 |
| Kredit: NASA |
Selama
ribuan tahun manusia telah menatap langit malam dan selalu merasa penasaran
apakah ada kehidupan di tempat lain, baik di tata surya kita sendiri maupun di
planet biru lain yang mengorbit bintang selain Matahari? Pemikiran semacam itu
telah diekspresikan dalam fiksi ilmiah dan misi sains. Para filsuf dan orang
awam juga telah cukup lama merenungkan asal-usul kehidupan di planet kita.
Demikian pula para astronom yang mengusung konsep berdasarkan sains tentang
asal usul alam semesta yang berawal dari big bang. Namun, sains belum bisa
menawarkan definisi lengkap tentang kehidupan, juga belum bisa menunjukkan
waktu, kondisi, dan mekanisme yang memicu bagaimana bahan organik pertama kali
berubah dari benda mati menjadi organisme hidup.
50
tahun yang lalu, manusia mulai memperluas kehadirannya di luar angkasa, pertama
dengan robot yang kemudian disusul dengan misi berawak. Seiring upaya ekspansi
spesies kita ke dunia-dunia lain, pertanyaan mendasar tentang adaptasi jangka
panjang organisme hidup dengan lingkungan lain di luar Bumi tetap belum
terjawab. Sebagai contoh, kita tidak mengetahui dampak yang ditimbulkan jika
manusia hidup selama bertahun-tahun di Mars, yang gaya gravitasinya hanya
sepertiga Bumi.
Astrobiologi
membahas semua misteri klasik ini dengan merangkul studi tentang asal usul,
evolusi, distribusi dan masa depan kehidupan di alam semesta.
Program
astrobiologi yang digelar NASA saat ini membahas tiga pertanyaan
fundamental:
- Bagaimana kehidupan muncul dan berkembang biak?
- Apakah ada kehidupan di luar Bumi, dan jika memang ada bagaimana cara kita mendeteksinya?
- Bagaimana masa depan kehidupan di Bumi dan di alam semesta?
Sementara
pertanyaan tentang asal mula kita telah dibahas selama ribuan tahun, NASA baru
menetapkan kebijakan untuk menjawabnya pada tahun 1995, dengan mendefinisikan
program sains baru yang menjembatani dan menghubungkan berbagai disiplin ilmu,
yaitu astrobiologi.
Sejarah
Astrobiologi
Pada
tahun 1953, dua orang ilmuwan dari Universitas Chicago, Stanley Miller dan
Harold Urey, melakukan eksperimen legendaris untuk membentuk beberapa senyawa
yang dianggap sebagai building blocks kehidupan. Program
antariksa terbaru Amerika Serikat mencakup bidang studi kehidupan di alam
semesta ini (eksobiologi). NASA mengucurkan dana untuk proyek eksobiologi
pertamanya pada tahun 1959, dengan membuat instrumen yang dirancang untuk
mendeteksi kehidupan mikroba di lingkungan luar Bumi.
Diawaki
oleh beberapa pakar, salah satunya Dr. Harold “Chuck” Klein, NASA mendirikan
program sains kehidupan yang memasukkan eksobiologi sebagai bagian dari
bidangnya. Ketika peran dan tanggung jawab yang baru ditetapkan, nama Ames
Aeronautical Laboratory kemudian diubah menjadi Ames Research
Center (ARC) dan mengemban dua tugas, meliputi manajemen wahana antariksa
seri Pioneer dan sains kehidupan antariksa. Penelitian ARC yang disponsori oleh
program eksobiologi NASA, meletakkan dasar bagi pendekatan yang lebih luas
untuk mempelajari kehidupan di alam semesta yang pada akhirnya mengarah ke
astrobiologi.
Pada
tahun 1970-an, NASA berusaha menjawab pertanyaan tentang keunikan kehidupan di
tata surya melalui misi pendarat Viking yang dikembangkan dan dikelola
oleh Langley Research Center, untuk mencari tanda-tanda kehidupan
mikroba di permukaan Mars. Eksperimen deteksi kehidupan ini dirancang untuk
“mengembangbiakkan” mikroba dan mendeteksi tanda-tanda aktivitas metaboliknya
menggunakan sampel tanah Mars. Viking gagal memberikan bukti kehidupan di luar
Bumi. Para ilmuwan menentukan faktor kimiawi dan radiasi di permukaan Mars,
menghasilkan lingkungan yang sama sekali tidak bersahabat dengan kehidupan yang
kita kenal.
Selain
itu, para ilmuwan mengetahui bahwa kurang dari 1% mikroba di Bumi dapat
dikembangbiakkan di laboratorium. Sebagai konsekuensi kegagalan ilmiah ini,
NASA menyisihkan eksperimen eksobiologis untuk misi antariksa, terutama misi ke
Mars, selama bertahun-tahun. Komunitas ilmiah kemudian menggodok kembali
pendekatan untuk mendeteksi biosignatures, atau tanda-tanda
kehidupan. Lahirlah konsep pencarian lingkungan kosmik layak huni, bukannya
deteksi langsung organisme.
Meskipun
disisihkan, NASA tetap melanjutkan program eksobiologis melalui hibah dan
menyandang dana yang menggerakkan banyak penelitian untuk menjawab pertanyaan
kunci tentang kehidupan di alam semesta. Penelitian eksobiologi NASA membawa
kemajuan pesat bagi sains, di antaranya identifikasi kelas baru organisme,
archaea, gambaran ulang pohon kehidupan dan bidang studi baru tentang
ekstrimofil, organisme yang berkembang di lingkungan ganas dengan struktur
dasar kehidupan yang familiar.
Seiring
kemajuan eksobiologi, bidang sains antariksa lainnya seperti astrofisika dan
sains keplanetan juga tak mau ketinggalan. Pada tahun 1995, kemajuan sains
ditambah perubahan dalam lanskap politik nasional, membangkitkan studi tentang
kehidupan di alam semesta, dan inilah awal program astrobiologi NASA.
Astrobiologi,
Sains dan Politik
Pada
awal tahun 1990-an, Ames memiliki organisasi ilmiah yang berkembang pesat
dengan penelitian top kelas dunia dalam ilmu Bumi, sains antariksa, dan sains
kehidupan antariksa. Salah satu aspek khusus dari organisasi ini adalah
interaksi interdisipliner yang dibina oleh para peneliti. Ilmuwan Ames seperti
Jim Pollack secara rutin mempublikasikan hasil penelitian di jurnal ilmu Bumi
dan sains antariksa. Demikian pula beberapa ilmuwan seperti Chuck Klein, dengan
gigih menggabungkan disiplin ilmu di bidang eksobiologi dan sains kehidupan
antariksa. Upaya lintas disiplin ilmu ini sebenarnya belum bisa diterima dengan
baik. Dalam salah satu latihan “peran dan misi” berkala yang digelar
pusat-pusat lembaga sains NASA, Ames ditantang untuk membuktikan kebenaran metodenya
terhadap sains antariksa.
Sebuah
koalisi di Markas Besar NASA mulai terbentuk, yang didedikasikan untuk
menyelamatkan kemampuan sains berkualitas tinggi di Ames. Tiga tokoh koalisi
berikut adalah kuncinya: France Córdova, Wesley Huntress, dan Charles Kennel.
Pada bulan Maret 1995, Huntress menyarankan agar NASA menggunakan istilah
“astrobiologi” untuk menggambarkan studi kehidupan yang semakin luas di alam
semesta. Pada tanggal 19 Mei 1995, Administrator NASA Dan Goldin mengadakan
konferensi pers di Ames dan secara resmi mendeklarasikan Ames sebagai pusat
utama NASA untuk bidang baru astrobiologi.
Sepanjang
tahun 1990-an, misi antariksa menghasilkan penemuan-penemuan ilmiah yang
mendorong minat terhadap astrobiologi. Teleskop Antariksa Hubble NASA beberapa
kali memecahkan rekor sebagai instrumen pertama dalam hal penemuan sains
antariksa, mulai dari bukti lubang hitam hingga eksistensi bintang
"gagal" katai coklat. Pada tahun 1994, the Human Genome
Project menyatakan telah memenuhi target untuk membangun peta genetika
manusia secara terperinci dan komprehensif, satu tahun lebih cepat dari jadwal.
Pada bulan Desember 1995, penemuan yang benar-benar mengejutkan adalah deteksi
pertama dari sebuah ekosplanet yang mengorbit bintang mirip Matahari.
Pada
bulan Agustus 1996, sekelompok peneliti termasuk ilmuwan NASA Dr. David McKay,
menerbitkan artikel kontroversial di jurnal Science tentang
kemungkinan tanda-tanda kehidupan di meteorit Mars. Meteorit Mars menunjukkan
bukti tentang sesuatu yang dapat ditafsirkan sebagai fosil mikroskopis dari
organisme primitif, seperti bakteri, klaim penulis utama makalah studi.
Sementara komunitas sains belum bisa menerimanya, makalah tersebut memprovokasi
sebuah diskusi ilmiah tentang batasan organisme biologis untuk pertama kalinya.
Pada
saat yang hampir bersamaan, pesawat antariksa Galileo besutan NASA mulai
mengirim gambar-gambar menarik dari Europa, salah satu bulan Jupiter.
Gambar-gambar Europa menunjukkan bukti kuat tentang lapisan es yang kemungkinan
mengambang di atas lautan cair. Temuan ini menembus spektrum upaya ilmiah dan
menyediakan bahan yang menjadi fokus antar disiplin ilmu. Pada bulan September
1996, Lokakarya Astrobiologi NASA untuk pertama kalinya diselenggarakan di
Ames, dihadiri oleh lebih dari 250 ilmuwan dari tiga disiplin ilmu, sains
antariksa, ilmu Bumi dan sains kehidupan alam semesta. Komunitas ilmuwan dari
ketiga disiplin ilmu ini kemudian menyepakati upaya baru untuk memahami
kehidupan di alam semesta, dan lokakarya menghasilkan peta jalan ambisius yang
mendefinisikan tiga pertanyaan fundamental, sekaligus mengarahkan studi.
Institut
Astrobiologi NASA
Upaya
advokasi Córdova, Huntress dan Kennel mengarah ke kelahiran astrobiologi,
platform baru studi multi disiplin. Sebuah lembaga virtual bagi mereka yang
gemar berbagi karya dan pemikiran dibentuk, yaitu Institut Astrobiologi NASA
(NAI). Pada bulan Oktober 1997, NASA mengajukan proposal sains astrobiologi
sebagai langkah pertama yang menggambarkan NAI sebagai percobaan dalam
penelitian lintas disiplin ilmu dan kolaborasi virtual.
Pada
bulan Mei 1998, Earl Huckins diminta untuk menjadi direktur sementara NAI demi
mengelola manajemen institut. Huckins membentuk sebuah institut virtual terdiri
dari tim yang diseleksi oleh NASA. Selama fase awal enam bulan, teknik dan
peralatan penelitian manajemen portofolio dan komunikasi antar kelompok
dibentuk. Selain itu, tujuan original penelitian astrobiologi didefinisikan dan
diperluas, mencakup tidak hanya sains dasar, tetapi juga instrumentasi dan kampanye
lapangan yang bertujuan untuk memahami batas-batas kehidupan berbasis Bumi.
Setahun
berlalu, Goldin mencetuskan persyaratan untuk merekrut direktur tetap NAI yang
merupakan seorang ahli biologi. Baruch Blumberg, seorang dokter dan ahli
biologi pemenang Hadiah Nobel, diangkat sebagai direktur pertama NAI.
Direktur-direktur berikutnya termasuk profesor UCLA Bruce Runnegar dan Carl
Pilcher, seorang astronom dan mantan ilmuwan senior astrobiologi di Markas
Besar NASA.
Lebih
dari 50 lembaga penelitian di Amerika Serikat menanggapi permintaan pertama
NASA dan bidang astrobiologi segera memiliki basis. Proyek-proyek yang
diusulkan adalah sains dasar yang diprakarsai oleh para peneliti dalam batasan
strategis yang diberlakukan oleh NASA, termasuk penekanan pada penelitian
kolaboratif lintas disiplin ilmu. Pada tahun pertama, 11 tim dipilih, bersama
satu lembaga dari Spanyol, yang membentuk NAI. Anggota dari masing-masing tim
berasal dari lembaga utama dan lembaga tambahan. Pola ini terus diterapkan
hingga hari ini.
Kemajuan
dan dampak ilmiah yang dihasilkan NAI dianggap sangat berperan dalam beragam
penelitian, termasuk studi dan definisi lingkungan layak huni, memahami
batas-batas kehidupan, penelitian biosignature, biosfer awal Bumi,
dan asal-usul kehidupan. Pada tahun 2003, Dewan Riset Nasional melakukan
tinjauan terhadap program-program internasional di bidang astrobiologi dan
menyatakan apresiasi atas kemajuan sains baru ini.
Seperti
disebutkan sebelumnya, NAI adalah percobaan dalam kolaborasi virtual. Untuk
mencapai tujuan ini, staf NAI, direktur dan para peneliti menggunakan alat kolaboratif
canggih, termasuk konferensi video, “smart boards” terhubung ke internet
untuk berbagi data secara simultan dan peralatan modern yang tersedia di “Collaborative
Engineering Environment.” Situs server yang mudah diakses, awalnya
dikembangkan dan dihosting oleh Ames, tetapi sekarang telah tersedia secara
komersial, mendorong pertukaran dokumen dan informasi lainnya secara lebih
mudah dan aman. Webcam juga mengalirkan video dari laboratorium ke laboratorium
yang menghubungkan para peneliti. Kolaborasi berbasis internet seperti itu
dianggap hal yang lumrah saat ini, namun satu dekade yang lalu masih
merupakan pioner.
ASTID,
ASTEP dan Portofolio Program Astrobiologi
Sementara
unsur programatik baru astrobiologi NAI diwujudkan dalam multi institusi, para
pejabat NASA sejak awal mengakui adanya kebutuhan untuk mempertahankan
portofolio penelitian, termasuk peneliti individu. Unsur utama peneliti
berbasis program astrobiologi kini dikenal sebagai Exobiology and
Evolutionary Biology Program, yang saat ini mendanai sekitar 150 peneliti
individu.
Tujuan
awal inisiatif astrobiologi NASA adalah untuk menciptakan instrumentasi, alat,
dan teknik untuk mengeksplorasi “sidik jari kehidupan” di lingkungan ekstrem
Bumi dan misi ke dunia-dunia lain. Untuk menggapai tujuan, NASA menciptakan dua
inisiatif baru bagi program astrobiologi: program Astrobiology Science,
Technology and Instrument Development (ASTID) pada tahun 1998
dan Astrobiology Science, Technology for Exploring Planets (ASTEP)
pada tahun 2001.
Investigasi
astrobiologi membutuhkan pengembangan miniatur instrumentasi yang mampu
melakukan operasi secara otonom di permukaan planet. Program ASTEP NASA
mensponsori penjelajahan lingkungan ekstrem di Bumi untuk mengembangkan teknik
dan sains dasar untuk mencari kehidupan di planet lain.
Melalui
program ASTID, instrumen miniatur difraksi sinar-X dipilih sebagai eksperimen
di Mars Science Laboratory. Sebagaimana dicatat dalam berbagai
ulasan dan penilaian, investasi dalam sensor pendeteksian biosignature sangat
penting untuk mencapai tujuan misi Program Eksplorasi Mars.
Edukasi
dan Penjangkauan
Berbagai
penemuan telah dipahami sebagai persyaratan mendasar sejak awal pengembangan
bidang astrobiologi. Untuk mencapai hal ini, Konferensi Sains Astrobiologi
digelar setiap dua tahun sekali, yang menarik minat lebih dari 800 ilmuwan dari
berbagai disiplin ilmu. Demikian pula publikasi makalah studi di jurnal ilmiah
untuk ditinjau oleh rekan sejawat, yaitu jurnal Astrobiology yang
diterbitkan Mary Ann Liebert, Inc., dan International
Journal of Astrobiology yang diterbitkan oleh Cambridge
University Press.
Sepuluh
tahun lalu, hampir tidak ada universitas yang memiliki program gelar sarjana di
bidang astrobiologi dan hanya segelintir yang menawarkan kursus di bidang ini.
Saat ini, hampir setiap universitas ternama di Amerika Serikat memiliki
setidaknya mata kuliah astrobiologi dan banyak yang telah memiliki program
gelar sarjana.
Masa
Depan Astrobiologi
Hanya
dalam satu dekade, astrobiologi telah meletakkan dasar untuk memahami asal-usul
dan evolusi kehidupan di alam semesta. Penelitian lapangan telah menyediakan
fosil, organisme, dan ekosistem yang semuanya mengarah ke wawasan tentang Bumi
purba, model yang memperluas batas-batas kehidupan. Studi laboratorium,
ditambah observasi astronomi, telah menyusun kepingan puzzle yang terus
memberikan petunjuk untuk perbaikan model. Langkah awal astrobiologi baru saja
dimulai untuk membawa kita ke level pemahaman yang lebih tinggi. Mengingat daya
tarik abadi pertanyaan asal-usul dan prevalensi kehidupan, astrobiologi akan
tetap bertahan jauh di masa depan.
Ditulis
oleh: G. Scott Hubbard, mantan direktur Pusat Penelitian Ames NASA,
www.nasa.gov, editor: Brian Dunbar
Sumber:
What is Astrobiology?
Komentar
Posting Komentar