Astrobioloģijas vēsture, studiju priekšmets un nozīme

The astrobioloģija vai eksobioloģija Tā ir bioloģijas nozare, kas nodarbojas ar dzīves izcelsmi, izplatību un dinamiku gan mūsu planētas, gan visa visuma kontekstā. Tad mēs varētu teikt, ka kā zinātne astrobioloģija ir visumā, kāda bioloģija ir uz planētas Zeme.

Astrobioloģijas plašā darbības spektra dēļ tajā apvienojas arī citas zinātnes: fizika, ķīmija, astronomija, molekulārā bioloģija, biofizika, bioķīmija, kosmoloģija, ģeoloģija, matemātika, datorzinātne, socioloģija, antropoloģija, arheoloģija..

Astrobioloģija dzīvi uztver kā parādību, kas varētu būt „universāla”. Tajā aplūkoti to konteksti vai iespējamie scenāriji; Jūsu prasības un minimālie nosacījumi; iesaistītie procesi; tā ekspansīvie procesi; cita starpā. Tas neaprobežojas tikai ar inteliģento dzīvi, bet tajā tiek aplūkots jebkurš iespējamais dzīves veids.

Indekss

• 1 Astrobioloģijas vēsture
  • 1.1 Aristoteles vīzija
  • 1.2 Kopernikas vīzija
  • 1.3 Pirmās ārzemju dzīves idejas
• 2 Astrobioloģijas studiju priekšmets
• 3 Mars kā studiju modelis un kosmosa izpēte
  • 3.1 Mariner misijas un paradigmas maiņa
  • 3.2 Vai Marsa ir dzīve? Vikingu misija
  • 3.3 Misijas Beagle 2, Mars Polar Lander
  • 3.4 Misija Phoenix
  • 3.5 Marsa izpēte turpinās
  • 3.6 Marsa ūdenī bija ūdens
  • 3.7 Marsa meteorīti
  • 3.8. Pannas, meteorīti un komētas
• 4 Astrobioloģijas nozīme
  • 4.1 Fermi paradokss
  • 4.2 SETI programma un ārzemju inteliģences meklēšana
  • 4.3 Drake vienādojums
  • 4.4 Jauni scenāriji
• 5 Astrobioloģija un Zemes galu izpēte
• 6 Astrobioloģijas perspektīvas
• 7 Atsauces

Astrobioloģijas vēsture

Astrobioloģijas vēsture var atgriezties pie cilvēces sākuma kā sugas un tās spējas apšaubīt sevi par kosmosu un dzīvi mūsu planētas. No turienes parādās pirmās vīzijas un skaidrojumi, kas joprojām ir daudzu tautu mītos.

Aristoteles vīzija

Aristoteles vīzija uzskatīja Sauli, Mēnesi, pārējās planētas un zvaigznes, kā perfektas sfēras, kas apbrauca mūs, radot koncentriskus apļus ap mums.

Šī vīzija veidoja Visuma ģeocentrisko modeli un bija koncepcija, kas viduslaikos iezīmēja cilvēci. Iespējams, ka tajā laikā nebūtu bijis jēgas, jautājums par "iedzīvotāju" esamību ārpus mūsu planētas.

Kopernikas vīzija

Viduslaikos Nikolaus Koperniks ierosināja savu heliocentrisko modeli, kas Zemi novietoja par vienu planētu, kas apļāvās ap sauli.

Šī pieeja dziļi ietekmēja veidu, kādā mēs skatāmies uz pārējo Visumu un pat skatāmies uz sevi, jo tas mūs noveda vietā, kas, iespējams, nebija tik „īpaša”, kā mēs domājām. Tad tā atvēra iespēju, ka pastāv citas planētas, kas ir līdzīgas mūsu un līdz ar to arī citādām dzīvēm, nekā mēs zinām.

Pirmās ārzemju dzīves idejas

Franču rakstnieks un filozofs Bernard le Bovier de Fontenelle 17. gadsimta beigās jau ieteica dzīvot citās planētām.

18. gadsimta vidū daudzi no zinātniekiem bija saistīti ar Apgaismojums, viņi rakstīja par ārpuszemes dzīvi. Pat šī brīža vadošie astronomi, piemēram, Wright, Kants, Lambert un Hersčels, uzskatīja, ka planētas, pavadoņi un pat komētas varētu būt apdzīvotas..

Tādējādi deviņpadsmitais gadsimtā sākās ar zinātnieku, filozofu un akadēmisko teologu vairākumu, daloties pārliecībā par ārpuszemes dzīvības esamību gandrīz visās planētām. Tajā laikā tas tika uzskatīts par stabilu pieņēmumu, kas balstās uz augošo zinātnisko izpratni par kosmosu.

Lielās atšķirības starp saules sistēmas debess ķermeņiem (ņemot vērā to ķīmisko sastāvu, atmosfēru, gravitāciju, gaismu un karstumu) tika ignorētas.

Tomēr, tā kā teleskopu jauda palielinājās un ar spektroskopijas parādīšanos, astronomi varēja sākt saprast tuvējo planētu atmosfēru. Tādējādi varētu izslēgt, ka tuvumā esošās planētas apdzīvoja organismi, kas ir līdzīgi sauszemes.

Astrobioloģijas studiju objekts

Astrobioloģija ir vērsta uz šādu pamatjautājumu izpēti:

• Kas ir dzīve?
• Kā notika dzīve uz Zemes?
• Kā dzīve attīstās un attīstās?
• Vai ir dzīve citur pasaulē?
• Kāda ir dzīves nākotne uz Zemes un citās Visuma vietās, ja tādas ir?

No šiem jautājumiem rodas daudzi citi, kas saistīti ar astrobioloģijas izpētes objektu.

Mars kā studiju modelis un kosmosa izpēte

Sarkanā planēta, Marsa, ir pēdējā sauszemes dzīvības hipotēžu bastions Saules sistēmā. Ideja par dzīvības esamību uz šīs planētas sākotnēji radās no vēlu deviņpadsmitā un 20. gadsimta sākuma astronomu novērojumiem..

Tie apgalvoja, ka Marsa virsmas zīmes faktiski bija viedo organismu iedzīvotāji. Šie modeļi tiek uzskatīti par vēja produktu.

Misijas Mariner un paradigmas maiņa

Kosmosa zondes Mariner, tie ilustrē kosmosa vecumu, kas sākās 1950. gadu beigās, kas ļāva mums tieši vizualizēt un izpētīt planētas un Mēness virsmas Saules sistēmā; tādējādi atbrīvojot no saules sistēmas daudzējādās un viegli atpazīstamās ārzemju dzīves formas.

1964. gadā NASA misija Mariner 4, Viņš nosūtīja pirmās tuvās Marsa virsmas bildes, parādot būtībā tuksnesi planētu.

Tomēr turpmākās misijas, kas tika nosūtītas uz Marsu un uz ārējām planētām, ļāva sīki apskatīt šīs iestādes un to pavadoņus, un, jo īpaši Marsa gadījumā, daļēju izpratni par viņu agrīno vēsturi..

Dažādos ārpuszemes scenārijos zinātnieki atrada vidi, kas nav līdzīga videi, ko apdzīvo Zeme.

Šo pirmo kosmosa misiju svarīgākais secinājums bija ķimikāliju un bioloģisko pierādījumu spekulatīvo pieņēmumu aizstāšana, kas ļauj objektīvi izpētīt un analizēt..

Vai ir dzīve uz Marsa? Misija Vikings

Pirmkārt, misiju rezultāti Mariner atbalstīt hipotēzi par dzīvības trūkumu uz Marsa. Tomēr mums ir jāapsver, ka tā meklēja makroskopisku dzīvi. Vēlākas misijas ir apšaubījušas mikroskopiskās dzīves neesamību.

Piemēram, no trim eksperimentiem, kas paredzēti, lai atklātu misijas zemes zondes dzīvību Vikings, divi ieguva pozitīvus rezultātus un vienu negatīvu.

Neskatoties uz to, lielākā daļa zinātnieku iesaistījās zondu eksperimentos Vikings piekrīt, ka nav pierādījumu par baktēriju dzīvi uz Marsa, un rezultāti ir oficiāli nepārliecinoši.

Misijas Beagle 2, Mars Polar Lander

Pēc pretrunīgajiem rezultātiem, ko misijas izmeta Vikings, Eiropas Kosmosa aģentūra (ESA) sāka misiju 2003. gadā Mars Express, īpaši izstrādāti eksobioloģiskiem un ģeoķīmiskiem pētījumiem.

Šī misija ietvēra zondi, ko sauca Bīgls 2 (homonīms kuģim, uz kuru brauca Čārlzs Darvins), kas paredzēts, lai meklētu dzīvības pazīmes Marsa seklā virsmā.

Šī zonde diemžēl zaudēja kontaktu ar Zemi un nevarēja apmierinoši attīstīt savu misiju. Līdzīgs liktenis bija NASA zondei.Mars Polar Lander"1999. gadā.

Misija Phoenix

Pēc šiem neveiksmīgajiem mēģinājumiem 2008. gada maijā notika misija Phoenix no NASA ieradās Marsa, iegūstot ārkārtas rezultātus tikai 5 mēnešos. Tās galvenie pētniecības mērķi bija eksobioloģiskie, klimatiskie un ģeoloģiskie mērķi.

Šī zonde var pierādīt, ka pastāv:

• Sniega Marsa atmosfērā.
• Ūdens ledus veidā zem šīs planētas augšējiem slāņiem.
• Bāzes augsnes, kuru pH ir no 8 līdz 9 (vismaz apgabalā, kas atrodas pie nolaišanās).
• Šķidrs ūdens uz Marsa virsmas pagātnē

Marsa izpēte turpinās

Marsa izpēte turpinās šodien, izmantojot augsto tehnoloģiju robotus instrumentus. ES misijas. \ T Rovers (MER-A un MER-B), ir snieguši iespaidīgus pierādījumus tam, ka Marsa ir ūdens aktivitāte.

Piemēram, ir konstatēti saldūdens, viršanas avotu, blīvas atmosfēras un aktīvā ūdens cikla pierādījumi.

Marsā ir iegūti pierādījumi, ka daži akmeņi ir veidoti šķidrā ūdens, piemēram, Jarosite, klātbūtnē, ko atklāja. Rover MER-B (Iespēja), kas darbojās no 2004. līdz 2018. gadam.

The Rover MER-A (Zinātkāre), ir izmērījis metāna sezonālās svārstības, kas vienmēr ir bijušas saistītas ar bioloģisko aktivitāti (dati publicēti 2018. gadā žurnālā Science). Tā ir atradusi arī organiskās molekulas, piemēram, tiofēnu, benzolu, toluolu, propānu un butānu.

Marsā bija ūdens

Lai gan Marsa virsma šobrīd ir neviesmīlīga, ir skaidrs pierādījums tam, ka tālā pagātnē Marsa klimats ļāva uzkrāties uz ūdens virsmas, kas ir būtiska sastāvdaļa dzīvei, kā mēs to zinām..

Dati par Rover MER-A (Zinātkāre), atklāj, ka pirms vairākiem miljardiem gadu Gale krātera ezerā bija visas dzīvībai nepieciešamās sastāvdaļas, tostarp ķīmiskie komponenti un enerģijas avoti..

Marsa meteorīti

Daži pētnieki uzskata, ka Marsa meteorīti ir labs informācijas avots par planētu, un tā norāda, ka tie satur dabiskas organiskas molekulas un pat baktēriju mikrofosilu. Šīs pieejas ir zinātnisko debašu priekšmets.

Šie no Marsa meteorītiem ir ļoti ierobežoti un ir vienīgie paraugi, kurus var analizēt tieši no sarkanās planētas.

Panspermija, meteorīti un komētas

Viena no hipotēzēm, kas dod priekšroku meteorītu (un arī komētu) izpētei, ir saukta par panspermiju. Tas sastāv no pieņēmuma, ka agrāk notika Zemes kolonizācija ar mikroorganismiem, kas nonāca šo meteorītu vidū..

Šodien ir arī hipotēzes, kas norāda, ka zemes ūdens nāk no komētām, kas agrāk bombardēja mūsu planētu. Turklāt tiek uzskatīts, ka šīs komētas var būt radījušas līdzi primāras molekulas, kas ļāva attīstīties dzīvībai vai pat jau attīstītai dzīvei, kas atrodas viņu iekšienē..

Nesen, 2017. gada septembrī, Eiropas Kosmosa aģentūra (ESA) ir veiksmīgi pabeigusi misiju Rozete, Šī misija bija komētas izpēte 67P / Churyumov-Gerasimenko ar zondi Philae kas sasniedza un orbītā, un tad nolaidās. Šīs misijas rezultāti joprojām tiek pētīti.

Astrobioloģijas nozīme

Fermi paradokss

Var teikt, ka sākotnējais jautājums, kas motivē Aastrobioloģijas izpēti, ir: Vai mēs esam vieni visumā??

Tikai Piena ceļā ir simtiem miljardu zvaigžņu sistēmu. Šis fakts kopā ar Visuma vecumu liek mums domāt, ka dzīvei ir jābūt parastai parādībai mūsu galaktikā..

Šajā jautājumā Nobela prēmijas ieguvēja fizika Enrico Fermi uzdotais jautājums ir slavens: "Kur viņi visi ir?" dzīvi.

Jautājums beidzās, radot paradoksu, uz kura ir viņa vārds, un tas ir izteikts šādā veidā:

"Uzskats, ka Visums satur daudzas tehnoloģiski attīstītas civilizācijas, kopā ar mūsu novērojumu pierādījumu trūkumu, lai atbalstītu šo redzējumu, ir pretrunīgs."

SETI programma un ārzemju inteliģences meklēšana

Iespējama atbilde uz Fermi paradoksu varētu būt tā, ka civilizācijas, kuras mēs domājam, patiesībā, ja tās ir, bet mēs neesam tās meklējušas..

1960. gadā Frank Drake un citi astronomi sāka ārzemju inteliģences meklēšanas programmu (SETI)..

Šī programma ir kopīgi centusies ar NASA, meklējot pazemes dzīvības pazīmes, piemēram, radio signālus un mikroviļņus. Jautājumi par to, kā un kur meklēt šos signālus, ir devuši lielu progresu daudzās zinātnes nozarēs.

1993. gadā ASV kongress atcēla NASA finansējumu šim nolūkam, pateicoties nepareiziem priekšstatiem par meklēšanas nozīmi. Mūsdienās SETI projektu finansē no privātiem līdzekļiem.

SETI projekts ir radījis pat Holivudas filmas, piemēram, Kontakti, skatās aktrise Jodie Foster un iedvesmojusi pasaules slavenā astronoma Carl Sagana radīto homonīmo romānu.

Drake vienādojums

Frank Drake ir aprēķinājis civilizāciju skaitu, kurām ir komunikatīva kapacitāte, ar vārdu, uz kura ir viņa vārds:

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

Ja N ir civilizāciju skaits, kas spēj sazināties ar Zemi, un to izsaka kā citu mainīgo lielumu, piemēram:

• R *: zvaigžņu veidošanās ātrums līdzīgs mūsu saulei
• f_p: šo zvaigznes sistēmu daļa ar planētām
• n_e: planētu sistēmu līdzīgo planētu skaits
• f_l: to planētu daļa, kurās attīstās dzīve
• f_i: daļa, kurā parādās izlūkdati
• f_c: daļa no komunikāciju ietilpīgām planētām
• L: šo civilizāciju „dzīves” cerības.

Drake formulēja šo vienādojumu kā līdzekli, lai "izmērītu" problēmu, nevis kā elementu konkrētu aprēķinu veikšanai, jo daudzi no tā nosacījumiem ir ļoti grūti novērtējami. Tomēr pastāv vienprātība, ka skaits, kas mēdz mest, ir liels.

Jauni scenāriji

Jāatzīmē, ka, formulējot Drake vienādojumu, bija ļoti maz pierādījumu par planētām un pavadoņiem ārpus mūsu Saules sistēmas (eksoplanetes). Deviņdesmito gadu desmitgadē parādījās pirmie pierādījumi par eksoplantiem.

Piemēram, misija Kepler atklāja 3538 kandidātus eksoplanetiem, no kuriem vismaz 1000 tiek uzskatīti par apskatāmās sistēmas "dzīvojamās zonas" (attālums, kas ļauj šķidra ūdens esamībai)..

Astrobioloģija un Zemes galu izpēte

Viens no astrobioloģijas pamatiem ir tas, ka tā ir iedvesmojusi labas vēlmes izpētīt mūsu pašu planētu. Tas ar cerību, ka pēc analoģijas izprot dzīvi citos scenārijos.

Piemēram, hidrotermālo avotu izpēte okeāna gultā ļāva mums pirmo reizi novērot dzīvi, kas nav saistīta ar fotosintēzi. Tas nozīmē, ka šie pētījumi parādīja, ka var būt sistēmas, kurās dzīve nav atkarīga no saules gaismas, kas vienmēr bija uzskatāma par obligātu prasību..

Tas ļauj domāt par iespējamiem dzīves scenārijiem planētām, kur var iegūt šķidru ūdeni, bet ar bieziem ledus slāņiem, kas neļautu gaismai nonākt organismiem.

Vēl viens piemērs ir Antarktikas sauso ieleju izpēte. Ir saglabājušās fotosintētiskās baktērijas, kas aizsargātas iežu iekšpusē (endolītiskās baktērijas).

Šajā gadījumā klints kalpo gan kā atbalsts, gan aizsardzība pret vietas nelabvēlīgajiem apstākļiem. Šī stratēģija ir konstatēta arī sāls dzīvokļos un karstajos avotos.

Astrobioloģijas perspektīvas

Zinātniskā izpēte par ārpuszemes dzīvi līdz šim nav bijusi veiksmīga. Bet tas kļūst arvien sarežģītāks, jo astrobioloģiskie pētījumi rada jaunas zināšanas. Nākamā astrobioloģiskās izpētes desmitgade liecinās:

• Lielāki centieni izpētīt Marsu un Jupitera un Saturnas ledus mēnešus.
• Bezprecedenta spēja novērot un analizēt ekstrasolāras planētas.
• Labāka iespēja izstrādāt un izpētīt vienkāršākas dzīves formas laboratorijā.

Visi šie sasniegumi neapšaubāmi palielinās mūsu varbūtību atrast dzīvi planētām, kas ir līdzīgas Zemei. Bet varbūt ārzemju dzīve neeksistē vai ir tik izplatīta visā galaktikā, ka mums gandrīz nav iespēju to atrast.

Pat ja šis pēdējais scenārijs ir taisnība, pētījumi astrobioloģijā arvien vairāk paplašina mūsu dzīves perspektīvu uz Zemes un tās vietu Visumā.

Atsauces

1. Chela-Flores, J. (1985). Evolūcija kā kolektīva parādība. Teorētiskās bioloģijas žurnāls, 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). Organiskās vielas, kas saglabātas 3 miljardu gadu vecās dubļu akmeņos pie Gale krātera, Marsa. Zinātne, 360 (6393), 1096-1101. doi: 10.1126 / science.aas9185
3. Goldman, A. D. (2015). Astrobioloģija: Pārskats. In: Kolb, Vera (eds). ASTROBIOLOĢIJA: evolūcijas pieeja CRC Press
4. Goordial, J., Davila, A. Lacelle, D., Pollard, W., Marinova, M., Greer, C. W., ... Whyte, L. G. (2016). Augšējā sausā ielejas, Antarktīda, garīgās mikrobu dzīves robežas tuvu sausajam sausumam. ISME Vēstnesis, 10 (7), 1613-1624. doi: 10.1038 / ismej.2015.239
5. Krasnopolskis, V.A. (2006). Dažas problēmas, kas saistītas ar metāna izcelsmi uz Marsa. Icarus, 180 (2), 359-367. doi: 10.1016 / j.icarus 2005.10.015
6. LEVIN, G. V., & STRAAT, P. A. (1976). Vikingu marķējuma atbrīvošanas bioloģijas eksperiments: starpposma rezultāti. Science, 194 (4271), 1322-1329. doi: 10.1126 / zinātne.194.4271.1322
7. Ten Kate, I. L. (2018). Organiskās molekulas uz Marsa. Zinātne, 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). Metāna fona līmeņi Marsa atmosfērā liecina par spēcīgām sezonālām atšķirībām. Zinātne, 360 (6393), 1093-1096. doi: 10.1126 / science.aaq0131
9. Whiteway, J.A., Komguema, L., Diksinsona, Kūka, Kuka, C., Illnicki, M., Seabrook, J., ... Smith, P. H. (2009). Marsa ūdens-ledus mākoņi un nokrišņi. Science, 325 (5936), 68-70. doi: 10.1126 / zinātne.1172344