Τις τελευταίες 2 δεκαετίες , πρόοδοι σε πολλούς επιστημονικούς κλάδους μας έχουν βοηθήση να κατανοήσουμε καλύτερα τη φύση και την εξέλιξη της ζωής πάνω στη Γή. Αυτές οι επιστημονικές ανακαλύψεις έχουν οδηγήση στη δημιουργία ενός νέου επιστημονικού πεδίου , της ΑΣΤΡΟΒΙΟΛΟΓΙΑΣ , ανοίγοντας νέες δυνατότητες για την ύπαρξη ζωής στο Ηλιακό Σύστημα και πέρα από αυτό.

Ο CARL WOESE του Πανεπιστημίου του ΙΛΛΙΝΟΙΣ δημοσίευσε το πρώτο παγκόσμιο Δέντρο της Ζωής το 1987.

Το παγκόσμιο Δέντρο βασίζεται σε γονιδιακές συγκρίσεις , οι οποίες έδειξαν ότι υπάρχουν 3 κύριες επικράτειες της ζωής :

Αυτές οι 3 επικράτειες αποτελούνται από δεκάδες βασίλεια , τα οποία σχεδόν όλα είναι μικροβιακά. Αυτό είναι σε αντίθεση με τη παραδοσιακή εικόνα των 5 βασιλείων της βιόσφαιρας

στην οποία δίνεται δεσπόζουσα σημασία στα πολυκυτταρικά ζώα και φυτά.

Ισως ένα από τα πιο θεμελιώδη πράγματα που έχουμε αναγνωρίση από το παγκόσμιο δέντρο είναι ότι ζούμε σε ένα πλανήτη ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ. Η μικροσκοπική ζωή έχει κυριαρχίση στα πρώτα 85% της ζωής.

Την εποχή του ΚΑΡΟΛΟΥ ΔΑΡΒΙΝΟΥ υπήρχε περιορισμένη συνειδητοποίηση της σημασίας της μικροβιακής ζωής στην εξελικτική ιστορία της βιόσφαιρας. Τα παλιότερα γνωστά απολιθώματα ήταν οστρακοειδή ασπόνδυλα από την αρχή της ΚΑΜΒΡΙΑΣ περιόδου , που σήμερα χρονολογούνται πρίν 540.000.000 χρόνια. Οι ΣΤΡΩΜΑΤΟΛΙΤΕΣ ( ιζήματα που παρήχθησαν από αρχαίες μικροβιακές κοινότητες ) περιγράφηκαν για πρώτη φορά περίπου το 1850 , περίπου την εποχή που δημοσιεύθηκε η ΚΑΤΑΓΩΓΗ ΤΩΝ ΕΙΔΩΝ του ΚΑΡΟΛΟΥ ΔΑΡΒΙΝΟΥ.

Προηγουμένως από 4.400.000.000 χρόνια πρίν , οι επιφανειακές συνθήκες στη Γή ήταν ακατάλληλες για την γένεση της ζωής. Συχνές προσκρούσεις μετεωριτών προκαλούσαν τεράστιους ωκεανούς τηγμένων πετρωμάτων στην επιφάνεια της Γής. Εύκολα εξαερούμενες ενώσεις , όπως το νερό , και στοιχεία σημαντικά για τη βιολογία , όπως άνθρακας , υδρογόνο , οξυγόνο , άζωτο , θείο και φώσφορος , χάνονταν στο διάστημα λόγω των προσκρούσεων.

Περίπου πριν 4.000.000.000 χρόνια , ο ρυθμός και το μέγεθος των προσκρούσεων μειώθηκε πολύ , επιτρέποντας στη Γή να κρατήση το νερό και τις οργανικές ενώσεις που μετέφεραν οι κομήτες. Εντούτοις , σύμφωνα με τις θεωρίες , μέχρι τα 3.800.000.000 χρόνια πριν , η εμφανισθείσα βιόσφαιρα μπορεί να υπέφερε από μία ή περισσότερες γιγάντιες προσκρούσεις , ικανές να εξατμίσουν τους αρχικούς ωκεανούς και να αποστειρώσουν την επιφάνεια της Γής.

Τα πιο βαθιά του παγκόσμιου δέντρου ( αυτά που πιθανόν βρίσκονται πιο κοντά στο κοινό πρόγονο όλης της ζωής ) μοιράζονται όλα μία ενδιαφέρουσα ιδιότητα : προτιμούν τις υψηλές θερμοκρασίες. Για μερικούς επιστήμονες , αυτό σημαίνει ότι πιθανόν η ζωή ξεκίνησε σε υψηλές θερμοκρασίες , ίσως γύρω από υποθαλλάσσιες θερμές πηγές σε μεγάλα βάθη. Για τον THOMAS GOLD ίσως η ζωή ξεκίνησε ακόμη βαθύτερα , μέσα στον στερεό φλοιό της Γής σε θερμοκρασίες άνω των 100 βαθμών Κελσίου , και μετά ανέβηκε προς τα πάνω μέσω των υπιθαλάσσιων θερμών πηγών στα σημεία διαχωρισμού των τεκτονικών πλακών , και βαθμιαία προσαρμόσθηκε στις επιφανειακές συνθήκες ( φωτοσύνθεση αντί χημειοτροφίας ). Για άλλους , φαίνεται πιθανόν ότι δεν βλέπουμε το περιβάλλον της γένεσης της ζωής , αλλά μάλλον περιβάλλοντα που επικράτησαν μετά τη τελευταία γιγάντια πρόσκρουση. Αυτές οι μορφές ζωής μπορεί να είναι απλώς οι απόγονοι οργανισμών που μπόρεσαν να επιβιώσουν κρυβόμενες σε υδροθερμικά περιβάλλοντα.

Το 1977 για πρώτη φορά ανακαλύφθηκαν , στην υποθαλάσσια υφαλοράχη των ΓΚΑΛΑΠΑΓΚΟΣ στο Δυτικό Ειρηνικό ωκεανό σε βάθος 2.500 μέτρων και μετά σε πολλά άλλα ανάλογα σημεία , ζωντανά οικοσυστήματα βασισμένα αποκλειστικά στη χημική ενέργεια των θερμών πηγών. Καθώς η εξερεύνηση συνεχίσθηκε , τέτοιες πολύπλοκες κοινότητες ανακαλύφθηκαν σε σχεδόν κάθε θαλάσσια λεκάνη , αποδεικνύοντας την θαυμαστή ικανότητα αυτών των οργανισμών να αποικήσουν και τα πιο απόμακρα οικοσυστήματα. Υπάρχουν σήμερα ενδείξεις φωτοσυνθετικών οργανισμών ικανών να αξιοποιούν την ασθενή θερμο-φωσφορική ακτινοβολία που εκπέμπουν αυτές οι θερμές πηγές , που σημαίνει ότι ίσως η φωτοσύνθεση να έχει βαθιές εξελικτικές ρίζες σε βαθιά θαλάσσια περιβάλλοντα θερμών πηγών.

Πιο πρόσφατα ανεκαλύφθηκε ότι η ζωή ευημερεί επίσης σε βαθιά υπόγεια περιβάλλοντα όπου υπάρχει διαθέσιμη ενέργεια λόγω χημικών αντιδράσεων μεταξύ του νερού και των πετρωμάτων. Ενώ πολλοί υπόγειοι οργανισμοί επιβιώνουν χρησιμοποιώντας τις οργανικές ενώσεις που παράγουν επιφανειακοί φωτοσυνθετικοί οργανισμοί και που εισχωρούν στο εσωτερικό της γής , μερικά είδη έχουν την ικανότητα να συνθέσουν τις δικές τους οργανικές ενώσεις από ανόργανες ενώσεις προιόντα της διαβρωτικής δράσης του νερού στα πετρώματα.

Είναι σήμερα γνωστό ότι τα διάφορα είδη μικροβίων καταλαμβάνουν σχεδόν όλη τη περιοχή του pH από 1,4 ( εξαιρετικά όξινο ) έως 13,5 ( εξαιρετικά αλκαλικό ). Η ζωή ης ευδοκιμεί επίσης σε ακραίες θερμοκρασίες , με μερικά είδη να αναπτύσσονται μέχρι τη θερμοκρασία των 114 βαθμών Κελσίου ( θερμές πηγές στο VULCANO , Σικελία, και σε υποθαλάσσιες θερμές πηγές ) και άλλα είδη να επιβιώνουν μέχρι τους -15 βαθμούς Κελσίου στο μόνιμα παγωμένο έδαφος της Σιβηρίας. Η ζωή επίσης καταλαμβάνει μία εξίσου ευρεία περιοχή αλμυρότητας , από το γλυκό νερό έως νερό κορεσμένο σε Χλωριούχο Νάτριο.

Αυτά τα ευρήματα φέρουν ξεχωριστή σημασία όσον αφορά τα πιθανά περιβάλλοντα για ζωή αλλού στο Ηλιακό Σύστημα. Για παράδειγμα , πρέπει τώρα να εξετάσουμε την πιθανότητα μίας υπόγειας βιόσφαιρας στον πλανήτη Άρη ή το δορυφόρο Ευρώπη του Δία.

Ο Άρης μπορεί να έχει ένα εκτεταμένο υπόγειο υδρολογικό δίκτυο αρκετά χιλιόμετρα κάτω από την επιφάνεια. Αυτή η πιθανότητα ενδυναμώθηκε από τη πρόσφατη ανακάλυψη μικρών καναλιών που προκλήθηκαν από επιφανειακές διαρροές κάποιου υγρού. Εάν αποδειχθεί ότι υγρό νερό είναι ο παράγοντας που δημιούργησε αυτές τις μορφές , τότε το βιολογικό δυναμικό για τον Άρη θα αυξηθεί δραματικά.

Υγρό επιφανειακό νερό μπορεί να υπήρξε για μερικές εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια νωρίς στην ιστορία του πλανήτη. Εάν αναπτύχθηκε επιφανειακή ζωή σε αυτή τη Γήινη περίοδο , πιθανόν να άφησε ένα αρχείο απολιθωμάτων.

Η κατάψυξη είναι γνωστό ότι είναι ένα αποτελεσματικό μέσο διατήρησης των οργανισμών. Ο ΚΑΡΛ ΣΑΓΚΑΝ πρώτος υπέθεσε ότι μικροοργανισμοί από μία πρώιμη περίοδο στην ιστορία του Άρη μπορεί ακόμη να επιβιώνουν σε μία αιώνια παγωμένη κατάσταση , διατηρημένοι στο πάγο των πόλων ή του υπεδάφους.

Μπορεί το ίδιο να είναι αληθές και στη Ευρώπη , τον δορυφόρο του Δία ; Μετρήσεις του μαγνητικού πεδίου της Ευρώπης από τη διαστημοσυσκευή ΓΑΛΙΛΑΙΟΣ έχουν ενισχύσει τα επιχειρήματα για την ύπαρξη ενός αλμυρού ωκεανού κάτω από ένα παχύ εξωτερικό κέλυφος πάγου. Φαίνεται αρκετά λογικό ότι νερό που αναβλύζει από σχισμές στο επιφανειακό πάγο μπορεί να μεταφέρει μικροοργανισμούς ή παραπροιόντα τους. Αυτά τα υλικά τελικά θα καταψύχονται στην επιφάνεια ή κοντά σε αυτή.