Vatten. Det finns överallt på jorden, från polära iskappar till ånggeysrar. Och där de hittar vatten, hittar de liv, nästan utan undantag. "När vi hittar vatten här på jorden - oavsett om det är istäckta sjöar, djuphavs hydrotermiska ventiler, torra öknar - om det finns något vatten, hittar vi mikrober som lyckas leva i det," säger Brian Glaser, en oceanograf på University of Hawaii på Manoa, studerar astrobiologi.
Därför var NASA: s ovanliga motto i jakten på utomjordiskt liv "följ vattnet."
Nyligen tillkännagav NASA-forskare ett fynd på Mars: de mörka strömmarna som forskarna har sett under sommarmånaderna på Mars i mer än tio år, visade sig vara bevis på strömmande vatten. Medan saltströmmar kan vara för övermättade i kloridsalter för att stödja liv, ökar de sannolikheten för liv på Mars vid denna tidpunkt.
Men varför är vatten exakt en så viktig molekyl för livet? Kan det finnas andra ingredienser som ger det perfekta receptet för livet på andra planeter?
Det visar sig att flera kemiska egenskaper hos vatten gör det nödvändigt för levande saker. Vatten löser inte bara upp nästan allt, utan det är också ett av få material som kan vara fast, flytande och gasformigt i ett relativt smalt temperaturområde.
Nuvarande liv
Nästan allt liv på jorden använder ett membran som skiljer kroppen från miljön. För att hålla sig vid liv tar kroppen på sig viktiga material för att producera energi och filtrerar ut giftiga ämnen som avfall. I detta avseende är vatten nödvändigt eftersom det förblir flytande vid jordtemperaturer. När det flyter ger det ett effektivt sätt att överföra ämnen från cellen till cellens miljö. Att släppa energi från fasta ämnen är mycket svårare (även om det finns mikrober som äter sten), säger Glazer.
Kampanjvideo:
Den andra delen av ekvationen - förutom det faktum att vatten kan transportera ämnen in och ut ur cellen - är relaterat till en unik kemisk konfiguration. Den ödmjuka vattenmolekylen består av två väteatomer bundna till en syreatom.
"Hur de kombineras gör vatten till ett underbart universellt lösningsmedel," som gör det möjligt att lösa upp nästan alla ämnen, säger Glaser.
Detta beror främst på att molekylen har polaritet, väteatomer kluster på ena sidan av molekylen, bildar ett positivt område, och syre bildar en negativ laddning i den andra änden. Den positiva väteänden lockar till sig negativa joner (eller atomer med en extra elektron i det yttre skalet), medan den negativa änden lockar till positiva joner (som saknar en av deras elektroner).
Vattens anmärkningsvärda upplösningsegenskaper gör det idealiskt för att överföra ämnen som fosfater eller kalciumjoner in i och ut ur cellen.
Vattenfaser
En annan ovanlig egenskap hos vatten är att det kan vara fast, flytande och gasformigt inom det temperaturområde som finns på jorden. Andra molekyler som har identifierats som goda kandidater för att stödja livet tenderar att förbli flytande vid temperaturer eller tryck som skulle vara omöjliga för de mest kända livsformerna.
"Vatten är faktiskt en söt plats," säger Glazer.
Det faktum att vatten kan finnas i alla tre faserna i ett relativt smalt tryckområde skapar många möjligheter för livet att blomstra, tillägger han.
"Alla tre förhållanden med vatten som finns tillgängliga på vår planet skapar en trevlig variation av livsmiljöer och mikroklimat," säger Glazer. Till exempel kan frusen is hittas i bergsglaciärer, medan vattenånga hjälper till att värma upp atmosfären.
Livets vatten vagga
Vatten kan vara mer än en vätska som underlättar livet - det kan vara den skyddande vaggan som förde livets byggstenar till jorden, säger Ralph Kaiser, en fysiker och kemist vid University of Hawaii som studerar astrokemi.
Enligt en av teorierna om livets ursprung på jorden, teorin om panspermia, iskometer kraschade in i jorden och bar små organiska molekyler som blev basen för livet. Men att resa genom rymden är en prövning, främst på grund av de kraftiga strålningsnivåerna som kan förstöra känsliga organiska molekyler.
Vatten i dess fasta form kan dock skydda molekyler från strålning. "Kanske för att byggstenarna frystes i vattnet blev det deras skyddande mantel."
På jakt efter ersättare
Naturligtvis, även om vatten är avgörande för livet på vår egen planet, kan det finnas livsformer som inte lever enligt jordgubbarns regler.
Forskare letar också efter andra vätskor som kan spela en liknande roll som ett universellt lösningsmedel och transportmedium. Bland de främsta utmanarna ingår ammoniak och metan, säger Chris McKay, en astrobiolog vid NASA: s Ames Research Center i Moffett Field, Kalifornien. Ammoniak, som vatten, är en polär molekyl som är relativt vanlig i universum, men forskare har ännu inte hittat stora kroppar med ammoniak i solsystemet.
Metan är inte polär, men det kan lösa många andra ämnen. Till skillnad från vatten blir metan dock flytande endast vid mycket kalla temperaturer - vid minus 182 grader Celsius.
"Vi vet att Titan har stora sjöar flytande metan och etan," detta är en av Saturnes månar, säger McKay. "Så den mycket intressanta frågan är om livet kan använda flytande metan eller etan."
Ilya Khel
