História astrobiológie, predmet štúdia a význam

astrobiológia alebo exobiológia Je to odvetvie biológie, ktoré sa zaoberá pôvodom, distribúciou a dynamikou života v kontexte našej planéty aj celého vesmíru. Môžeme teda povedať, že ako veda, astrobiológia je pre vesmír, čo je biológia pre planétu Zem.

Vzhľadom k širokému spektru pôsobenia astrobiológie sa v nej ďalšie vedy zbiehajú: fyzika, chémia, astronómia, molekulárna biológia, biofyzika, biochémia, kozmológia, geológia, matematika, počítačová veda, sociológia, antropológia, archeológia, okrem iného..

Astrobiológia vníma život ako fenomén, ktorý by mohol byť "univerzálny". Zaoberá sa ich kontextmi alebo možnými scenármi; vaše požiadavky a vaše minimálne podmienky; príslušných procesov; jeho rozsiahle procesy; okrem iných tém. Nie je obmedzená na inteligentný život, ale skúma akýkoľvek možný typ života.

index

• 1 História astrobiológie
  • 1.1 Aristotelova vízia
  • 1.2 Kopernikova vízia
  • 1.3 Prvé myšlienky mimozemského života
• 2 Predmet štúdia astrobiológie
• 3 Mars ako študijný model a prieskum vesmíru
  • 3.1 Marinerove misie a zmena paradigmy
  • 3.2 Existuje život na Marse? Misia Vikingov
  • 3.3 Misie Beagle 2, Mars Polar Lander
  • 3.4 Misia Phoenix
  • 3.5 Pokračuje prieskum Marsu
  • 3.6 Na Marse bola voda
  • 3.7 meteority na Marse
  • 3.8 Panspermia, meteority a kométy
• 4 Význam astrobiológie
  • 4.1 Fermiho paradox
  • 4.2 Program SETI a hľadanie mimozemskej inteligencie
  • 4.3 Rovnica Drake
  • 4.4 Nové scenáre
• 5 Astrobiológia a skúmanie koncov Zeme
• 6 Perspektívy astrobiológie
• 7 Referencie

História astrobiológie

História astrobiológie sa môže vrátiť do počiatkov ľudstva ako druhu a jeho schopnosti spochybňovať vesmír a život na našej planéte. Odtiaľ sa objavujú prvé vízie a vysvetlenia, ktoré sú dodnes prítomné v mýtoch mnohých národov.

Aristotelova vízia

Aristotelovská vízia považovala Slnko, Mesiac, zvyšok planét a hviezd za dokonalé sféry, ktoré nás obiehali, takže okolo nás tvorili sústredné kruhy.

Táto vízia predstavovala geocentrický model vesmíru a bola koncepciou, ktorá v stredoveku poznačila ľudstvo. Pravdepodobne nemohol dať zmysel v tej dobe, otázka existencie "obyvateľov" mimo našej planéty.

Kopernikova vízia

V stredoveku Nicolaus Copernicus navrhol svoj heliocentrický model, ktorý umiestnil Zem ako ďalšiu planétu, ktorá sa točila okolo Slnka.

Tento prístup hlboko ovplyvnil spôsob, akým sa pozeráme na zvyšok vesmíru a dokonca sa na seba pozeráme, pretože nás to umiestnilo na miesto, ktoré možno nie je ako „zvláštne“, ako sme si mysleli. To potom otvorilo možnosť existencie iných planét podobných našim a, s tým, života odlišného od toho, ktorý poznáme.

Prvé myšlienky mimozemského života

Francúzsky spisovateľ a filozof Bernard le Bovier de Fontenelle na konci 17. storočia už naznačil, že život môže existovať aj na iných planétach..

V polovici osemnásteho storočia sa mnohí učenci zaoberali osvetlenie, písali o mimozemskom živote. Dokonca aj vedúci astronómovia tej doby, ako napríklad Wright, Kant, Lambert a Herschel, predpokladali, že môžu byť obývané planéty, mesiace a dokonca aj kométy..

Devätnáste storočie tak začalo s väčšinou vedcov, filozofov a akademických teológov, ktorí zdieľali presvedčenie o existencii mimozemského života na takmer všetkých planétach. Toto bolo v tom čase považované za solídny predpoklad založený na rastúcom vedeckom chápaní vesmíru.

Ohromné ​​rozdiely medzi nebeskými telesami slnečnej sústavy (s ohľadom na ich chemické zloženie, atmosféru, gravitáciu, svetlo a teplo) boli ignorované.

Avšak s rastúcou silou teleskopov as nástupom spektroskopie mohli astronómovia začať chápať chémiu okolitých planetárnych atmosfér. Preto bolo možné vylúčiť, že blízke planéty boli obývané organizmami podobnými pozemským.

Predmet štúdia astrobiológie

Astrobiológia sa zameriava na štúdium nasledujúcich základných otázok:

• Čo je život?
• Ako vznikol život na Zemi?
• Ako sa vyvíja a vyvíja život?
• Existuje život inde vo vesmíre?
• Aká je budúcnosť života na Zemi a na iných miestach vo vesmíre, ak existuje?

Z týchto otázok vznikajú mnohé ďalšie, ktoré súvisia s predmetom štúdia astrobiológie.

Mars ako študijný model a prieskum vesmíru

Červená planéta, Mars, bola poslednou baštou hypotéz mimozemského života v slnečnej sústave. Myšlienka existencie života na tejto planéte, spočiatku pochádzala z pozorovaní astronómov z konca devätnásteho a začiatku dvadsiateho storočia..

Tieto tvrdili, že známky na povrchu Marsu boli vlastne kanály vybudované populáciou inteligentných organizmov. Tieto vzory sú teraz považované za produkt vetra.

Misie námorník a posun paradigmy

Priestorové sondy námorník, ilustrujú vesmírny vek, ktorý sa začal koncom 50. rokov 20. storočia, čo nám umožnilo priamo vizualizovať a skúmať planétne a mesačné povrchy v slnečnej sústave; odhodenie tvrdení viacbunkových a ľahko rozpoznateľných mimozemských foriem života v slnečnej sústave.

V roku 1964 poslaním NASA Mariner 4, Poslal prvé blízke obrázky z povrchu Marsu, ukazujúce v podstate púštnu planétu.

Následné misie zaslané na Mars a na vonkajšie planéty umožnili detailný pohľad na tieto orgány a ich mesiace a najmä v prípade Marsu, čiastočné pochopenie ich ranej histórie..

V rôznych mimozemských scenároch vedci zistili, že prostredie nie je nepodobné prostrediu obývanému na Zemi.

Najdôležitejším záverom týchto prvých vesmírnych misií bola náhrada špekulatívnych predpokladov pre chemické a biologické dôkazy, ktoré umožňujú objektívne študovať a analyzovať..

Je na Marse život? Misia viking

V prvom rade výsledky misií námorník podporovať hypotézu neexistencie života na Marse. Musíme však zvážiť, že hľadala makroskopický život. Neskoršie misie spochybnili absenciu mikroskopického života.

Napríklad z troch experimentov určených na detekciu života, ktoré urobila pozemská sonda misie viking, dve priniesli pozitívne výsledky a jeden negatívny.

Napriek tomu väčšina vedcov zapojených do experimentov sondy viking Súhlasím s tým, že neexistuje žiadny dôkaz o bakteriálnom živote na Marse a výsledky sú oficiálne nepresvedčivé.

misie Beagle 2, Mars Polar Lander

Po kontroverzných výsledkoch hodených misiami viking, Európska vesmírna agentúra (ESA) spustila misiu v roku 2003 Mars Express, špeciálne navrhnuté pre exobiologické a geochemické štúdie.

Táto misia zahŕňala sondu Beagle 2 (homonymný s loďou, kde cestoval Charles Darwin), určený na hľadanie znakov života na plytkom povrchu Marsu.

Táto sonda bohužiaľ stratila kontakt so Zemou a nemohla uspokojivo rozvíjať svoje poslanie. Podobný osud mal sondu NASA "Mars Polar Lander"V roku 1999. \ T.

poslanie Fénix

Po týchto neúspešných pokusoch, v máji 2008, misie Fénix z NASA prišiel na Mars a získal mimoriadne výsledky za pouhých 5 mesiacov. Jeho hlavné výskumné ciele boli exobiologické, klimatické a geologické.

Táto sonda by mohla preukázať existenciu:

• Sneh v atmosfére Marsu.
• Voda vo forme ľadu pod hornými vrstvami tejto planéty.
• Základné pôdy s pH medzi 8 a 9 (aspoň v oblasti pri zostupe).
• Tekutá voda na povrchu Marsu v minulosti

Pokračuje prieskum Marsu

Skúmanie Marsu pokračuje aj dnes s high-tech robotickými nástrojmi. Úlohy Rovers (MER-A a MER-B) poskytli impozantný dôkaz, že na Marse bola aktivita vody.

Našli sa napríklad dôkazy o existencii sladkej vody, vriacich prameňov, hustej atmosféry a aktívneho vodného cyklu.

Na Marse boli získané dôkazy o tom, že niektoré horniny boli formované v prítomnosti tekutej vody, ako je napríklad Jarosit, zistený tulák MER-B (príležitosť), ktorá pôsobila od roku 2004 do roku 2018.

tulák MER-A (zvedavosť), meria sezónne výkyvy metánu, ktoré vždy súviseli s biologickou aktivitou (údaje publikované v roku 2018 v časopise Science). Tiež našiel organické molekuly, ako je tiofén, benzén, toluén, propán a bután.

Na Marse bola voda

Hoci povrch Marsu je v súčasnosti nehostinný, existujú jasné dôkazy o tom, že v dávnej minulosti umožnilo marťanské podnebie, aby sa kvapalná voda, základná zložka života, ako ju poznáme, akumulovala na povrchu..

Údaje tulák MER-A (zvedavosť), odhalili, že pred miliardami rokov, jazero v kráteri Gale, obsahovalo všetky potrebné suroviny pre život, vrátane chemických zložiek a zdrojov energie.

Marťanské meteority

Niektorí výskumníci považujú meteority na Marse za dobrý zdroj informácií o planéte, a to tak ďaleko, že uvádzajú, že obsahujú prirodzené organické molekuly a dokonca aj mikrofosílie baktérií. Tieto prístupy sú predmetom vedeckej diskusie.

Tieto meteority z Marsu sú veľmi zriedkavé a predstavujú jediné vzorky, ktoré možno analyzovať priamo z červenej planéty.

Panspermia, meteority a kométy

Jedna z hypotéz, ktorá uprednostňuje štúdium meteoritov (a tiež komét), sa nazýva panspermia. Ide o predpoklad, že v minulosti došlo k kolonizácii Zeme, mikroorganizmami, ktoré sa dostali do týchto meteoritov.

Dnes existujú aj hypotézy, ktoré hovoria, že pozemná voda pochádza z komét, ktoré v minulosti bombardovali našu planétu. Okrem toho sa verí, že tieto kométy mohli priniesť so sebou primárne molekuly, ktoré umožnili rozvoj života alebo dokonca už vyvinutého života v nich obsiahnutého..

Nedávno, v septembri 2017, Európska vesmírna agentúra (ESA) úspešne dokončila misiu Rosset, Táto misia spočívala v prieskume kométy 67P / Churyumov-Gerasimenko so sondou Philae ktorý dosiahol a obiehal a potom zostúpil. Výsledky tejto misie sa stále skúmajú.

Význam astrobiológie

Fermiho paradox

Dá sa povedať, že pôvodná otázka, ktorá motivuje štúdium Aastrobiológie je: Sme sami vo vesmíre??

Iba v Mliečnej dráhe sú stovky miliárd hviezdnych systémov. Táto skutočnosť spojená s vekom vesmíru nás vedie k myšlienke, že život by mal byť v našej galaxii bežným javom.

Okolo tejto témy je otázka, ktorú položil nositeľ Nobelovej ceny Enrico Fermi, známa: "Kde sú všetci?" života.

Táto otázka sa skončila tým, že vznikol paradox, ktorý nesie jeho meno a ktorý je vyjadrený nasledujúcim spôsobom:

"Viera, že vesmír obsahuje mnoho technologicky vyspelých civilizácií v kombinácii s naším nedostatkom pozorovacích dôkazov na podporu tejto vízie, je nekonzistentná."

Program SETI a hľadanie mimozemskej inteligencie

Možnou odpoveďou na Fermiho paradox by mohla byť skutočnosť, že civilizácie, o ktorých premýšľame, v skutočnosti, ak sú tam, ale nehľadali sme ich.

V roku 1960 začal Frank Drake a ďalší astronómovia vyhľadávací program mimozemskej inteligencie (SETI)..

Tento program vyvinul spoločné úsilie s NASA pri hľadaní znakov mimozemského života, ako sú rádiové signály a mikrovlny. Otázky, ako a kde hľadať tieto signály viedli k veľkým pokrokom v mnohých vedných odboroch.

V roku 1993 americký Kongres na tento účel zrušil financovanie pre NASA, ako výsledok nesprávnych predstáv o význame toho, čo vyhľadávanie znamená. Projekt SETI je v súčasnosti financovaný zo súkromných zdrojov.

Projekt SETI dokonca vyvolal hollywoodske filmy, ako napr kontakt, hlavná herečka Jodie Foster a inšpirovaná homonymným románom, ktorý napísal svetoznámy astronóm Carl Sagan.

Rovnica Drake

Frank Drake odhadol počet civilizácií s komunikačnou kapacitou, vyjadrením, ktoré nesie jeho meno:

N = R * xf_p x n_a x f_l x f_ja x f_C x L

Kde N predstavuje počet civilizácií so schopnosťou komunikovať so Zemou a vyjadruje sa ako funkcia iných premenných, ako sú:

• R *: miera vzniku hviezd podobná nášmu slnku
• F_p: zlomok týchto hviezdnych systémov s planétami
• n_a: počet planét podobných planétovému systému na Zemi
• F_l: zlomok uvedených planét, kde sa život vyvíja
• F_ja: zlomok, v ktorom sa objavuje inteligencia
• F_C: zlomok komunikačne vhodných planét
• L: očakávanie "života" týchto civilizácií.

Drake formuloval túto rovnicu ako nástroj „veľkosti“ problému, a nie ako prvok na konkrétne odhady, pretože mnohé z jeho pojmov je veľmi ťažké odhadnúť. Existuje však konsenzus, že počet, ktorý má tendenciu hádzať, je veľký.

Nové scenáre

Mali by sme poznamenať, že keď bola formulovaná Drakeova rovnica, bolo veľmi málo dôkazov o planétach a mesiacoch mimo našej slnečnej sústavy (exoplanety). V desaťročiach 90. rokov sa objavili prvé dôkazy o exoplanetoch.

Napríklad misia Kepler NASA zistilo 3538 kandidátov na exoplanety, z ktorých najmenej 1000 je považovaných za "obývateľnú zónu" uvažovaného systému (vzdialenosť, ktorá umožňuje existenciu kvapalnej vody).

Astrobiológia a skúmanie koncov Zeme

Jednou z predností astrobiológie je, že inšpirovala v dobrej časti túžbu preskúmať našu vlastnú planétu. To s nádejou na pochopenie analógie fungovania života v iných scenároch.

Napríklad štúdium hydrotermálnych zdrojov v oceánskom lôžku nám umožnilo prvýkrát pozorovať život, ktorý nie je spojený s fotosyntézou. To znamená, že tieto štúdie nám ukázali, že môžu existovať systémy, v ktorých život nezávisí od slnečného žiarenia, ktoré sa vždy považovalo za nevyhnutnú požiadavku..

To nám umožňuje predpokladať možné scenáre života na planétach, kde sa dá získať tekutá voda, ale pod silnými vrstvami ľadu, ktoré by zabránili príchodu svetla do organizmov..

Ďalším príkladom je štúdium suchých dolín Antarktídy. Tam prežili fotosyntetické baktérie, ktoré boli chránené v skalách (endolitické baktérie)..

V tomto prípade hornina slúži ako podpora a ochrana pred nepriaznivými podmienkami miesta. Táto stratégia bola zistená aj v soľných bytoch a horúcich prameňoch.

Perspektívy astrobiológie

Vedecké hľadanie mimozemského života doteraz nebolo úspešné. Ale je to stále sofistikovanejšie, pretože astrobiologický výskum prináša nové poznatky. Nasledujúce desaťročie astrobiologického výskumu bude svedkom:

• Väčšie úsilie skúmať Mars a ľadové mesiace Jupitera a Saturn.
• Bezprecedentná schopnosť pozorovať a analyzovať extrasolarové planéty.
• Väčší potenciál navrhovať a študovať jednoduchšie formy života v laboratóriu.

Všetky tieto pokroky nepochybne zvýšia našu pravdepodobnosť nájdenia života na planétach podobných Zemi. Možno však mimozemský život neexistuje alebo je tak roztrúsený po celej galaxii, že ho takmer nemôžeme nájsť.

Aj keď je tento posledný scenár pravdivý, výskum v astrobiológii čoraz viac rozširuje náš pohľad na život na Zemi a jeho miesto vo vesmíre.

referencie

1. Chela-Flores, J. (1985). Evolúcia ako kolektívny fenomén. 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., Kol., P. (2018). Organická hmota sa zachovala v 3-miliardových bahnách v kráteri Gale na Marse. Science, 360 (6393), 1096-1101. doi: 10.1126 / science.aas9185
3. Goldman, A. D. (2015). Astrobiológia: prehľad. In: Kolb, Vera (eds). ASTROBIOLÓGIA: Evolučný prístup CRC Press
4. Goordial, J., Davila, A., Lacelle, D., Pollard, W., Marinova, M., Greer, C. W., ... Whyte, L.G. (2016). Očkovanie studených a suchých hraníc mikrobiálneho života v permafroste v hornom suchom údolí Antarktídy. ISME Journal, 10 (7), 1613-1624. doi: 10.1038 / ismej.2015.239
5. Krasnopolsky, V. A. (2006). Niektoré problémy súvisiace s pôvodom metánu na Marse. Icarus, 180 (2), 359-367. doi: 10.1016 / j.icarus.2005.10.015
6. LEVIN, G.V., & STRAAT, P.A. (1976). Experiment: Biologické experimenty s Vikingom označeným uvoľňovaním: Priebežné výsledky. Science, 194 (4271), 1322-1329. doi: 10.1126 / science.194.4271.1322
7. Ten Kate, I. L. (2018). Organické molekuly na 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). Úroveň pozadia metánu v atmosfére Marsu vykazuje výrazné sezónne výkyvy. 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). Mars Water-Ice Clouds a zrážky. Science, 325 (5936), 68-70. doi: 10.1126 / science.1172344