Astrobiologijos istorija, studijų objektas ir svarba

The astrobiologija ar exobiologija Tai biologijos filialas, kuriame kalbama apie gyvenimo kilmę, pasiskirstymą ir dinamiką tiek mūsų planetos, tiek visos visatos kontekste. Tada galėtume pasakyti, kad kaip mokslas, astrobiologija yra visatoje, kokia biologija yra Žemėje.

Dėl plataus spektro astrobiologijos spektro kiti mokslai susilieja: fizika, chemija, astronomija, molekulinė biologija, biofizika, biochemija, kosmologija, geologija, matematika, kompiuterių mokslas, sociologija, antropologija, archeologija..

Astrobiologija gyvenimą suvokia kaip reiškinį, kuris galėtų būti „universalus“. Jame nagrinėjami jų kontekstai arba galimi scenarijai; jūsų reikalavimus ir minimalias sąlygas; procesus; jo ekspansijos procesai; kitų temų. Jis neapsiriboja protingu gyvenimu, bet tiria bet kokį galimą gyvenimo tipą.

Indeksas

• 1 Astrobiologijos istorija
  • 1.1 Aristotelio vizija
  • 1.2 Koperniko vizija
  • 1.3 Pirmosios nežemiško gyvenimo idėjos
• 2 Astrobiologijos tyrimo objektas
• 3 Marsas kaip studijų modelis ir kosmoso tyrimas
  • 3.1 Mariner misijos ir paradigmos poslinkis
  • 3.2 Ar Marse gyvena? Vikingo misija
  • 3.3 Misijos 2 Beagle, Marso Polar Lander
  • 3.4 „Phoenix“ misija
  • 3.5 Marso tyrinėjimas tęsiasi
  • 3.6 Marse buvo vandens
  • 3.7 Marso meteoritai
  • 3.8 Panspermija, meteoritai ir kometos
• 4 Astrobiologijos svarba
  • 4.1 Fermio paradoksas
  • 4.2 SETI programa ir nežemiškos žvalgybos paieška
  • 4.3 Drake lygtis
  • 4.4 Nauji scenarijai
• 5 Astrobiologija ir Žemės galų tyrinėjimas
• 6 Astrobiologijos perspektyvos
• 7 Nuorodos

Astrobiologijos istorija

Astrobiologijos istorija gali grįžti į žmonijos, kaip rūšies, pradžią ir gebėjimą savęs apklausti apie mūsų planetos kosmosą ir gyvenimą. Iš ten atsiranda pirmųjų vizijų ir paaiškinimų, kurie šiandien tebėra daugelio tautų mituose.

Aristotelio vizija

Aristotelio vizija laikė Saulę, Mėnulį, likusią planetų ir žvaigždžių dalį, kaip tobulas sferas, orbituotas mus, sukurdamas koncentrinius apskritimus aplink mus.

Ši vizija sudarė visatos geocentrinį modelį ir buvo koncepcija, kuri viduramžiais pažymėjo žmoniją. Tikriausiai negalėjo būti prasminga tuo metu, kai kalbama apie „gyventojų“ buvimą už mūsų planetos ribų.

Koperniko vizija

Viduramžiais Nicolaus Kopernikas pasiūlė savo heliocentrinį modelį, kuris padėjo Žemę tapti dar viena planeta, kuri sukasi aplink saulę.

Šis požiūris labai paveikė tai, kaip mes žiūrime į likusį visatą ir net pažvelgsime į save, nes jis mus nukreipė į vietą, kuri galbūt nebuvo tokia „ypatinga“, kaip manėme. Tada jis atvėrė kitų planetų, panašių į mūsų, ir su juo gyvenimą, egzistavimo galimybę, kuri yra kitokia nei mes žinome.

Pirmosios nežemiško gyvenimo idėjos

Prancūzų rašytojas ir filosofas, Bernard le Bovier de Fontenelle, XVII a. Pabaigoje jau pasiūlė gyventi kitose planetose..

XVIII a. Viduryje daugelis mokslininkų buvo susiję su Apšvietimas, jie rašė apie nežemišką gyvenimą. Net pagrindiniai to laiko astronomai, pvz., Wright, Kantas, Lambertas ir Herschelis, manė, kad gali būti apgyvendintos planetos, mėnesiai ir net kometos..

Taigi XIX a. Prasidėjo dauguma mokslininkų, filosofų ir akademinių teologų, dalindamiesi tikėjimu, kad egzistuoja nežemiškas gyvenimas beveik visose planetose. Tai buvo laikoma tvirta prielaida, pagrįsta augančiu kosmoso moksliniu supratimu.

Didžiausi skirtumai tarp saulės sistemos dangaus kūnų (atsižvelgiant į jų cheminę sudėtį, atmosferą, sunkumą, šviesą ir šilumą) buvo ignoruojami.

Tačiau, kadangi teleskopų galia padidėjo ir spektroskopijos atsiradimas, astronomai galėjo suprasti netoliese esančių planetų atmosferų chemiją. Taigi, galima atmesti, kad netoliese esančiose planetose gyveno panašūs į antžeminius organizmus.

Astrobiologijos tyrimo objektas

Astrobiologija daugiausia dėmesio skiria šių pagrindinių klausimų tyrimui:

• Kas yra gyvenimas?
• Kaip prasidėjo gyvenimas Žemėje?
• Kaip gyvenimas vystosi ir vystosi?
• Ar yra gyvenimas kitur visatoje?
• Kokia yra gyvenimo Žemėje ir kitose visatos vietose ateitis, jei tokia yra?

Iš šių klausimų kyla daug kitų, susijusių su astrobiologijos tyrimo objektu.

Marsas kaip studijų modelis ir kosminis tyrimas

Raudona planeta, Marsas, buvo paskutinis bastionas nežemiškos gyvybės hipotezėse Saulės sistemoje. Idėja apie gyvybės egzistavimą šioje planetoje iš pradžių buvo kilusi iš XIX a. Pabaigoje ir XX a..

Jie teigė, kad Marso paviršiaus ženklai iš tikrųjų buvo išmaniųjų organizmų gyventojai. Šie modeliai dabar laikomi vėjo gaminiais.

Misijos Mariner ir paradigmos poslinkis

Erdvės zondai Mariner, jie iliustruoja erdvės amžių, kuris prasidėjo 1950-ųjų pabaigoje, ir tai leido mums tiesiogiai vaizduoti ir ištirti planetinius ir mėnulinius paviršius saulės sistemoje; tokiu būdu išmesti saulės sistemoje daugialypių ir lengvai atpažįstamų nežemiškų gyvenimo formų tvirtinimus.

1964 m. NASA misija Mariner 4, Jis atsiuntė pirmus glaudžius Marso paviršiaus paveikslus, rodydamas iš esmės dykumą.

Tačiau vėlesnės misijos, siunčiamos į Marsą ir išorines planetas, leido išsamiai apžiūrėti tuos kūnus ir jų mėnulius, o ypač Marso atveju, iš dalies suprasti jų ankstyvąją istoriją..

Įvairiuose nežemiškuose scenarijuose mokslininkai nustatė, kad aplinka, kurioje gyveno Žemė, yra skirtinga.

Svarbiausia šių pirmųjų kosmoso misijų išvada buvo spekuliacinių cheminių ir biologinių įrodymų prielaidų pakeitimas, kuris leidžia ištirti ir analizuoti objektyviai.

Ar yra Marso gyvenimas? Misija Vikingas

Pirma, misijų rezultatai Mariner paremti hipotezę, kad gyvenimas Marse nebėra. Tačiau turime apsvarstyti, kad jis ieškojo makroskopinio gyvenimo. Vėliau misijos abejojo ​​mikroskopinio gyvenimo nebuvimu.

Pavyzdžiui, trys eksperimentai, skirti gyvybės nustatymui, kuriuos atliko misijos sausumos zondas Vikingas, du duoda teigiamų rezultatų ir vieną neigiamą.

Nepaisant to, dauguma mokslininkų dalyvavo zondo eksperimentuose Vikingas sutinkate, kad nėra įrodymų apie bakterijų gyvenimą Marse ir rezultatai yra oficialiai neįtikinami.

Misijos Beagle 2, Marso Polar Lander

Po prieštaringų rezultatų, kuriuos mesti misijos Vikingas, Europos kosmoso agentūra (ESA) pradėjo misiją 2003 m „Mars Express“, specialiai suprojektuoti eksobiologiniams ir geocheminiams tyrimams.

Ši misija apėmė skambutį Beagle 2 (homonimas laivui, kur keliavo Charles Darwin), skirtas ieškoti gyvenimo požymių ant seklaus Marso paviršiaus.

Šis zondas, deja, prarado ryšį su Žemė ir negalėjo tinkamai atlikti savo misijos. Panašus likimas turėjo NASA zondą "„Mars Polar Lander“"1999 m.

Misija Phoenix

Po šių nepavykusių bandymų 2008 m. Gegužės mėn Phoenix iš „NASA“ atvyko į Marsą ir pasiekė ypatingų rezultatų per 5 mėnesius. Pagrindiniai tyrimo tikslai buvo exobiological, klimatiniai ir geologiniai.

Šis zondas galėtų įrodyti, kad yra:

• Sniegas Marso atmosferoje.
• Vanduo ledo pavidalu žemiau viršutinių šio planetos sluoksnių.
• Pagrindiniai dirvožemiai, kurių pH yra nuo 8 iki 9 (bent jau artimoje vietovėje).
• Skystas vanduo Marso paviršiuje praeityje

Marso tyrinėjimas tęsiasi

Marso tyrinėjimas tęsiasi ir šiandien, naudojant aukštųjų technologijų robotų priemones. ES misijos. \ T Rovers (MER-A ir MER-B) pateikė įspūdingų įrodymų, kad Marse vyko vandens aktyvumas.

Pavyzdžiui, buvo rasta gėlo vandens, verdančių šaltinių, tankios atmosferos ir aktyvaus vandens ciklo įrodymų.

Marse buvo gauta įrodymų, kad kai kurie akmenys buvo formuoti skystame vandenyje, pvz. Rover MER-B (Galimybė), kuris veikė nuo 2004 iki 2018 m.

The Rover MER-A (Smalsumas), matavo sezoninius metano svyravimus, kurie visada buvo susiję su biologiniu aktyvumu (duomenys paskelbti 2018 m. žurnale „Science“). Jis taip pat rado organines molekules, tokias kaip tiofenas, benzenas, toluenas, propanas ir butanas.

Marse buvo vandens

Nors Marso paviršius šiuo metu yra nepalankus, yra aiškių įrodymų, kad tolimoje praeityje Marso klimatas leido susikaupti skystam vandeniui, kuris yra gyvybiškai svarbus komponentas gyvenimui..

Duomenys Rover MER-A (Smalsumas), atskleidė, kad prieš milijardus metų, ežeras Gale krateryje, buvo visos būtinos gyvybės sudedamosios dalys, įskaitant cheminius komponentus ir energijos šaltinius..

Marso meteoritai

Kai kurie mokslininkai mano, kad Marso meteoritai yra geri informacijos apie planetą šaltiniai, todėl jie nurodo, kad juose yra natūralių organinių molekulių ir net bakterijų mikrofosilų. Šie metodai yra mokslinių diskusijų objektas.

Šie Marso meteoritai yra labai riboti ir yra vieninteliai pavyzdžiai, kurie gali būti analizuojami tiesiogiai iš raudonos planetos.

Panspermija, meteoritai ir kometos

Viena iš hipotezių, palankių meteoritų (ir kometų) tyrimui, vadinama panspermija. Tai susideda iš prielaidos, kad praeityje įvyko Žemės kolonizacija mikroorganizmų, kurie pateko į šiuos meteoritus.

Šiandien yra ir hipotezių, kuriose teigiama, kad sausumos vanduo buvo iš kometų, kurios praeityje bombardavo mūsų planetą. Be to, manoma, kad šitie kometai galėjo atnešti pirmykščių molekulių, kurios leido vystytis gyvybei ar netgi jau išsivysčiusiam gyvenimui..

Neseniai 2017 m. Rugsėjo mėn. Europos kosmoso agentūra (ESA) sėkmingai užbaigė misiją Rozetė, Ši misija apėmė kometos tyrimą 67P / Churyumov-Gerasimenko su zondu Philae tai pasiekė ir orbitavo, tada nusileido. Šios misijos rezultatai vis dar tiriami.

Astrobiologijos svarba

Fermio paradoksas

Galima sakyti, kad pirminis klausimas, motyvuojantis Aastrobiologijos tyrimą, yra: Ar mes vieni visatoje??

Tik Paukščių takuose yra šimtai milijardų žvaigždžių sistemų. Šis faktas, kartu su visatos amžiumi, verčia mus galvoti, kad gyvenimas turėtų būti įprastas reiškinys mūsų galaktikoje.

Apie šį klausimą garsėja Nobelio premijos laureato fiziko Enrico Fermi klausimas: „Kur jie visi?“, Kurį jis suformulavo pietų metu, kai buvo aptarta tai, kad galaktika turėtų būti užpildyta gyvenimą.

Klausimas baigėsi tuo, kad paradoksas turi savo vardą ir yra suformuluotas taip:

„Tikėjimas, kad visatoje yra daug technologiškai pažangių civilizacijų, kartu su stebėjimo įrodymų trūkumu, siekiant paremti šią viziją, yra nenuoseklus“.

SETI programa ir nežemiškos žvalgybos paieška

Galimas atsakas į Fermio paradoksą galėtų būti tai, kad civilizacijos, apie kurias mes galvojame, iš tikrųjų, jei jos yra, bet mes jų neieškome.

1960 m. Frank Drake ir kiti astronomai pradėjo nežemišką žvalgybos paieškos programą (SETI)..

Ši programa kartu su NASA dėjo pastangas ieškodama požeminio gyvenimo požymių, tokių kaip radijo signalai ir mikrobangų krosnelės. Klausimai, kaip ir kur ieškoti šių signalų, lėmė didelę pažangą daugelyje mokslo šakų.

1993 m. JAV Kongresas šiam tikslui panaikino NASA finansavimą, nes buvo klaidingai suprantama, ką reiškia paieška. Šiandien SETI projektas finansuojamas iš privačių lėšų.

SETI projektas netgi sukėlė Holivudo filmus, pvz Kontaktai, vaidina aktorė Jodie Foster ir įkvėpė homonimišką pasaulinio garso astronomo Carl Sagano romaną.

Drake lygtis

Frank Drake įvertino komunikacinių gebėjimų turinčių civilizacijų skaičių išreiškiant jo pavadinimą:

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

Kur N reiškia civilizacijų, galinčių bendrauti su Žemė, skaičių ir yra išreikštas kaip kitų kintamųjų funkcija, pavyzdžiui:

• R *: žvaigždžių formavimosi greitis, panašus į mūsų saulę
• f_p: šių žvaigždžių sistemų dalis su planetomis
• n_e: planetų sistemos, panašios į Žemę, skaičius
• f_l- tų planetų, kuriose gyvena gyvenimas, dalis
• f_i: dalis, kurioje atsiranda žvalgyba
• f_c: komuniškai tinkamų planetų dalis
• L: šių civilizacijų „gyvenimo“ lūkesčiai.

Drake šią lygtį suformulavo kaip įrankį, skirtą problemai „dydžio“, o ne kaip elementą konkrečioms prognozėms atlikti, nes daugelis jo terminų yra labai sunku įvertinti. Tačiau yra sutarimas, kad skaičius, kuris linkęs mesti, yra didelis.

Nauji scenarijai

Turėtume atkreipti dėmesį, kad formuluojant Drake lygtį, buvo labai mažai įrodymų, kad planetos ir mėnuliai yra už mūsų saulės sistemos ribų (eksoplanetai). Dešimtajame dešimtmetyje pasirodė pirmieji egzoplanetai.

Pavyzdžiui, misija Kepleris NASA, aptiko 3538 kandidatus į eksoplanetus, iš kurių mažiausiai 1000 laikomi aptariamos sistemos „gyvenamojoje zonoje“ (atstumas, leidžiantis turėti skystą vandenį).

Astrobiologija ir Žemės galų tyrinėjimas

Vienas iš astrobiologijos privalumų yra tas, kad jis iš dalies įkvėpė norą ištirti savo planetą. Tai su tikėjimu suprasti pagal analogiją gyvenimo veikimui kituose scenarijuose.

Pavyzdžiui, vandenyno šilumos šaltinių tyrimas vandenyno lovoje leido mums pirmą kartą stebėti gyvenimą, nesusijusį su fotosinteze. Tai reiškia, kad šie tyrimai parodė, kad gali būti sistemų, kuriose gyvenimas nepriklauso nuo saulės šviesos, kuri visada buvo laikoma būtinu reikalavimu..

Tai leidžia mums numatyti galimus scenarijus gyvenimui planetose, kuriose galima gauti skystą vandenį, bet pagal storus ledo sluoksnius, kurie užkirstų kelią šviesos patekimui į organizmus..

Kitas pavyzdys - sausųjų Antarktidos slėnių tyrimas. Išliko fotosintezės bakterijos, kurios buvo apsaugotos uolienose (endolitinės bakterijos).

Tokiu atveju uolienė yra tiek parama, tiek apsauga nuo nepalankių vietos sąlygų. Ši strategija taip pat aptikta druskos butuose ir karštuose šaltiniuose.

Astrobiologijos perspektyvos

Mokslinė nežemiško gyvenimo paieška iki šiol nebuvo sėkminga. Tačiau jis tampa vis sudėtingesnis, nes astrobiologiniai tyrimai suteikia naujų žinių. Kitas astrobiologinio tyrimo dešimtmetis liudys:

• Didesnės pastangos tyrinėti Marsą ir Jupiterio ir Saturno ledinius mėnulius.
• Precedento neturintis gebėjimas stebėti ir analizuoti ekstrasolines planetas.
• Didesnė galimybė kurti ir studijuoti paprastesnes gyvenimo formas laboratorijoje.

Visi šie pasiekimai neabejotinai padidins mūsų tikimybę rasti gyvenimą planetose, panašiose į Žemę. Bet galbūt nežemiškasis gyvenimas neegzistuoja arba yra išsklaidytas visame galaktikoje, kad mes beveik negalime to rasti.

Net jei šis paskutinis scenarijus yra teisingas, astrobiologijos moksliniai tyrimai vis labiau išplečia mūsų gyvenimo perspektyvą Žemėje ir jos vietą visatoje..

Nuorodos

1. Chela-Flores, J. (1985). Evoliucija kaip kolektyvinis reiškinys. Teorinės biologijos žurnalas, 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). „Gale“ kraterio „Mars“ 3 milijardų metų dumbluose išsaugota organinė medžiaga. Science, 360 (6393), 1096-1101. doi: 10.1126 / science.aas9185
3. Goldman, A. D. (2015). Astrobiologija: apžvalga. In: Kolb, Vera (red.). ASTROBIOLOGIJA: Evoliucinis požiūris CRC Press
4. Goordial, J., Davila, A., Lacelle, D., Pollard, W., Marinova, M., Greer, C. W., ... Whyte, L. G. (2016). Viršutinės sausos slėnio, Antarktidos, amžinajame šlapime esančių mikrobų gyvenimo ribų artinimas. ISME leidinys, 10 (7), 1613-1624. doi: 10.1038 / ismej.2015.239
5. Krasnopolsky, V. A. (2006). Kai kurios problemos, susijusios su metano kilme Marse. Icarus, 180 (2), 359-367. doi: 10.1016 / j.icarus 2005.10.015
6. LEVIN, G. V., ir STRAAT, P. A. (1976). Vikingų etikečių išleidimo biologijos eksperimentas: tarpiniai rezultatai. Science, 194 (4271), 1322-1329. doi: 10.1126 / mokslas.194.4271.1322
7. Ten Kate, I. L. (2018). Organinės molekulės Marse. 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). Fono metano koncentracija Marso atmosferoje rodo stiprius sezoninius svyravimus. Mokslas, 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). Marso vandens ir ledo debesys ir krituliai. Science, 325 (5936), 68-70. doi: 10.1126 / mokslas.1172344