Astrobioloogia ajalugu, uuringu objekt ja tähtsus

The astrobioloogia või eksobioloogia See on bioloogia haru, mis tegeleb elu alguse, leviku ja dünaamikaga nii meie planeedi kui ka kogu universumi kontekstis. Siis võime öelda, et astrobioloogia on teaduse all universum, milline on bioloogia planeedile Maa.

Astrobioloogia laia spektri tõttu lähenevad teised teadused: füüsika, keemia, astronoomia, molekulaarbioloogia, biofüüsika, biokeemia, kosmoloogia, geoloogia, matemaatika, arvutiteadus, sotsioloogia, antropoloogia, arheoloogia..

Astrobioloogia kujutab elu kui nähtust, mis võib olla "universaalne". See käsitleb nende konteksti või võimalikke stsenaariume; teie nõuded ja miinimumtingimused; protsessid; selle ekspansiivsed protsessid; teiste teemade hulgas. See ei piirdu aruka eluga, vaid uurib kõiki võimalikke eluviise.

Indeks

• 1 Astrobioloogia ajalugu
  • 1.1 Aristotelese nägemus
  • 1.2 Koperniku nägemus
  • 1.3 Maavälise elu esimesed ideed
• 2 Astrobioloogia uurimise objekt
• 3 Mars kui õppemudel ja kosmoseuuring
  • 3.1 Meremeeste missioonid ja paradigma muutus
  • 3.2 Kas Marsil on elu? Vikingu missioon
  • 3.3 Missioonid Beagle 2, Mars Polar Lander
  • 3.4 Phoenixi missioon
  • 3.5 Marsi uurimine jätkub
  • 3.6 Marsil oli vett
  • 3.7 Marsi meteoriidid
  • 3.8 Panspermia, meteoriidid ja komeedid
• 4 Astrobioloogia tähtsus
  • 4.1 Fermi paradoks
  • 4.2 SETI programm ja maavälise luure otsimine
  • 4.3 Drake'i võrrand
  • 4.4 Uued stsenaariumid
• 5 Astrobioloogia ja Maa otsade uurimine
• 6 Astrobioloogia perspektiivid
• 7 Viited

Astrobioloogia ajalugu

Astrobioloogia ajalugu võib minna tagasi inimkonna kui liigi algusesse ja selle võimetesse küsida end meie planeedi kosmose ja elu kohta. Sealt tekivad esimesed nägemused ja selgitused, mis on siiani paljude rahvaste müütides.

Aristotelese nägemus

Aristotelese nägemus pidas päikest, kuu, ülejäänud planeedid ja tähed täiuslikeks sfäärideks, mis meid ümbritsesid, muutes meie ümber kontsentrilised ringid.

See nägemus moodustas universumi geotsentrilise mudeli ja oli kontseptsioon, mis tähistas inimkonda keskajal. Tõenäoliselt ei oleks sel ajal olnud mõtet, "elanike" olemasolu väljaspool meie planeedi.

Koperniku nägemus

Keskajal tegi Nicolaus Copernicus ettepaneku oma heliotsentrilise mudeli kohta, mis pani Maa ühe teise planeediks, mis pöördus päikese ümber.

See lähenemine mõjutas sügavalt seda, kuidas me vaatame ülejäänud universumit ja vaatleme end ise, sest see pani meid sellesse kohta, mis ei olnud nii "eriline" nagu me arvasime. See avas siis võimaluse, et teised planeedid sarnaneksid meie ja meie eluga, mis meist erinev.

Maavälise elu esimesed ideed

Prantsuse kirjanik ja filosoof Bernard le Bovier de Fontenelle soovitas 17. sajandi lõpus, et elu võiks olla teistel planeedidel.

18. sajandi keskpaigas olid paljud teadlastega seotud Valgustus, nad kirjutasid maavälisest elust. Isegi selle aja peamised astronoomid, nagu Wright, Kant, Lambert ja Herschel, eeldasid, et planeedid, kuud ja isegi komeedid võivad asuda..

Seega algas üheksateistkümnendal sajandil enamik teadlasi, filosoofe ja akadeemilisi teolooge, jagades usku maavälise elu olemasolust peaaegu kõigil planeetidel. Seda peeti sel ajal tugevaks eelduseks, mis põhines kasvaval teaduslikul arusaamal kosmosest.

Päikesesüsteemi taevakehade ülekaalukad erinevused (nende keemilise koostise, atmosfääri, gravitatsiooni, valguse ja soojuse suhtes) jäeti tähelepanuta.

Kui aga teleskoobide võimsus kasvas ja spektroskoopia tekkega hakkasid astronoomid mõistma lähedalasuvate planeedikeskkondade keemiat. Seega võib välistada, et lähedalasuvad planeedid asusid maismaalähedaste organismidega.

Astrobioloogia uurimise objekt

Astrobioloogia keskendub järgmiste põhiküsimuste uurimisele:

• Mis on elu?
• Kuidas tekkis Maa elu?
• Kuidas elu areneb ja areneb?
• Kas mujal universumis on elu?
• Mis on elu tulevik Maa peal ja teistes universumi kohtades, kui see on olemas?

Nendest küsimustest tekivad paljud teised, mis on seotud astrobioloogia uurimise objektiga.

Mars kui õppemudel ja kosmoseuuring

Punane planeet, Mars, on olnud päikesesüsteemis maavälise elu hüpoteeside viimane bastion. Idee sellest, et sellel planeedil on olemas elu, tuli algselt 19. sajandi lõpust ja 20. sajandi algusest pärit astronoomide tähelepanekutest..

Need väitsid, et Marsi pinnal olevad märgid olid tegelikult intelligentsete organismide elanike poolt ehitatud kanalid. Neid mustreid peetakse nüüd tuuleenergia toodeteks.

Missioonid Mariner ja paradigma muutus

Ruumi sondid Mariner, nad näitavad 1950. aastate lõpus alanud kosmoseaega, mis võimaldas otseselt visualiseerida ja uurida päikesesüsteemis olevaid planetaarseid ja kuuepindu; seega heidetakse päikesesüsteemis ära mitmerakuliste ja kergesti äratuntavate maaväliste eluvormide väited.

1964. aastal NASA missioon Mariner 4, Ta saatis esimesed lähedased pildid Marsi pinnast, näidates põhiliselt kõrbe planeeti.

Järgmised missioonid, mis saadeti Marsile ja välistele planeetidele, võimaldasid siiski üksikasjalikult vaadata neid organeid ja nende kuuid ning eriti Marsi puhul nende varajase ajaloo osalist mõistmist..

Erinevates maavälistes stsenaariumides leidsid teadlased selliseid keskkondi, mis ei erinenud Maal asustatud keskkonnast.

Nende esimese kosmose missiooni kõige olulisem järeldus oli keemiliste ja bioloogiliste tõendite spekulatiivsete eelduste asendamine, mis võimaldab uurida ja analüüsida objektiivselt.

Kas Marsil on elu? Missioon Viking

Esiteks, missioonide tulemused Mariner toetama hüpoteesi, et Marsil ei ole elu. Siiski peame arvestama, et ta otsis makroskoopilist elu. Hilisemad missioonid on seadnud kahtluse alla mikroskoopilise elu puudumise.

Näiteks kolmest katsest, mille eesmärk on tuvastada elu saatmine, mis on tehtud missiooni maapealse sondi poolt Viking, kaks andsid positiivseid tulemusi ja üks negatiivne.

Sellele vaatamata on enamik teadlasi kaasatud sondi katsetesse Viking on nõus, et Marsil ei ole tõendeid bakterite elu kohta ja tulemused on ametlikult ebatõenäolised.

Missioonid Beagle 2, Mars Polar Lander

Pärast vastuolulisi tulemusi, mida missioonid viskasid Viking, Euroopa Kosmoseagentuur (ESA) käivitas missiooni 2003. aastal Mars Express, spetsiaalselt eksobioloogiliste ja geokeemiliste uuringute jaoks.

See missioon hõlmas sondi, mida kutsuti Beagle 2 (homonüümne laeva, kus Charles Darwin sõitis), mis on ette nähtud elu märgi otsimiseks Marsi madalal pinnal.

See sond kaotas kahjuks kontakti Maaga ja ei suutnud oma missiooni rahuldavalt arendada. Sarnane saatus oli NASA sondil.Mars Polar Lander"1999.

Missioon Phoenix

Pärast neid ebaõnnestunud katseid 2008. aasta mais, missioon Phoenix NASA-lt tuli Marsile, saavutades erakordseid tulemusi vaid 5 kuu jooksul. Selle peamised teadusuuringute eesmärgid olid eksobioloogilised, klimaatilised ja geoloogilised.

See sond võib näidata, et on olemas:

• Lumi Marsi atmosfääris.
• Vesi jäägi kujul selle planeedi ülemise kihi all.
• Põhilised mullad, mille pH on vahemikus 8–9 (vähemalt laskumiskoha lähedal).
• Vedel vesi Marsi pinnal minevikus

Marsi uurimine jätkub

Marsi uurimine jätkub tänapäeval kõrgtehnoloogiliste robotite abil. Eesti missioonid Rovers (MER-A ja MER-B) on andnud muljetavaldavaid tõendeid, et Marsil on veetegevus.

Näiteks on leitud tõendeid magevee olemasolu, keedetud vedrude, tiheda atmosfääri ja aktiivse veetsükli kohta.

Marsil on saadud tõendeid selle kohta, et mõned kivimid on valatud vedeliku, nagu Jarosite, juuresolekul, mille avastas. Rover MER-B (Võimalus), mis tegutses aastatel 2004–2018.

The Rover MER-A (Uudishimu) on mõõdnud metaani hooajalisi kõikumisi, mis on alati olnud seotud bioloogilise aktiivsusega (andmed avaldati 2018. aastal ajakirjas Science). Samuti on leitud orgaanilisi molekule nagu tiofeen, benseen, tolueen, propaan ja butaan.

Marsil oli vett

Kuigi Marsi pind on praegu ebameeldiv, on selgeid tõendeid selle kohta, et kaugel minevikus võimaldas Marsi kliima pinnale koguneda vedelat vett, mis on eluks vajalik koostisosa..

Andmed Rover MER-A (Uudishimu), näitavad, et miljardid aastad tagasi, Gale'i kraateri järv, sisaldas kõiki eluks vajalikke koostisosi, sealhulgas keemilisi komponente ja energiaallikaid..

Marsi meteoriidid

Mõned teadlased leiavad Marsi meteoriite kui planeedi kohta häid teabeallikaid, märkides, et need sisaldavad looduslikke orgaanilisi molekule ja isegi bakterite mikrofossiile. Need lähenemisviisid on teadusliku arutelu teema.

Need Marsi meteoriidid on väga väikesed ja esindavad ainult neid proove, mida saab otse punast planeedilt analüüsida.

Panspermia, meteoriidid ja komeedid

Üks hüpoteese, mis soosib meteoriitide (ja ka komeete) uurimist, on kutsutud panspermiaks. See seisneb eelduses, et minevikus toimus Maa koloniseerimine nende meteoriidide sees olevate mikroorganismide poolt..

Täna on ka hüpoteese, mis kinnitavad, et maa vesi tuli komeetidest, mis pommitasid meie planeedi minevikus. Lisaks arvatakse, et need komeedid võisid kaasa tuua primaarseid molekule, mis võimaldasid elus või isegi nende sees juba elus elu areneda..

Hiljuti, 2017. aasta septembris, on Euroopa Kosmoseagentuur (ESA) edukalt lõpetanud missiooni Rosett, See missioon hõlmas komeetide uurimist 67P / Churyumov-Gerasimenko sondiga Philae see jõudis ja orbiteeris ning seejärel laskus. Selle missiooni tulemused on veel uurimisel.

Astrobioloogia tähtsus

Fermi paradoks

Võib öelda, et algne küsimus, mis motiveerib Aastrobioloogia uurimist, on: Kas me oleme üksi universumis??

Ainult Linnutee all on sadu miljardeid tärnisüsteeme. See asjaolu koos universumi vanusega viib meid mõtlema, et elu peaks olema meie galaktikas levinud nähtus.

Selle teema kohta on Nobeli preemiaga võitnud füüsiku Enrico Fermi küsimus kuulus: "Kus nad kõik on?", Mida ta lõunasöögi kontekstis sõnastas, kus arutati seda, et galaktika peaks olema täis. elu.

Küsimus tõi kaasa paradoksi, mis kannab tema nime ja mis on sõnastatud järgmiselt:

"Usk, et universum sisaldab paljusid tehnoloogiliselt arenenud tsivilisatsioone koos meie nägemust toetavate vaatluslike tõendite puudumisega, on vastuoluline."

SETI programm ja maavälise luure otsimine

Võimalik vastus Fermi paradoksile võiks olla see, et tsivilisatsioonid, mida me mõtleme, tegelikult, kui nad seal on, kuid me ei ole neid otsinud.

1960. aastal alustasid Frank Drake ja teised astronoomid maavälise luure otsingu programmi (SETI)..

See programm on teinud ühiseid jõupingutusi NASAga, otsides maavälise elu märke, nagu raadiosignaalid ja mikrolaineahjud. Küsimused selle kohta, kuidas ja kust neid signaale otsida, on viinud paljude teadusharude suurte edusammudeni.

1993. aastal tühistas USA Kongress NASA-le selle eesmärgi, mis oli tingitud väärarusaamadest selle kohta, mida tähendab otsing. Tänapäeval rahastatakse SETI projekti erasektori vahenditest.

SETI projekt on isegi toonud kaasa Hollywoodi filme, näiteks Kontakt, peaosas näitleja Jodie Foster ja inspireeritud maailmakuulsate astronoom Carl Sagani homonüümsest romaanist.

Drake'i võrrand

Frank Drake on hinnanud suhtlusvõimega tsivilisatsioonide arvu oma nime kandva väljendiga:

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

Kui N tähistab tsivilisatsioonide arvu, millel on võime suhelda Maaga ja mida väljendatakse muude muutujate funktsioonina, näiteks:

• R *: meie päikese sarnane tähtkuju
• f_lk: nende tähtsüsteemide osa planeetidega
• n_e: planeedisüsteemiga sarnane Maa sarnane planeetide arv
• f_l: osa planeetidest, kus elu areneb
• f_i: see osa, milles luure tekib
• f_c: kommuuniliselt sobivate planeetide osa
• L: nende tsivilisatsioonide "elu" ootused.

Drake sõnastas selle võrrandi probleemi "suuruse" vahendina, selle asemel et teha konkreetseid hinnanguid, sest paljud selle mõisted on äärmiselt raske hinnata. Siiski on üksmeel selles, et arv, mis kipub visata, on suur.

Uued stsenaariumid

Peaksime märkima, et Drake'i võrrandi koostamisel oli väga vähe tõendeid planeetide ja kuude kohta väljaspool meie päikesesüsteemi (eksoplanetid). 1990. aastate kümnendil ilmusid esimesed eksoplanetid.

Näiteks missioon Kepler avastas 3538 eksoplanetide kandidaati, millest vähemalt 1000 loetakse vaadeldava süsteemi "elamiskõlblikesse tsoonidesse" (kaugus, mis võimaldab vedeliku olemasolu).

Astrobioloogia ja Maa otsade uurimine

Astrobioloogia üks eeliseid on see, et see on osaliselt inspireerinud soovi uurida meie enda planeeti. See on lootus mõista analoogia alusel elu toimimist teistes stsenaariumides.

Näiteks hüdrotermiliste allikate uurimine ookeani voodis on võimaldanud meil esimest korda jälgida fotosünteesiga mitteseotud elu. See tähendab, et need uuringud näitasid meile, et võib olla süsteeme, kus elu ei sõltu päikesevalgusest, mida alati peeti hädavajalikuks nõudeks..

See võimaldab meil eeldada elu stsenaariume planeedidel, kus on võimalik saada vedelat vett, kuid paksude jääkihtide all, mis takistaks valguse saabumist organismidele.

Teine näide on Antarktika kuivade orgude uurimine. Seal säilisid fotosünteetilised bakterid, mis on varjatud kivide sees (endoliitsed bakterid).

Sel juhul on kivim nii tugi kui ka kaitse selle koha ebasoodsate tingimuste eest. Seda strateegiat on avastatud ka soola korterites ja kuumaveeallikates.

Astrobioloogia perspektiivid

Teaduslik otsing maavälise elu kohta pole siiani olnud edukas. Kuid see muutub üha keerukamaks, kuna astrobioloogilised uuringud annavad uusi teadmisi. Astrobioloogilise uuringu järgmise kümnendi tunnistajaks on:

• Suuremad jõupingutused Marsi ja Jupiteri ja Saturni jäiste kuude uurimiseks.
• Enneolematu võime jälgida ja analüüsida ekstrasolaarseid planeete.
• Suurem potentsiaal lihtsamate eluvormide kujundamiseks ja uurimiseks laboris.

Kõik need edusammud suurendavad kahtlemata meie tõenäosust leida Maa peale sarnased planeedid. Aga võib-olla ei ole maaväline elu olemas või see on kogu galaktikas nii hajutatud, et meil peaaegu puudub võimalus seda leida.

Isegi kui see viimane stsenaarium on tõsi, laieneb astrobioloogia uurimine üha enam meie elu perspektiivi Maal ja selle kohale universumis.

Viited

1. Chela-Flores, J. (1985). Evolutsioon kui kollektiivne nähtus. 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). Marsil Gale'i kraateris säilinud 3 miljardi-aastases mudakivis säilitatud orgaaniline aine. Science, 360 (6393), 1096-1101. doi: 10.1126 / science.aas9185
3. Goldman, A. D. (2015). Astrobioloogia: ülevaade. In: Kolb, Vera (eds). ASTROBIOLOOGIA: Evolutsiooniline lähenemine CRC Press
4. Goordial, J., Davila, A., Lacelle, D., Pollard, W., Marinova, M., Greer, C. W., ... Whyte, L. G. (2016). Antarktika ülemise kuiva oru igikeltsas asuva mikrobiaalse elu külma kuivade piiride lähedal. ISME Teataja, 10 (7), 1613-1624. doi: 10.1038 / ismej.2015.239
5. Krasnopolsky, V. A. (2006). Mõned probleemid, mis on seotud metaani päritoluga Marsil. Icarus, 180 (2), 359-367. doi: 10.1016 / j.icarus 2005.10.015
6. LEVIN, G. V., & STRAAT, P. A. (1976). Viking Labeled Release Biology Experiment: vahepealsed tulemused. Science, 194 (4271), 1322-1329. doi: 10.1126 / science.194.4271.1322
7. Ten Kate, I. L. (2018). Orgaanilised molekulid Marsil. 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). Metaani atmosfääris on metaani tausttasemed tugevad hooajalised erinevused. 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). Marsi vee-jää pilved ja sademed. Science, 325 (5936), 68-70. doi: 10.1126 / teadus.1172344