróż wehikułem czasu.
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.
Jesteśmy na wysokości 4500 metrów w Andach, ale tak naprawdę to mniej niż miliard lat po tym, jak powstały Mars i Ziemia. Wyglądały wtedy mniej więcej tak: wszędzie wulkany, parujące jeziora, minerały, gorące źródła. Widzicie te hałdy na brzegu jezior? Zostały zbudowane przez potomków pierwszych organizmów, które stworzyły najstarsze skamieniałości na Ziemi.
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.
Żeby zrozumieć, co się dzieje, musimy cofnąć się nieco dalej. Jeszcze jedna rzecz. Te miejsca są identyczne jak Mars 3,5 miliarda lat temu. Klimat zmienia się bardzo szybko, a woda i lód znikają. Musimy cofnąć się do czasu, kiedy wszystko zmieniło się na Marsie. Musimy wejść wyżej. Dlaczego? Bo im wyżej jesteśmy, tym atmosfera robi się cieńsza i mniej stabilna, temperatura spada i jest więcej promieniowania UV. Uzyskujemy warunki obecne na Marsie w czasie zmian.
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.
Nie obiecywałam przyjemnej wycieczki. Nie będziecie sobie siedzieli w wehikule. Musicie wnieść ponad 400 kg sprzętu na szczyt wulkanu w Andach, który ma ponad 6000 metrów wysokości. Ponad 6000 metrów. Musicie spać na spadkach pod kątem 42 stopni, mając nadzieję, że w nocy nie będzie trzęsienia ziemi. Po dotarciu na szczyt, znajdziemy jezioro, dla którego tu przyszliśmy. Na tej wysokości panują takie same warunki jak na Marsie 3,5 miliarda lat temu. Teraz musimy udać się w głąb jeziora. Musimy pozbyć się górskiego sprzętu i odziać się w odpowiednie kostiumy. Wchodząc do tego jeziora, cofamy się 3,5 miliarda lat w przeszłość innej planety, szukając odpowiedzi na zadane pytania. Życie jest wszędzie, dosłownie wszędzie. Wszystko, co widzicie na zdjęciu, to żyjące organizmy. Nie mówię o nurku, ale o wszystkim dookoła. To zdjęcie jest dość złudne. Te jeziora są pełne życia, ale jak w wielu miejscach na Ziemi, z powodu zmiany klimatu, bioróżnorodność bardzo się zmniejszyła. W próbkach, które zabraliśmy ze sobą, 36% bakterii z tych jezior składało się z trzech gatunków, które jak dotąd przetrwały.
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.
Oto inne jezioro, tuż obok tamtego. Czerwony kolor nie pochodzi od minerałów, tylko od obecności maleńkich alg. W tym rejonie promieniowanie UV jest naprawdę niebezpieczne. Na Ziemi poziom 11 jest uznany za ekstremalny. Tutaj podczas burzy UV, poziom wynosi 43. Kremy z filtrem SPF 30 niewiele zdziałają, woda jest tak przeźroczysta w tych jeziorach, że algi nie mają gdzie się ukryć. Dlatego wytwarzają własny filtr ochronny. To ten czerwony kolor. Mogą przystosować się do tego, ale kiedy woda zniknie z powierzchni, mikroorganizmy mają tylko jedno rozwiązanie. Muszą schować się pod ziemię. Skały, które tu widzicie, mikroby żyją w ich wnętrzu. Do ochrony używają przejrzystości tych skał, żeby uzyskać tylko dobrą część UV, a odrzucić tę, która uszkodzi ich DNA. Dlatego wysyłamy nasze łaziki, szkolimy je, żeby szukały życia na Marsie w takich miejscach. Bo jeśli ono istniało 3,5 miliarda lat temu, musiało wykorzystać tę samą strategię do ochrony. To raczej oczywiste, że wyprawy w takie miejsca są dla nas bardzo pomocne w eksploracji Marsa i przygotowaniu misji. Pomogły nam zrozumieć geologię Marsa, jego dawny klimat i ewolucję oraz możliwość zamieszkania tu. Nasz ostatni łazik odkrył ślady materii organicznej. Tak, są takie ślady na powierzchni Marsa. Odkrył też ślady metanu. Nie wiemy jeszcze, czy ten metan ma pochodzenie geologiczne czy biologiczne. Z powodu tego odkrycia, hipoteza, że na Marsie jest wciąż obecne życie, pozostaje silna.
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.
Mam nadzieję, że przekonałam was, jak ważny jest dla nas Mars. Ale błędem byłoby myślenie, że to jedyne miejsce w Układzie Słonecznym, gdzie można znaleźć potencjalne mikro życie. A to dlatego, że Mars i Ziemia mogły mieć wspólne pochodzenie, ale szukanie go poza Marsem jest już trudniejsze. Mechanika nieba nie ułatwia nam wymiany materiału pomiędzy planetami. Jeśli znajdziemy życie na tych planetach, będzie ono całkowicie inne od nas. Zupełnie inny rodzaj życia. Ale ostatecznie, może będziemy tylko my. Tylko my i Mars. A może jest wiele różnych gałęzi ewolucyjnych w naszym układzie? Nie znam jeszcze odpowiedzi, ale mogę powiedzieć, że nie ważne, jaki będzie wynik i ile wyniesie magiczna liczba, da nam to pewien wskaźnik, dzięki któremu będziemy mogli zmierzyć możliwość istnienia życia, jego bogactwo i różnorodność poza Układem Słonecznym. To może być osiągnięte przez nasze pokolenie. To może być nasze dziedzictwo, jeśli ośmielimy się to badać.
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.
Jeśli ktoś powie wam, że szukanie obcych bakterii jest nudne, bo nie można z nimi przeprowadzić filozoficznej dysputy, możecie im udowodnić, że się mylą. Materiał organiczny powie nam dużo o środowisku, w którym żyje, o swojej złożoności i różnorodności. DNA, czy inny nośnik informacji, powie nam o przystosowaniach, o ewolucji, przeżyciu, o zmianach planetarnych i o przekazywaniu tych informacji. To wszystko razem powie nam, co zapoczątkowało ścieżkę rozwoju mikroorganizmów i dlaczego coś, co zaczynało się od tego poziomu, czasami kończy jako rozwinięta cywilizacja, a czasem nagle trafia na ślepą uliczkę i ginie.
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.
Spójrzcie na Układ Słoneczny i Ziemię. Mamy tu wiele inteligentnych gatunków, ale tylko jeden osiągnął rozwój technologiczny. W podróży po naszym Układzie Słonecznym znajdujemy bardzo ważną wiadomość. Powinniśmy poszukiwać obcego życia, małego i dużego. Mikroby mówią do nas, a my ich słuchamy. Zabierają nas na planety czy księżyce, gdzie żyją ich więksi bracia. Mówią nam o różnorodności, bogactwie życia, w jaki sposób przeżyły tak długo, żeby zbudować cywilizację, inteligencję, technologię oraz filozofię.
Thank you.
Dziękuję.
(Applause)
(Brawa)