Astrobiologia

Astrobiologia (tai eksobiologia) on monitieteellinen tutkimusala, joka tutkii elämän syntyä ja kehitystä, elämän biokemiallista perustaa, planeettakuntien olosuhteita, elämän mahdollisuuksia muilla taivaankappaleilla, planeettoja omassa aurinkokunnassamme, eksoplaneettoja sekä nolla-gravitaatioon liittyviä biologisia ja lääketieteellisiä kysymyksiä.
Astrobiologian tutkimuksessa käytetään tähtitieteen ja biologian lisäksi fysiikan, kemian, biokemian, meteorologian, geologian ja matematiikan menetelmiä. 
Astrobiologisten tutkimusten tekeminen kuuluu monien erilaisten avaruusjärjestöjen toimenkuviin. Aurinkokuntamme elämän mahdollisuuksista saadaan tietoa erilaisissa planeettatutkimusohjelmissa.

Historiaa

Astrobiologia syntyi 1960-luvulla, kun Nasa aloitti avaruuslento-ohjelmansa. Tämän eksobiologiaksi vielä silloin kutsutun, luonnontieteiden ja teknologian rajoja rikkovan tutkimuksen tavoitteena oli selvittää, onko Marsissa elämää. Nasa perusti vuonna 1995 oman astrobiologiaohjelmansa ja vuonna 1996 astrobiologiainstituutin. Se on poikkitieteellinen tutkimusorganisaatio, joka sijoittuu noin viiteentoista eri tutkimuslaitokseen. Samalla astrobiologia määriteltiin tutkimusaiheena, joka tutkii elämän alkuperää, esiintymistä, evoluutiota ja tulevaisuutta maailmankaikkeudessa.
Pian Nasan jälkeen myös eurooppalaiset tutkijat alkoivat laajentaa oman työnsä painopistettä astrobiologiseen suuntaan. Vuonna 2002 perustettiin eurooppalaisen astrobiologien yhteistyöfoorumi European Astrobiology Network Association (EANA), joka on perustanut monia yhteistyökanavia ja niiden rahoitusohjelmia. Muita toimijoita ovat esimerkiksi Life-origins COST -hanke, European Astrobiology Campus ERASMUS-hanke ja Pohjoismainen astrobiologian verkosto. Vuonna 2019 aloitti Euroopan astrobiologian instituutti. Nykyisin ilmestyy kaksi yksinomaan astrobiologiaan keskittynyttä tieteellistä aikakausjulkaisua.

Tutkimuskohteita ja -menetelmiä

EANA on julkaissut tiekartan, jossa määritellään astrobiologian tutkimuskohteet. Näistä ensimmäinen on planeettakuntien alkuperä ja kehitys. Toinen aihe on aurinkokuntamme kemiallinen kehitys, johon liittyy elämän rakentumiselle tärkeiden orgaanisten molekyylien synnyn selvittäminen mallinnusten avulla. Planeettageologit tutkivat sitä, olisiko muillakin aurinkokunnan kappaleilla voinut aikoinaan olla samantapaisia elämän syntyä edistäneitä olosuhteita. Myös kysymys aurinkokunnan nykyisten kappaleiden kemiallisista olosuhteista kuuluu saman aihepiirin alle. Astrobiologia selvittää lisäksi elämälle sopivia äärimmäisiä olosuhteita ja pyrkii kartoittamaan, voiko elämä sopeutua myös aurinkokunnan muiden kappaleiden olosuhteisiin. Toistaiseksi tällainen kartoitus on voitu tehdä vain Maassa tunnetuista ekstremofiileistä, mutta Maan ulkopuolisen elämän arvellaan olevan hyvin erilaista kuin Maan elämä.
Astrobiologiassa pyritään pohtimaan mahdollisia elämän tuntomerkkejä, jotta niitä voitaisiin tunnistaa kaukaisista paikoista. Tähän kuuluu kaikista vanhimpien elämän jälkien tunnistaminen maapallolta ja niiden erottaminen elottomien prosessien kuten eroosion, tuulen ja veden tuottamista merkeistä.
Keskeinen tutkimusaihe on kysymys Maan ulkopuolisen elämän mahdollisesta olemassaolosta, olemuksesta ja sijainnista. Vieraiden elämänmuotojen löytäminen on mahdollista sitten, kun tiedetään millaisia ne voisivat olla ja millaisista olosuhteista nititä kannattaisi etsiä. Koska sitä ei vielä tiedetä, tutkimus keskittyy tällä hetkellä hakemaan olosuhteita, jotka mahdollisimman paljon muistuttavat Maan olosuhteita.
Tutkijoiden etsimiä elämälle tunnusomaisia signaaleja ja merkkejä ovat esimerkiksi elämän tuottamat kaasut, kuten happi ja metaani. Varmoja elämän tunnusmerkkejä olisivat näiden reaktiivisten kaasujen samanaikainen esiintyminen ilmakehässä sekä ilmeiset valoa keräävät pigmentit. Sitäkin varmempi tunnusmerkki olisi vieraan sivilisaation viestinnän havaitseminen, jollainen olisi taustakohinasta ja luonnollisesta säteilystä poikkeava signaali. SETI-tutkimuksessa on jo 1970-luvulta lähtien etsitty tällaisia merkkejä vieraista sivilisaatioista.
Moneen astrobiologian keskeiseen kysymykseen ei pystytä vielä vastaamaan. Näitä ovat esimerkiksi kysymys elämän syntytavasta Maassa, mahdollisuus sille, voisiko se syntyä myös jollakin toisella tavalla, onko muualla maailmankaikkeudessa elämää, ja jos on, millaista se on. Vaikea on myös kysymys siitä, mitä elämä ylipäänsä on.

Opetus Suomessa

Suomessa astrobiologian peruskursseja on järjestetty Turun yliopistossa vuodesta 2002 alkaen. Turun yliopistossa on myös mahdollista suorittaa astrobiologiasta sivuainekokonaisuus. Astrobiologiaa luennoidaan vuosittain myös Helsingin yliopistossa. Suoraan astrobiologiaa sivuavaa tutkimusta tehdään ainakin Turun yliopiston biologian sekä tähtitieteen laitoksilla.