Zgodovina astrobiologije, predmet študija in pomen

The astrobiologija ali eksobiologija Gre za vejo biologije, ki se ukvarja z izvorom, porazdelitvijo in dinamiko življenja v kontekstu našega planeta in celotnega vesolja. Tako bi lahko rekli, da je astrobiologija kot znanost za vesolje, kaj je biologija za planet Zemljo.

Zaradi širokega spektra delovanja astrobiologije se v njem zbližujejo druge znanosti: fizika, kemija, astronomija, molekularna biologija, biofizika, biokemija, kozmologija, geologija, matematika, računalništvo, sociologija, antropologija, arheologija..

Astrobiologija doživlja življenje kot pojav, ki bi lahko bil "univerzalen". Obravnava njihove kontekste ali možne scenarije; vaše zahteve in vaše minimalne pogoje; vpletenih procesov; njegove ekspanzivne procese; med drugimi temami. Ni omejena na inteligentno življenje, ampak raziskuje vse možne vrste življenja.

Indeks

• 1 Zgodovina astrobiologije
  • 1.1 Aristotelova vizija
  • 1.2 Kopernikanska vizija
  • 1.3 Prve ideje o zunajzemeljskem življenju
• Predmet študija astrobiologije
• 3 Mars kot študijski model in raziskovanje vesolja
  • 3.1 Misije pomorščakov in sprememba paradigme
  • 3.2 Ali obstaja življenje na Marsu? Misija Vikinga
  • 3.3 Misije Beagle 2, Mars Polar Lander
  • 3.4 Misija Phoenix
  • 3.5 Raziskovanje Marsa se nadaljuje
  • 3.6 Na Marsu je bila voda
  • 3.7 Marsovski meteoriti
  • 3.8 Panspermija, meteoriti in kometi
• 4 Pomen astrobiologije
  • 4.1 Fermijev paradoks
  • 4.2 Program SETI in iskanje nezemeljske inteligence
  • 4.3 Drakeova enačba
  • 4.4 Novi scenariji
• 5 Astrobiologija in raziskovanje koncev Zemlje
• 6 Perspektive astrobiologije
• 7 Reference

Zgodovina astrobiologije

Zgodovina astrobiologije se lahko vrne na začetke človeštva kot vrste in njeno zmožnost, da se sprašuje o vesolju in življenju na našem planetu. Od tam se pojavijo prve vizije in pojasnila, ki so še danes prisotna v mitih mnogih narodov.

Aristotelova vizija

Aristotelova vizija je smatrala Sonce, Luno, ostale planete in zvezde kot popolne krogle, ki nas obkrožajo, s čimer so okoli nas zaokrožili koncentrični krogi..

Ta vizija je predstavljala geocentrični model vesolja in je bila zasnova, ki je zaznamovala človeštvo v srednjem veku. Verjetno v tistem času verjetno ni bilo smiselno vprašanje o obstoju "prebivalcev" zunaj našega planeta.

Kopernikanski pogled

V srednjem veku je Nicolaus Copernicus predlagal svoj heliocentrični model, ki je postavil Zemljo kot še en planet, ki se je vrtel okoli sonca..

Ta pristop je globoko vplival na to, kako gledamo na preostanek vesolja in celo pogledamo sebe, ker nas je postavil na mesto, ki morda ni bilo tako "posebno", kot smo mislili. Odprla je možnost obstoja drugih planetov, podobnih našim in z njo drugačnega življenja od tistega, ki ga poznamo.

Prve ideje o zunajzemeljskem življenju

Francoski pisatelj in filozof, Bernard le Bovier de Fontenelle, je konec 17. stoletja že domneval, da lahko življenje obstaja tudi na drugih planetih..

Sredi osemnajstega stoletja se je veliko učenjakov povezalo z Razsvetljava, pisali so o zunajzemeljskem življenju. Tudi vodilni astronomi tistega časa, kot so Wright, Kant, Lambert in Herschel, so domnevali, da so lahko naseljeni planeti, lune in celo kometi..

Tako se je devetnajsto stoletje začelo z večino znanstvenikov, filozofov in akademskih teologov, ki si delijo prepričanje o obstoju nezemeljskega življenja na skoraj vseh planetih. Takrat je to veljalo za trdno predpostavko, ki temelji na naraščajočem znanstvenem razumevanju kozmosa.

Precejšnje razlike med nebesnimi telesi sončnega sistema (glede na njihovo kemično sestavo, atmosfero, težo, svetlobo in toploto) so bile prezrte..

Vendar, ko se je moč teleskopov povečala in s prihodom spektroskopije, bi astronomi lahko začeli razumeti kemijo bližnjih planetarnih ozračij. Tako je mogoče izključiti, da so bližnje planete naselili organizmi, podobni zemeljskim.

Predmet študija astrobiologije

Astrobiology se osredotoča na proučevanje naslednjih osnovnih vprašanj:

• Kaj je življenje??
• Kako je prišlo do življenja na Zemlji?
• Kako se življenje razvija in razvija?
• Ali obstaja življenje drugje v vesolju?
• Kakšna je prihodnost življenja na Zemlji in na drugih mestih v vesolju, če obstaja?

Iz teh vprašanj se pojavljajo mnogi drugi, ki so povezani s predmetom študija astrobiologije.

Mars kot študijski model in raziskovanje vesolja

Rdeči planet, Mars, je bil zadnji bastion nezemeljskih življenjskih hipotez v sončnem sistemu. Ideja o obstoju življenja na tem planetu je sprva prišla iz opazovanj, ki so jih naredili astronomi s konca devetnajstega in zgodnjega dvajsetega stoletja.

Ti so trdili, da so oznake na površini Marsa dejansko kanali, ki jih je zgradila populacija inteligentnih organizmov. Ti vzorci se zdaj štejejo za produkt vetra.

Misije Mariner in spremembo paradigme

Vesoljske sonde Mariner, ponazarjajo vesoljsko dobo, ki se je začela konec petdesetih let 20. stoletja, kar nam je omogočilo, da neposredno vizualiziramo in preučimo planetarne in lunarne površine v sončnem sistemu; zavračanje afirmacij večceličnih in lahko prepoznavnih zunajzemeljskih oblik življenja v sončnem sistemu.

Leta 1964 je bila misija NASA Mariner 4, Poslal je prve tesne slike površine Marsa, ki kažejo v bistvu puščavski planet.

Vendar pa so poznejše misije, poslane na Mars in na zunanje planete, omogočile podroben pogled na ta telesa in njihove lune in, zlasti v primeru Marsa, delno razumevanje njihove zgodnje zgodovine.

V različnih zunajzemeljskih scenarijih so znanstveniki ugotovili, da se okolje ne razlikuje od okolja, ki je naseljeno na Zemlji.

Najpomembnejši zaključek teh prvih vesoljskih misij je bila zamenjava špekulativnih predpostavk za kemijske in biološke dokaze, ki omogočajo objektivno proučevanje in analizo..

Ali obstaja življenje na Marsu? Misija Viking

Prvič, rezultati misij Mariner podpira hipotezo o neobstoju življenja na Marsu. Vendar moramo upoštevati, da je iskal makroskopsko življenje. Kasnejše misije so postavile pod vprašaj odsotnost mikroskopskega življenja.

Na primer, od treh poskusov za odkrivanje življenja, ki jih je izvedla zemeljska sonda misije Viking, dva sta imela pozitivne rezultate in eno negativno.

Kljub temu je večina znanstvenikov sodelovala v poskusih sonde Viking strinjam se, da na Marsu ni dokazov o bakterijskem življenju, rezultati pa so uradno nedokončni.

Misije Beagle 2, Mars Polar Lander

Po spornih rezultatih, ki so jih poslale misije Viking, Evropska vesoljska agencija (ESA) je začela misijo leta 2003 Mars Express, posebej zasnovan za eksobiološke in geokemične študije.

Ta misija je vključevala sondo, imenovano Beagle 2 (enako ime ladji, na kateri je potoval Charles Darwin), namenjen iskanju znakov življenja na plitvi površini Marsa.

Ta sonda je na žalost izgubila stik z Zemljo in ni mogla zadovoljivo razviti svojega poslanstva. Podobna usoda je imela NASA sondoMars Polar Lander"Leta 1999.

Misija Phoenix

Po teh neuspešnih poskusih, maja 2008, je misija Phoenix od NASA prišel na Mars, pridobivanje izredne rezultate v samo 5 mesecih. Njegovi glavni raziskovalni cilji so bili eksobiološki, podnebni in geološki.

Ta sonda bi lahko dokazala obstoj:

• Sneg v ozračju Marsa.
• Voda v obliki ledu pod zgornjo plastjo tega planeta.
• Osnovna tla pH med 8 in 9 (vsaj na območju pri spustu).
• Tekoča voda na površini Marsa v preteklosti

Raziskovanje Marsa se nadaljuje

Raziskovanje Marsa se nadaljuje še danes z visokotehnološkimi robotskimi instrumenti. Misije EU. \ T Rovers (MER-A in MER-B), so zagotovili prepričljive dokaze, da je bila aktivnost vode na Marsu.

Na primer, najdeni so dokazi o obstoju sladke vode, vrelnih vrelcev, gostega ozračja in aktivnega vodnega cikla.

Na Marsu so bili pridobljeni dokazi, da so bile nekatere kamnine oblikovane v prisotnosti tekoče vode, kot je Jarosite, ki jo je zaznal Rover MER-B (Priložnost), ki je delovala od leta 2004 do leta 2018.

The Rover MER-A (Radovednost), je izmeril sezonska nihanja metana, ki je bil vedno povezan z biološko aktivnostjo (podatki objavljeni leta 2018 v reviji Science). Ugotovili so tudi organske molekule, kot so tiofen, benzen, toluen, propan in butan.

Na Marsu je bila voda

Čeprav je površina Marsa trenutno negostoljubna, obstajajo jasni dokazi, da je v daljni preteklosti marsovska klima omogočala kopičenje tekoče vode, bistvene sestavine za življenje, kot jo poznamo, na površini..

Podatki o Rover MER-A (Radovednost), razkrivajo, da je pred milijardami let, jezera v kraterju Gale, vsebovala vse potrebne sestavine za življenje, vključno s kemičnimi komponentami in viri energije..

Marsovski meteoriti

Nekateri raziskovalci menijo, da so marsovski meteoriti dobri viri informacij o planetu, tako daleč, da trdijo, da vsebujejo naravne organske molekule in celo mikrofosile bakterij. Ti pristopi so predmet znanstvene razprave.

Ti meteoriti z Marsa so zelo redki in predstavljajo edine vzorce, ki jih lahko analiziramo neposredno iz rdečega planeta.

Pantpermija, meteoriti in kometi

Ena od hipotez, ki daje prednost raziskavam meteoritov (in tudi kometov), ​​se je imenovala panspermia. To je sestavljeno iz predpostavke, da se je v preteklosti zgodila kolonizacija Zemlje, z mikroorganizmi, ki so prišli v te meteorite..

Danes obstajajo tudi hipoteze, ki navajajo, da je kopna voda prišla iz kometov, ki so v preteklosti bombardirali naš planet. Poleg tega se domneva, da so ti kometi morda prinesli s seboj prvotne molekule, ki so omogočile razvoj življenja ali celo že razvitega življenja, ki se nahaja v njih..

Nedavno, septembra 2017, je Evropska vesoljska agencija (ESA) uspešno zaključila misijo Rosette, Ta misija je bila sestavljena iz raziskovanja kometa 67P / Churyumov-Gerasimenko s sondo Philae ki so dosegli in krožili, nato pa se spustili. Rezultati te misije se še proučujejo.

Pomen astrobiologije

Fermijev paradoks

Lahko bi rekli, da je izvirno vprašanje, ki motivira študij aastrobiologije: ali smo sami v vesolju??

Samo v Rimski cesti je na stotine milijard zvezdnih sistemov. To dejstvo, skupaj s starostjo vesolja, nas vodi k misli, da bi moralo biti življenje običajen pojav v naši galaksiji..

V zvezi s to temo je znano vprašanje, ki ga je postavil Nobelov nagrajeni fizik Enrico Fermi: "Kje so vsi?", Ki ga je oblikoval v kontekstu kosila, kjer se je razpravljalo o tem, da je galaksija polna. življenja.

Vprašanje je na koncu privedlo do paradoksa, ki nosi njegovo ime in ki je izražen na naslednji način:

"Prepričanje, da vesolje vsebuje veliko tehnološko naprednih civilizacij, skupaj z našim pomanjkanjem opazovalnih dokazov, ki podpirajo to vizijo, je nedosledno."

Program SETI in iskanje nezemeljske inteligence

Možen odziv na Fermijev paradoks bi lahko bil, da civilizacije, o katerih razmišljamo, dejansko, če so tam, vendar jih nismo iskali..

Leta 1960 sta Frank Drake in drugi astronomi začela iskati zunajzemeljske inteligence (SETI)..

Ta program je skupaj z NASA-jem skupaj iskal znake nezemeljskega življenja, kot so radijski signali in mikrovalovi. Vprašanja, kako in kje iskati te signale, so privedla do velikega napredka v mnogih vejah znanosti.

Leta 1993 je ameriški kongres odpovedal financiranje NASA v ta namen zaradi napačnih predstav o pomenu tega, kar pomeni iskanje. Danes se projekt SETI financira z zasebnimi sredstvi.

Projekt SETI je celo sprožil hollywoodske filme, kot je npr Kontakt, z igralko Jodie Foster, z navdihom romana, ki ga je napisal svetovno znani astronom Carl Sagan.

Drakeova enačba

Frank Drake je ocenil število civilizacij s komunikacijsko zmogljivostjo z izrazom, ki nosi njegovo ime:

N = R * x f_str x n_e x f_l x f_i x f_c x L

Kjer N predstavlja število civilizacij s sposobnostjo komuniciranja z Zemljo in je izraženo kot funkcija drugih spremenljivk, kot so:

• R *: stopnja oblikovanja zvezd, podobna naši soncu
• f_str: del teh zvezdnih sistemov s planeti
• n_e: število planetov, ki so podobni Zemlji z planetarnim sistemom
• f_l: del omenjenih planetov, kjer se življenje razvija
• f_i: delež, v katerem se pojavlja inteligenca
• f_c: delež komunikacijsko primernih planetov
• L: pričakovanje "življenja" teh civilizacij.

Drake je to enačbo formuliral kot orodje za "velikost" problema, ne pa kot element za konkretne ocene, saj je veliko njegovih izrazov zelo težko oceniti. Vendar pa obstaja soglasje, da je število, ki se nagiba k metanju, veliko.

Novi scenariji

Omeniti je treba, da je bilo pri oblikovanju Drakeove enačbe zelo malo dokazov o planetih in lunah zunaj našega sončnega sistema (eksoplaneti). V desetletju devetdesetih let so se pojavili prvi dokazi o eksoplanetih.

Na primer, misija Kepler NASA, odkrilo 3538 kandidatov za eksoplanete, od katerih se vsaj 1000 šteje, da so v "bivalnem območju" upoštevanega sistema (razdalja, ki omogoča obstoj tekoče vode).

Astrobiologija in raziskovanje koncev Zemlje

Ena od prednosti astrobiologije je, da je v dobrem delu navdihnila željo po raziskovanju lastnega planeta. To z upanjem, da bomo po analogiji razumeli delovanje življenja v drugih scenarijih.

Na primer, študija hidrotermalnih virov v oceanskem dnu nam je omogočila, da smo prvič opazovali življenje, ki ni povezano s fotosintezo. To pomeni, da so te študije pokazale, da lahko obstajajo sistemi, v katerih življenje ni odvisno od sončne svetlobe, kar je vedno veljalo za nepogrešljivo zahtevo..

To nam omogoča, da predvidimo možne scenarije za življenje na planetih, kjer je mogoče pridobiti tekočo vodo, vendar pod debelimi lednimi plastmi, ki bi preprečile prihod svetlobe v organizme..

Drug primer je študija suhih dolin Antarktike. Preživele so fotosintetske bakterije, ki so bile zaščitene v skalah (endolitske bakterije).

V tem primeru kamnina služi kot opora in zaščita pred neugodnimi pogoji v kraju. Ta strategija je bila odkrita tudi v solinah in vročih vrelcih.

Perspektive astrobiologije

Znanstveno iskanje nezemeljskega življenja doslej ni bilo uspešno. Vendar postaja vse bolj prefinjeno, saj astrobiološke raziskave ustvarjajo novo znanje. Naslednje desetletje astrobiološkega raziskovanja bo priča:

• Večja prizadevanja za raziskovanje Marsa in ledenih mesecev Jupitra in Saturna.
• Sposobnost brez primere, da opazuje in analizira ekstrasolarne planete.
• Večji potencial za načrtovanje in študij enostavnejših oblik življenja v laboratoriju.

Vsi ti napredki bodo nedvomno povečali našo verjetnost, da bomo našli življenje na planetih, podobnih Zemlji. Toda morda zunajzemeljsko življenje ne obstaja ali je tako razpršeno po vsej galaksiji, da skoraj nimamo možnosti, da bi ga našli..

Tudi če je ta zadnji scenarij resničen, raziskave v astrobiologiji vse bolj širijo našo perspektivo življenja na Zemlji in njenem mestu v vesolju..

Reference

1. Chela-Flores, J. (1985). Evolucija kot kolektivni fenomen. Journal of Theoretical Biology, 117 (1), 107-118. doi: 10.1016 / s0022-5193 (85) 80166-1
2. Eigenbrode, J.L., Summons, R.E., Steele, A., Freissinet, C., Millan, M., Navarro-Gonzalez, R., ... Coll, P. (2018). Organska snov, ohranjena v 3 milijardah letnih blatnih kamninah na kraterju Gale, Mars. Science, 360 (6393), 1096-1101. doi: 10.1126 / science.aas9185
3. Goldman, A.D. (2015). Astrobiologija: Pregled. V: Kolb, Vera (eds). ASTROBIOLOGIJA: Evolucijski pristop CRC Press
4. Goordial, J., Davila, A., Lacelle, D., Pollard, W., Marinova, M., Greer, C.W., ... Whyte, L. G. (2016). Blizu hladno-sušnih meja mikrobnega življenja v permafrostu zgornje suhe doline na Antarktiki. The Journal ISME, 10 (7), 1613-1624. doi: 10.1038 / ismej.2015.239
5. Krasnopolsky, V. A. (2006). Nekateri problemi, povezani z izvorom metana na Marsu. Icarus, 180 (2), 359-367. doi: 10.1016 / j.icarus.2005.10.015
6. LEVIN, G. V., & STRAAT, P.A. (1976). Biološki eksperiment z oznako Viking: vmesni rezultati. Science, 194 (4271), 1322-1329. doi: 10.1126 / science.194.4271.1322
7. Ten Kate, I.L. (2018). Organske molekule na Marsu. Science, 360 (6393), 1068-1069. doi: 10.1126 / science.aat2662
8. Webster, C.R., Mahaffy, P.R., Atreya, S.K., Moores, J.E., Flesch, G.J., Malespin, C., ... Vasavada, A.R. (2018). Ozadje metana v Marsovi atmosferi kaže močne sezonske razlike. Science, 360 (6393), 1093-1096. doi: 10.1126 / science.aaq0131
9. Whiteway, J.A., Komguem, L., Dickinson, C., Cook, C., Illnicki, M., Seabrook, J., ... Smith, P.H. (2009). Marsovi vodni ledeni oblaki in padavine. Science, 325 (5936), 68-70. doi: 10.1126 / znanost.1172344