Astrobiologian historia, tutkimuksen kohde ja merkitys

astrobiologia tai eksobiologia Se on biologian haara, joka käsittelee elämän alkuperää, jakautumista ja dynamiikkaa sekä planeettamme että koko maailmankaikkeuden yhteydessä. Voisimme sanoa, että astrobiologia on tieteenä maailmankaikkeus, mitä biologia maapallolla on.

Astrobiologian laaja-alaisen toiminnan vuoksi siihen liittyy muita tieteitä: fysiikka, kemia, tähtitiede, molekyylibiologia, biofysiikka, biokemia, kosmologia, geologia, matematiikka, tietojenkäsittelytiede, sosiologia, antropologia, arkeologia..

Astrobiologia hahmottaa elämän ilmiöksi, joka voisi olla "universaali". Se käsittelee niiden yhteyksiä tai mahdollisia skenaarioita; vaatimukset ja vähimmäisolosuhteet; prosessit; sen laajoja prosesseja; muiden aiheiden joukossa. Se ei rajoitu älykkääseen elämään, vaan se tutkii mahdollisen elämäntyypin.

indeksi

• 1 Astrobiologian historia
  • 1.1 Aristotelais-visio
  • 1.2 Kopernican visio
  • 1.3 Ensimmäiset ajatukset maapallon ulkopuolisesta elämästä
• 2 Astrobiologian tutkimuksen kohde
• 3 Mars tutkimusmallina ja avaruustutkimuksena
  • 3.1 Mariner-tehtävät ja paradigmanvaihto
  • 3.2 Onko Marsissa elämää? Viking-missio
  • 3.3 Tehtävät Beagle 2, Mars Polar Lander
  • 3.4 Mission Phoenix
  • 3.5 Marsin etsintä jatkuu
  • 3.6 Marsissa oli vettä
  • 3.7 Marsin meteoritit
  • 3.8 Panspermia, meteoriitit ja komeetat
• 4 Astrobiologian merkitys
  • 4.1 Fermin paradoksi
  • 4.2 SETI-ohjelma ja maapallon ulkopuolisen älykkyyden etsiminen
  • 4.3 Draken yhtälö
  • 4.4 Uudet skenaariot
• 5 Astrobiologia ja maapallon päiden etsintä
• 6 Astrobiologian näkökulmat
• 7 Viitteet

Astrobiologian historia

Tarina astrobiology ehkä juontaa alkunsa ihmiskunnan lajina ja sen kyky kyseenalaistaa kosmoksen ja elämää maapallolla. Siksi ensimmäinen visioita ja selvitykset ovat vielä nykyäänkin läsnä myyttejä monien kansojen syntyy.

Aristotelainen visio

Aristoteleen näkemys katsoi Auringon, kuun ja muiden planeettojen ja tähtien, kuten täydellinen pallot kiertävä, joten samankeskisiä ympyröitä ympärillämme.

Tämä visio muodosti maailmankaikkeuden geokeskisen mallin ja oli käsitys, joka merkitsi ihmiskuntaa keskiajalla. Todennäköisesti ei olisi voinut olla tuolloin järkevää, kysymys "asukkaiden" olemassaolosta planeettamme ulkopuolella.

Copernican visio

Keskiajalla Nicolaus Copernicus ehdotti heliosentristä malliaan, joka asetti maapallon yhdeksi planeetaksi, joka pyörii auringon ympäri.

Tämä lähestymistapa syvästi vaikutti niin kuin ne näyttävät muuhun maailmankaikkeuden ja edes katsomaan itse, koska teimme paikassa, joka ehkä ei ollut niin "erityinen" kuin luulimme. mahdollisuus olemassa muita planeettoja sama kuin meidän sitten avattu ja siten eri elämää, että tiedämme.

Ensimmäiset ajatukset maapallon ulkopuolisesta elämästä

Ranskalainen kirjailija ja filosofi Bernard le Bovier de Fontenelle ehdotti jo 1700-luvun lopulla, että elämä voisi olla muilla planeetoilla.

1800-luvun puolivälissä monet tutkijat liittyivät siihen valaistus, he kirjoittivat maapallon ulkopuolisesta elämästä. Ajan tärkeimmät tähtitieteilijät, kuten Wright, Kant, Lambert ja Herschel, olettivat, että planeetat, kuut ja jopa komeetat voisivat olla asuttuja..

Niinpä yhdeksästoista vuosisata alkoi suurimmalla osalla tutkijoista, filosofeista ja akateemisista teologeista, jakoi uskomuksen maapallon ulkopuolisen elämän olemassaolosta lähes kaikissa planeetoissa. Tätä pidettiin tuolloin vankana oletuksena, joka perustuu kasvavaan tieteelliseen ymmärrykseen kosmosta.

Aurinkokunnan taivaankappaleiden väliset ylivoimaiset erot (niiden kemiallisen koostumuksen, ilmakehän, painovoiman, valon ja lämmön suhteen) jätettiin huomiotta.

Kuitenkin, kun teleskooppien voima lisääntyi ja spektroskopian myötä tähtitieteilijät voisivat alkaa ymmärtää läheisten planeettakulttuurien kemian. Siten voitaisiin sulkea pois, että lähistöllä olevat planeetat asuivat maanpinnan kaltaisilla organismeilla.

Astrobiologian tutkimuksen kohde

Astrobiologia keskittyy seuraavien perusasioiden tutkimukseen:

• Mikä on elämä?
• Miten maapallon elämä syntyi?
• Miten elämä kehittyy ja kehittyy?
• Onko elämää muualla maailmassa?
• Mikä on elämän tulevaisuus maapallolla ja muualla maailmassa, jos sellainen on?

Näistä kysymyksistä syntyy monia muita, jotka liittyvät astrobiologian tutkimuksen kohteeseen.

Mars opiskelumallina ja avaruuden etsinnässä

Punainen planeetta, Mars, on ollut viimeinen bastioni maapallon ulkopuolisista elämänolosuhteista aurinkokunnan sisällä. Ajatus elämän olemassaolosta tällä planeetalla tuli aluksi 1800-luvun lopun ja kahdennenkymmenennen vuosisadan astronomien havainnoista.

Nämä väittivät, että Marsin pinnalla olevat merkit olivat todella älykkäiden organismien väestön rakentamia kanavia. Näitä kuvioita pidetään nyt tuulen tuotteina.

Tehtävät merimies ja paradigman muutos

Avaruusanturit merimies, ne näyttävät esimerkkinä 1950-luvun lopulla alkaneen avaruusajan, jolloin voimme visualisoida ja tutkia suoraan planeetan ja kuun pinnat aurinkokunnan sisällä; näin hylätään monisoluisten ja helposti tunnistettavien maapallon ulkopuolisten elämänmuotojen lausunnot aurinkokunnassa.

Vuonna 1964 NASAn tehtävä Mariner 4, Hän lähetti ensimmäiset lähikuvat Marsin pinnasta, jossa oli pohjimmiltaan aavikolla planeetta.

Marsiin ja ulkoisiin planeettoihin lähetetyt myöhemmät tehtävät mahdollistivat kuitenkin yksityiskohtaisen kuvan näistä elimistä ja niiden kuuistä ja erityisesti Marsin tapauksessa osittain ymmärryksestä heidän varhaishistoriaansa.

Erilaisissa maaseudun ulkopuolisissa skenaarioissa tutkijat löysivät ympäristöjä, jotka eivät olleet erilaiset kuin maapallolla asuneet ympäristö.

Näiden ensimmäisten avaruusoperaatioiden tärkein johtopäätös oli kemiallisten ja biologisten todisteiden spekulatiivisten oletusten korvaaminen, joka mahdollistaa tutkinnan ja analysoinnin objektiivisesti.

Onko Marsissa elämää? Tehtävä viikinki

Ensinnäkin edustustojen tulokset merimies kannattaa hypoteesia siitä, että elämää ei ole olemassa Marsissa. Meidän on kuitenkin otettava huomioon, että se etsii makroskooppista elämää. Myöhemmät tehtävät ovat kyseenalaistaneet mikroskooppisen elämän puuttumisen.

Esimerkiksi kolmesta kokeesta, joiden tarkoituksena on havaita tehtävän maapallon koetin, on tarkoitus havaita elämä viikinki, kaksi tuotti positiivisia tuloksia ja yksi negatiivinen.

Tästä huolimatta useimmat tutkijat osallistuivat koettimiin viikinki ovat samaa mieltä siitä, että Marsissa ei ole todisteita bakteerien elämästä, ja tulokset ovat virallisesti epävarmoja.

virkamatkat Beagle 2, Mars Polar Lander

Tehtävien aiheuttamien kiistanalaisten tulosten jälkeen viikinki, Euroopan avaruusjärjestö (ESA) käynnisti operaation vuonna 2003 Mars Express, erityisesti eksobiologisia ja geokemiallisia tutkimuksia varten.

Tämä tehtävä sisälsi koettimen, jota kutsuttiin Beagle 2 (samanlainen kuin laivasto, jossa Charles Darwin matkusti), suunniteltu etsimään merkkejä Marsin matalasta pinnasta.

Tämä koetin menetti valitettavasti yhteyden maapalloon ja ei voinut kehittää tehtävänsä tyydyttävästi. Samanlainen kohtalo oli NASA-koetin "Mars Polar Lander"Vuonna 1999.

tehtävä feeniks

Näiden epäonnistuneiden yritysmatkojen jälkeen toukokuussa 2008 tehtiin tehtävä feeniks NASAsta tuli Marsiin, joka sai poikkeuksellisia tuloksia vain 5 kuukauden kuluttua. Tutkimuksen päätavoitteet olivat eksobiologiset, ilmastolliset ja geologiset.

Tämä koetin voi osoittaa, että:

• Lumi Marsin tunnelmassa.
• Vesi jään muodossa tämän planeetan yläkerrosten alla.
• Perusmaat, joiden pH on välillä 8–9 (ainakin lähellä laskeutumista).
• Nestemäinen vesi Marsin pinnalla aiemmin

Marsin etsintä jatkuu

Marsin etsintä jatkuu tänään, korkean teknologian robottivälineillä. EU: n tehtävät Rovers (MER-A ja MER-B) ovat antaneet vaikuttavia todisteita siitä, että Marsissa on vesiaktiivisuutta.

Esimerkiksi todisteita makean veden olemassaolosta, kiehuvista jousista, tiheästä ilmakehästä ja aktiivisesta vesisyklistä on löydetty.

Marsilla on saatu näyttöä siitä, että jotkut kivet on valettu nestemäisen veden, kuten Jarositen, läsnä ollessa. Rover MER-B (tilaisuus), joka toimi vuodesta 2004 vuoteen 2018.

Rover MER-A (uteliaisuus), on mitannut metaanin kausivaihteluja, jotka ovat aina olleet yhteydessä biologiseen aktiivisuuteen (tiedot julkaistiin vuonna 2018 lehdessä Science). Se on myös löytänyt orgaanisia molekyylejä, kuten tiofeeniä, bentseeniä, tolueenia, propaania ja butaania.

Marsissa oli vettä

Vaikka Marsin pinta on tällä hetkellä epämiellyttävä, on selvää näyttöä siitä, että kaukaisella menneisyydellä Marsin ilmasto sallii nestemäisen veden, joka on olennainen osa elämää, kuten me tiedämme, kerääntyä pinnalle..

Tiedot Rover MER-A (uteliaisuus) Osoittavat, että tuhansia miljoonia vuosia sitten, järven sisällä kraatteri Gale, sisälsi kaikki ainekset välttämätöntä elämän, kuten kemikaaleja ja energialähteiden.

Marsin meteoriitit

Jotkut tutkijat pitävät Marsin meteoriitit yhtä hyvä tietolähteitä planeetalla saavuttaen väittävät, että on olemassa luonnollisia orgaanisia molekyylejä ja jopa microfossils bakteerien niistä. Nämä lähestymistavat ovat tieteellisen keskustelun aihe.

Nämä Marsin meteoriitit ovat hyvin niukat ja edustavat vain näytteitä, jotka voidaan analysoida suoraan punaiselta planeetalta.

Panspermia, meteoriitit ja komeetat

Yksi hypoteeseista, jotka suosivat meteoriittien (ja myös komeettojen) tutkimusta, on kutsuttu panspermialle. Tämä koostuu olettamuksesta, että aikaisemmin maapallon kolonisaatio tapahtui mikro-organismeilla, jotka tulivat näihin meteoriiteihin.

Nykyään on olemassa myös hypoteeseja, joissa todetaan, että maa-vesi tuli komeeteista, jotka pommittivat planeettamme aiemmin. Lisäksi uskotaan, että nämä komeetat ovat saattaneet tuoda mukanaan primaarisia molekyylejä, jotka mahdollistivat elämän kehittymisen tai jopa jo kehittyneen elämän niiden sisällä.

Viime aikoina syyskuussa 2017 Euroopan avaruusjärjestö (ESA) on onnistunut suorittamaan operaation Rosseta, Tämä tehtävä koostui komeetan tutkimisesta 67P / Churyumov-Gerasimenko koettimen kanssa Philae joka saavutti ja kierteli ja laskeutui sitten. Tämän operaation tulokset ovat vielä tutkittavana.

Astrobiologian merkitys

Fermin paradoksi

Voidaan sanoa, että alkuperäinen kysymys, joka motivoi Aastrobiologian tutkimusta, on: Onko me yksin maailmankaikkeudessa??

Vain Linnunradassa on satoja miljardeja tähtijärjestelmiä. Tämä tosiasia yhdistettynä maailmankaikkeuden ikään johtaa meidät ajattelemaan, että elämä olisi yleinen ilmiö galaksissamme.

Tämän aiheen ympärillä Nobelin palkinnon saaneen fyysikon Enrico Fermin esittämä kysymys on kuuluisa: "Missä ne ovat kaikki?", Jonka hän muotoili lounaan yhteydessä, jossa keskusteltiin siitä, että galaksi olisi täytettävä. elämän.

Kysymys johti siihen, että paradoksi, joka kantaa hänen nimensä ja joka ilmaistaan ​​seuraavalla tavalla:

"Usko siihen, että maailmankaikkeus sisältää monia teknisesti edistyneitä sivilisaatioita, ja se, että meillä ei ole havainnollista näyttöä tämän näkemyksen tueksi, on epäjohdonmukainen."

SETI-ohjelma ja maapallon ulkopuolisen älykkyyden etsiminen

Mahdollinen vastaus Fermin paradoksiin voisi olla se, että sivilisaatioita, joista ajattelemme, todella, jos he ovat siellä, mutta emme ole etsineet niitä.

Vuonna 1960 Frank Drake ja muut tähtitieteilijät aloittivat maapallon ulkopuolisen älykkyyden etsintäohjelman (SETI)..

Tämä ohjelma on tehnyt yhteisiä ponnisteluja NASAn kanssa etsittäessä maapallon ulkopuolisen elämän merkkejä, kuten radiosignaaleja ja mikroaaltoja. Kysymykset siitä, miten ja mistä etsiä näitä signaaleja, ovat johtaneet suuriin edistysaskeleisiin monilla tieteenaloilla.

Vuonna 1993 Yhdysvaltain kongressi peruutti NASA: n rahoituksen tähän tarkoitukseen väärinkäsitysten vuoksi siitä, mitä merkitsee haku. Nykyään SETI-hanketta rahoitetaan yksityisillä varoilla.

SETI-hanke on jopa aiheuttanut Hollywood-elokuvia, kuten kosketus, pääosissa näyttelijä Jodie Foster ja innoittamana maailmankuulun tähtitieteilijän Carl Saganin kirjoittamasta homonyymisestä romaanista.

Draken yhtälö

Frank Drake on arvioinut kommunikaatiokyvyn omaavien sivilisaatioiden lukumäärän nimensä sisältävällä ilmaisulla:

N = R * x f_p x n_ja x f_l x f_minä x f_C x L

Jos N edustaa sellaisten sivilisaatioiden lukumäärää, joiden kyky kommunikoida maan kanssa ja ilmaistaan ​​muiden muuttujien funktiona, kuten:

• R *: tähtien muodostumisnopeus, joka on samanlainen kuin aurinkomme
• F_p: näiden tähtijärjestelmien osuus planeeteilla
• n_ja: planeettajärjestelmän kaltaisten maapallon kaltaisten planeettojen määrä
• F_l: osa planeeteista, joissa elämä kehittyy
• F_minä: murto, jossa älykkyyttä ilmenee
• F_C: kommunikaatiokelpoisten planeettojen osuus
• L: näiden sivilisaatioiden "elämän" odotukset.

Drake muotoili tämän yhtälön ongelmaksi "koon" ongelmana sen sijaan, että se olisi elementti konkreettisten arvioiden tekemiseen, koska monet sen ehdoista ovat erittäin vaikeasti arvioitavia. On kuitenkin yksimielisyys siitä, että määrä, joka yleensä heittää, on suuri.

Uudet skenaariot

On syytä huomata, että kun Drake-yhtälö muotoiltiin, aurinkokuntamme ulkopuolella (eksoplanetit) oli hyvin vähän todisteita planeetoista ja kuuistä. Ensimmäiset todisteet eksoplaneteista ilmestyivät 1990-luvun vuosikymmenellä.

Esimerkiksi tehtävä Kepler havaitsi 3538 ehdokasta eksoplaneteille, joista vähintään 1000 katsotaan kuuluvan tarkasteltavan järjestelmän "asuttavaan vyöhykkeeseen" (etäisyys, joka mahdollistaa nestemäisen veden olemassaolon).

Astrobiologia ja maapallon päiden etsintä

Yksi astrobiologian ansioista on se, että se on innoittanut osittain halua tutkia omaa planeettamme. Tämä toivoo ymmärrystä analogisesti elämän muissa tilanteissa.

Esimerkiksi hydrotermisten lähteiden tutkiminen merenpohjassa on antanut meille mahdollisuuden tarkkailla ensimmäistä kertaa elämää, joka ei liity fotosynteesiin. Toisin sanoen nämä tutkimukset osoittivat meille, että voi olla sellaisia ​​järjestelmiä, joissa elämä ei ole riippuvainen auringonvalosta, jota oli aina pidetty välttämättömänä vaatimuksena..

Tämä antaa meille mahdollisuuden ajatella mahdollisia skenaarioita elämälle planeeteilla, joilla voidaan saada nestemäistä vettä, mutta paksujen jääkerrosten alla, mikä estäisi valon saapumisen organismeihin.

Toinen esimerkki on Antarktiksen kuivien laaksojen tutkimus. Siellä säilyi fotosynteettisiä bakteereja, jotka on suojattu kivien sisällä (endoliittiset bakteerit).

Tällöin kallio toimii sekä tukena että suojana paikan haitallisilta olosuhteilta. Tämä strategia on havaittu myös suolahuoneissa ja kuumissa lähteissä.

Astrobiologian näkökulmat

Tieteellinen maaseudun elämän etsintä ei ole toistaiseksi onnistunut. Mutta se on kehittymässä, sillä astrobiologinen tutkimus tuottaa uutta tietoa. Seuraava astrobiologisen tutkimuksen vuosikymmen todistaa:

• Suurempia ponnisteluja Marsin ja Jupiterin ja Saturnuksen jäisten kuun tutkimiseksi.
• Ennennäkemätön kyky tarkkailla ja analysoida ekstrasolaarisia planeettoja.
• Suuremmat mahdollisuudet suunnitella ja tutkia yksinkertaisempia elämänmuotoja laboratoriossa.

Kaikki nämä edistykset lisäävät epäilemättä todennäköisyyttä löytää elämää maapallon kaltaisilla planeetoilla. Mutta ehkä maapallon ulkopuolista elämää ei ole olemassa tai se on niin hajallaan koko galaksissa, että meillä ei ole melkein mahdollisuutta löytää sitä.

Vaikka tämä viimeinen skenaario onkin totta, astrobiologian tutkimus laajentaa yhä enemmän elämäämme maapallolla ja sen sijaa maailmankaikkeudessa.

viittaukset

1. Chela-Flores, J. (1985). Evoluutio kollektiivisena ilmiönä. 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). Orgaaninen aine, joka säilyy 3 miljardin vuoden ikäisissä mutakivissä, Gale-kraatterissa, Marsissa. Science, 360 (6393), 1096-1101. doi: 10.1126 / science.aas9185
3. Goldman, A. D. (2015). Astrobiologia: yleiskatsaus. Julkaisussa: Kolb, Vera (eds). ASTROBIOLOGIA: Evolutionary Approach CRC Press
4. Goordial, J., Davila, A., Lacelle, D., Pollard, W., Marinova, M., Greer, C. W., ... Whyte, L. G. (2016). Ylemmän kuivan laakson, Etelämantereen, ikivanhojen mikrobielämän kylmän kuivien rajojen lähellä. ISME-lehti, 10 (7), 1613-1624. doi: 10.1038 / ismej.2015.239
5. Krasnopolsky, V. A. (2006). Jotkut ongelmat liittyvät metaanin alkuperään Marsissa. 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 -kokeilu: Välitulokset. Science, 194 (4271), 1322-1329. doi: 10.1126 / science.194.4271.1322
7. Ten Kate, I. L. (2018). Orgaaniset molekyylit Marsissa. 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). Marsin ilmakehän metaanin taustataso vaihtelee voimakkaasti. 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). Marsin vesijään pilvet ja sademäärä. Science, 325 (5936), 68-70. doi: 10.1126 / science.1172344