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?
Ako sa hovorí, dobrého veľa nebýva. Najbližších 15 minút sa vás budem snažiť presvedčiť, že mikróby nám pomáhajú zodpovedať otázky ako napríklad: „Sme vo vesmíre sami?“ Tiež nám toho môžu viac povedať nielen o živote v Slnečnej sústave, ale aj mimo nej. Preto sa ich snažím vystopovať na tých najnemožnejších miestach na Zemi, kde panujú extrémne podmienky privádzajúce ich až na pokraj prežitia. Niekedy tam privádzajú dokonca aj mňa. Podstatné je, že hoci sme jediná vyspelá civilizácia v Slnečnej sústave, neznamená to, že v našej blízkosti neexistuje mikrobiálny život. Vieme totiž, že život by mohol existovať na všetkých týchto planétach a mesiacoch. Je to veľmi pravdepodobné. Ak by sme na nich našli život, získali by sme odpovede na takéto otázky: Sme v Slnečnej sústave sami? Odkiaľ pochádzame? Máme „v susedstve rodinu“? Existuje život mimo Slnečnej sústavy?
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.
Tieto otázky sa môžeme opýtať vďaka revolúcii v tom, čo považujeme za obývateľnú planétu. Dnes sa za obývateľnú považuje planéta, ktorá má zónu, kde sa udrží stabilná voda, čo je podľa mňa definícia horizontálnej dimenzie obývateľnosti spojená so vzdialenosťou od hviezdy. Existuje však aj vertikálna dimenzia. Predstavujú ju podmienky v oblastiach pod povrchom planéty, ktoré sú veľmi vzdialené od Slnka, ale stále majú vodu, energiu a živiny, teda možnú potravu a ochranu pre mikróby. Dokonca aj na Zemi, v hlbinách oceánu, kde nepreniknú slnečné lúče, prekvitá život, ktorý pre životné procesy využíva len chémiu. Keď o tom začnete uvažovať takto, zmiznú všetky zábrany.
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)
Neexistujú v podstate žiadne obmedzenia. V poslednom čase ste sa asi dočítali, že sme objavili podpovrchový oceán na Európe, Ganymede, Encelade a Titane a najnovšie aj gejzír a horúce pramene na Encelade. Slnečná sústava sa mení na veľké kúpele. Kto už bol v kúpeľoch vie, ako veľmi sa tam mikróbom páči, však? (smiech)
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.
V tej chvíli začnite uvažovať aj o Marse. Dnes nie je možný život na povrchu Marsu, ale ešte stále sa môže ukrývať pod zemou.
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.
Došlo teda k pokroku v tom, ako vnímame obývateľnosť, ale aj v tom, čo vnímame ako stopy života na Zemi. Môžu to byť organické molekuly, čo sú základné stavebné kamene života, môžu to byť skameneliny a minerály a biominerály, ktoré vznikajú reakciami medzi baktériami a kameňmi, a samozrejme plyny v atmosfére. Tie maličké zelené riasy vpravo na snímke sú priami potomkovia rias, ktoré pred miliardou rokov pumpovali do atmosféry Zeme kyslík. Vtedy tým otrávili 90 % života na Zemi. Je to však aj dôvod, prečo je pre nás dnes vzduch dýchateľný.
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.
Napriek tomu, že týmto veciam čoraz lepšie rozumieme, stále nedokážeme odpovedať na otázku: Odkiaľ pochádzame? Odpovedať na ňu bude čoraz ťažšie, keďže nebudeme môcť nájsť fyzické dôkazy nášho pôvodu na tejto planéte, pretože všetko staršie ako 4 miliardy rokov je preč. Všetky záznamy života boli vymazané pohybom tektonických platní a eróziou. Volám to biologický obzor Zeme. Za ním nevieme zistiť, odkiaľ pochádzame.
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.
Je teda všetko stratené? Možno nie. Dôkazy o našom pôvode možno nájdeme na najneočakávanejšom mieste – na Marse.
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.
Ako je to možné? Keď bola Slnečná sústava ešte mladá, Obrovské asteroidy a kométy bombardovali Mars a Zem a v dôsledku ich dopadov dookola lietala vyvrhnutá hmota. Zem a Mars po sebe veľmi dlho „hádzali skalami.“ Niektoré pristáli na Zemi. Niektoré pristáli na Marse. Život na oboch planétach mohol „zasiať“ ten istý materiál. Možno niekde na Marse sedí „náš dedko“ a čaká na nás. Možno sa nám podarí na Marse nájsť stopy nášho pôvodu. Mars môže ukrývať toto tajomstvo. Preto je pre nás taký výnimočný.
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.
Na to, aby to bolo možné, musel byť Mars obývateľný v správnom čase za správnych podmienok. Bol teda obývateľný? Výsledky množstva misií všetky potvrdzujú to isté. V čase, keď sa na Zemi objavil život, mal Mars oceán, sopky a jazerá, ale aj delty riek, ako vidíte na tomto nádhernom obrázku, ktorý len pred pár týždňami poslala sonda Curiosity. Vidíte pozostatky delty, vďaka čomu vieme povedať, že Mars mal vody viac ako dosť a že v tekutom stave zostala veľmi dlho. To je dobrá správa pre život, keďže chémia života je dlhodobý proces.
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.
Znamená to však aj to, že bude jednoduché nájsť na Marse život? Nie nevyhnutne.
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.
Ide o to, že v čase, keď na Zemi priam explodoval život, išlo na Marse všetko do pekla. Vinou solárnych vetrov stratil atmosféru, prišiel o magnetosféru, potom začali povrch bombardovať kozmické lúče a UV žiarenie a voda unikla do vesmíru, alebo zmizla pod zemou. Ak chceme pochopiť situáciu, ak chceme nájsť stopy života na Marse, ak vôbec nejaké existujú, musíme pochopiť, aký dopad mali tieto udalosti na zachovanie záznamov života Marsu. Len potom budeme vedieť, kde máme hľadať skryté stopy života. Len potom budeme môcť poslať sondy na správne miesta, aby odobrali vzorky skál, ktoré nám možno povedia niečo dôležité o tom, kto sme. Ak aj nie, možno nám povedia, že niekde na inej planéte sa nezávisle od nás objavil život.
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.
Ako to môžeme dokázať? Jednoducho. Stačí sa vrátiť 3,5 miliárd rokov do minulosti planéty. Potrebujeme na to len stroj času. Jednoduché, však?
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.
Vlastne, áno. Obzrite sa dookola – toto je planéta Zem. Je to náš stroj času. Geológovia ním cestujú do minulosti našej planéty. Ja ho používam trochu inak. Cestujem na miesta s extrémnymi podmienkami, ktoré sa podobajú podmienkam na Marse v čase, keď sa tam zmenila klíma a snažím sa pochopiť, čo sa tam stalo. Ktoré stopy života tam mohli byť? Ktoré ešte ostali? Ako ich nájdeme? Na okamih vás teraz zoberiem na cestu týmto strojom času. Ocitli sme sa nielen v Andách vo výške 4500 metrov nad morom,
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.
ale aj v čase menej ako miliardu rokov po sformovaní Zeme a Marsu. V tom čase vyzerali skoro presne takto. Všade bola samá sopka, jazerá, z ktorých sa vyparuje voda, minerály a horúce pramene. Vidíte tie kopčeky na brehu jazier? Vytvorili ich potomkovia organizmov, ktoré zanechali prvé skameneliny na Zemi.
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.
Ak však chceme vedieť viac, musíme zájsť ešte ďalej. Tieto miesta majú s Marsom pred 3,5 miliardami rokov spoločné aj to, že sa tu veľmi rýchlo mení klíma, a že strácajú vodu a ľad. Chceme sa vrátiť do času veľkých zmien na Marse, čo znamená, že musíme ísť vyššie. Prečo? Čím vyššia poloha, tým redšia a nestabilnejšia atmosféra, tým nižšie teploty a tým silnejšie UV žiarenie. Čoraz viac sa približujeme k podmienkam, aké boli na Marse v čase, keď sa tam všetko zmenilo.
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.
Nesľubovala som vám pohodlnú prechádzku. V stroji času nebudeme len tak sedieť. Budeme musieť vyvliecť 450-kilovú výstroj do výšky 20 000 stôp na vrchol tejto sopky v Andách. To je asi 6 000 metrov. Budeme musieť spať na svahoch so sklonom 42 stupňov a dúfať, že v noci nebude zemetrasenie. Na vrchole však nájdeme to jazero, ktoré sme hľadali. V tejto výške panujú rovnaké podmienky ako na Marse pred 3,5 miliardami rokov. Teraz nás čaká cesta dovnútra jazera. Musíme si vyzliecť horskú výstroj, obliecť si neoprén a ponoriť sa. V okamihu, keď sa ponoríme do jazera, sa však ponoríme aj 3,5 miliárd rokov do minulosti inej planéty. Teraz zistíme to, čo sme chceli vedieť. Život je všade. Úplne všade. Všetko na obrázku je živý organizmus. Ten potápač možno nie, ale všetko ostatné áno. Obrázok je však veľmi klamlivý. Jazerá síce prekypujú životom, ale podobne ako inde na Zemi a vinou klimatických zmien, aj tu dochádza k strate biodiverzity. Domov sme zobrali vzorku, z ktorej sme zistili, že 36 % baktérií v týchto jazerách tvoria len 3 druhy. Tieto 3 druhy sú tie, ktoré prežili až doposiaľ.
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.
Hneď vedľa prvého jazera je ďalšie. Červené zafarbenie nespôsobili minerály. Spôsobili ho maličké riasy. V tejto oblasti je mimoriadne nebezpečné UV žiarenie. Hocikde inde za extrém považujeme UV index 11. Tu je počas búrok UV index 43. Nepomôže vám ani ochranný faktor 30. Voda v jazerách je taká priezračná, že sa riasy nemôžu vôbec nikde skryť. Tá červená farba je ich „ochranný krém“. Adaptovať sa môžu len do určitej miery. Keď z povrchu zmizne všetka voda, mikróbom zostane len jedno riešenie. Skryjú sa pod zem. Niektoré mikróby žijú v kameňoch, ktoré vidíte na obrázku, aby mali ochranu pred UV žiarením. Tým sa k nim dostane len tá „dobrá“ časť, ale už nie tá, ktorá im môže poškodiť DNA. Preto sem nosíme sondy, aby sa naučili, ako hľadať život na Marse. Ak tam pred 3,5 miliardami rokov existoval život, musel na vlastnú ochranu použiť presne takéto stratégie. Je evidentné, že návštevy extrémnych prostredí nám veľmi pomáhajú, čo sa týka prieskumu Marsu a prípravy misií. Pomohli nám pochopiť geológiu Marsu, klimatické podmienky v minulosti Marsu a ich vývoj, ale aj jeho potenciál obývateľnosti. Posledná sonda objavila na Marse stopy organického materiálu. Na povrchu Marsu je organický materiál. Sonda objavila aj stopy metánu. Zatiaľ nevieme, či je jeho zdrojom geológia alebo biológia. Bez ohľadu na to však vieme, že vďaka tomuto objavu ostáva aj dnes použiteľná hypotéza, že na Marse existuje život. Myslím si, že som vás už presvedčila, že Mars je veľmi výnimočný.
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.
Nemali by sme si však myslieť, že je to jediné miesto, ktoré je zaujímavé z hľadiska potenciálneho mikrobiálneho života. Stromy života Marsu a Zeme môžu mať spoločné korene. Za Marsom to už nie je také jednoduché. Nebeská mechanika neuľahčuje výmenu materiálu medzi planétami. Ak by sme objavili život na inej planéte, nebol by taký, ako ho poznáme. Bol by iný. Koniec-koncov, môžeme existovať len my, alebo my a Mars, alebo môže v Slnečnej sústave existovať veľa stromov života. Odpoveď nepoznám, ale môžem vám povedať, že nezáleží na výsledku, na tom „magickom čísle“. Poskytne nám to štandard, ktorým budeme môcť merať potenciál života, jeho hojnosť a rozmanitosť mimo Slnečnej sústavy. Toto môže dosiahnuť naša generácia. Môže to byť náš odkaz, ak si na to trúfneme.
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.
Na záver vám poviem, prečo a ako môžete ľuďom dokázať, že sa mýlia, keď vám povedia, že hľadať mimozemské mikróby nie je žiadna senzácia, pretože s nimi nemôžete viesť filozofické diskusie. Organický materiál nám môže povedať niečo o prostredí, komplexnosti a rozmanitosti. DNA, alebo iný nosič informácií, nám môže povedať niečo o adaptácii, evolúcii, prežití, planetárnych zmenách a o prenose informácií. Spoločne nám môžu pomôcť vysvetliť, ako začala mikrobiálna cesta životom a prečo sa mikrobiálny život niekedy vydá cestou k civilizácii a inokedy skončí v slepej uličke.
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.
Pozrite sa na Slnečnú sústavu a na Zem. Na Zemi existuje veľa inteligentných druhov, ale len jeden dosiahol technologické štádium vývoja. Príbeh Slnečnej sústavy odkrýva intenzívne posolstvo, ktoré nám radí, ako postupovať pri hľadaní mimozemského života, či už malého alebo veľkého. Mikróby teda hovoria a my ich počúvame. Planétu za planétou a mesiac za mesiacom nás zavedú k ich veľkým bratom niekde tam vonku. Mikróby hovoria o rozmanitosti a hojnosti života, o tom, ako tento život prežil až doteraz a dosiahol civilizáciu, inteligenciu, technológiu a vskutku aj filozofiu. Ďakujem.
Thank you.
(potlesk)
(Applause)