Astrobiológia története, tanulmány tárgya és jelentősége



az astrobiológia vagy exobiológia Ez a biológia ága foglalkozik az élet eredetével, eloszlásával és dinamikájával, a bolygónk és az egész világegyetem összefüggésében. Akkor azt mondhatnánk, hogy mint tudomány, az astrobiológia az univerzumhoz tartozik, mi a biológia a Föld bolygón.

Az astrobiológia széles spektrumának köszönhetően más tudományok is egymáshoz közelednek: fizika, kémia, csillagászat, molekuláris biológia, biofizika, biokémia, kozmológia, geológia, matematika, informatika, szociológia, antropológia, régészet..

Az Astrobiológia az életet olyan jelenségnek tekinti, amely „univerzális” lehet. Foglalkozik azok kontextusával vagy esetleges forgatókönyveivel; az Ön igényei és minimális feltételei; az érintett folyamatok; kiterjedt folyamatai; egyéb témák között. Nem korlátozódik az intelligens életre, hanem az élet minden lehetséges típusát vizsgálja.

index

  • 1 Az astrobiológia története
    • 1.1 Az arisztotelészi látomás
    • 1.2 A kopernikai látomás
    • 1.3 A földönkívüli élet első gondolatai
  • 2 Az astrobiológia tanulmányozásának tárgya
  • 3 Mars mint tanulmányi modell és űrkutatás
    • 3.1 A Mariner küldetések és a paradigmaváltás
    • 3.2 Van-e élet a Marson? A Viking küldetés
    • 3.3 Küldetések Beagle 2, Mars Polar Lander
    • 3.4 Phoenix küldetés
    • 3.5 A Mars feltárása folytatódik
    • 3.6 A Marson volt víz
    • 3.7 Marsi meteoritok
    • 3.8. Pannák, meteoritok és üstökösök
  • 4 Az astrobiológia jelentősége
    • 4.1 Fermi paradoxonja
    • 4.2 A SETI program és a földönkívüli intelligencia keresése
    • 4.3 A Drake egyenlet
    • 4.4 Új forgatókönyvek
  • 5 Astrobiológia és a Föld végeinek feltárása
  • 6 Az astrobiológia perspektívái
  • 7 Referenciák

Az asztrobiológia története

Az astrobiológia története visszaállhat az emberiség kezdetére, mint fajra, és annak képességére, hogy megkérdőjelezze magát a bolygónk kozmoszjáról és életéről. Innen megjelennek az első víziók és magyarázatok, amelyek ma is jelen vannak sok nép mítoszaiban.

Az arisztotelészi látomás

Az arisztotelészi látomás a Napot, a Holdot, a többi bolygót és csillagot tekintette, mint tökéletes szférákat, amelyek keringtek bennünket, koncentrikus köröket tettek körülöttünk.

Ez a vízió az univerzum geocentrikus modelljét képezte, és az volt az elképzelés, amely a középkorban az emberiséget jelezte. Valószínűleg nem volt értelme abban az időben, a bolygón kívüli "lakosok" létezésének kérdését.

A kopernikai látomás

A középkorban Nicolaus Copernicus heliocentrikus modelljét javasolta, amely a Földet egy másik bolygóként helyezte el, amely a nap körül forogott.

Ez a megközelítés mélyen befolyásolta az univerzum többi részét, és még magunkra is nézünk, mert olyan helyre vitt minket, ami talán nem olyan különleges volt, mint amilyennek gondoltuk. Ekkor megnyílt a lehetőségünk arra, hogy más bolygók létezhessenek, hasonlóak a miénkhez, és ezzel együtt az életünktől, ami nem tudjuk.

A földönkívüli élet első gondolatai

A francia író és filozófus, Bernard le Bovier de Fontenelle, a 17. század végén már azt javasolta, hogy az élet más bolygókon is létezhessen.

A tizennyolcadik század közepén számos tudós kapcsolódik a világítás, a földönkívüli életről írtak. Még az akkori vezető csillagászok, mint például Wright, Kant, Lambert és Herschel feltételezték, hogy a bolygók, holdak és még az üstökösek is lakhattak..

Így a tizenkilencedik század a tudósok, a filozófusok és a tudományos teológusok többségével kezdődött, és megosztotta a földönkívüli élet létezésének meggyőződését szinte minden bolygón. Ez abban az időben szilárd feltételezésnek tekinthető, amely a kozmosz növekvő tudományos megértésén alapul.

A naprendszer mennyei testei közötti hatalmas különbségeket (a kémiai összetételük, a légkörük, a gravitációjuk, a fényük és a hőségük miatt) figyelmen kívül hagyták..

Mivel azonban a teleszkópok ereje nőtt, és a spektroszkópia megjelenésével a csillagászok elkezdhetik megérteni a közeli bolygó atmoszférák kémiáját. Így kizárható, hogy a közeli bolygók a földi szervezetekhez hasonlóan éltek.

Az astrobiológia tanulmányozásának tárgya

Az Astrobiology a következő alapvető kérdések vizsgálatára összpontosít:

  • Mi az élet?
  • Hogyan jött létre a Földön az élet?
  • Hogyan fejlődik és fejlődik az élet?
  • Van-e élet máshol az univerzumban?
  • Mi az élet jövője a Földön és az univerzum más részein, ha van ilyen?

Ezekből a kérdésekből sokan mások kapcsolódnak az asztrobiológia tanulmányozásának tárgyához.

Mars mint tanulmányi modell és űrkutatás

A vörös bolygó, a Mars, a Naprendszeren belüli földönkívüli élet hipotézisek utolsó bástyája volt. A bolygón való élet létezésének elképzelése eredetileg a tizenkilencedik és a huszadik század végi csillagászok észrevételeiből származott.

Ezek azzal érveltek, hogy a marsi felszínen lévő jelek valójában az intelligens szervezetek népessége által épített csatornák. Ezeket a mintákat most a szélterméknek tekintik.

A küldetések tengerész és a paradigmaváltás

Az űrszondák tengerész, példaként szolgálnak az 1950-es évek végén elkezdett űrkorszakra, ez a korszak lehetővé tette számunkra, hogy a Naprendszeren belül közvetlenül megjelenítsük és megvizsgáljuk a bolygó és a Hold felszínét; ezáltal a naprendszerben a többsejtű és könnyen felismerhető földönkívüli életformák megerõsítését.

1964-ben a NASA küldetése Mariner 4, Elküldte az első közeli képeket a marsi felszínről, alapvetően sivatagi bolygót mutatva.

Azonban a Marsba és a külső bolygókba küldött későbbi küldetések részletes képet adtak ezekről a testületekről és holdjaikról, és különösen a Mars esetében a korai történelem részleges megértéséről..

Különböző földönkívüli forgatókönyvekben a tudósok olyan környezetet találtak, amely nem különbözött a Földön lakott környezettől.

Az első űrhajózási missziók legfontosabb következtetése a kémiai és biológiai bizonyítékokra vonatkozó spekulatív feltételezések helyettesítése volt, amely lehetővé teszi, hogy objektíven tanulmányozzák és elemezzék őket.

Van-e élet a Marson? A küldetés viking

Először is, a küldetések eredményei tengerész támogassa a Marson való élet hiányának feltételezését. Ugyanakkor figyelembe kell vennünk, hogy makroszkopikus életet keresett. A későbbi küldetések megkérdőjelezték a mikroszkópos élet hiányát.

Például a misszió földi próbája által készített, az élet kimutatására tervezett három kísérletből viking, Két pozitív eredményt és egy negatív eredményt adott.

Ennek ellenére a legtöbb kutató részt vett a szonda kísérletében viking egyetértenek abban, hogy nincs bizonyíték a bakteriális életre a Marson, és az eredmények hivatalosan nem meggyőzőek.

küldetések Beagle 2, Mars Polar Lander

Az ellentmondásos eredmények után, amelyeket a missziók dobtak viking, Az Európai Űrügynökség (ESA) 2003-ban indította el a küldetést Mars Express, kifejezetten exobiológiai és geokémiai vizsgálatokhoz tervezték.

Ez a küldetés magában foglalta a hívott próbát Beagle 2 (a hajó nevéhez hasonlóan, ahol Charles Darwin utazott), a Mars sekély felszínén az élet jeleinek keresésére tervezték.

Ez a szonda sajnos elveszítette a kapcsolatot a Földdel, és nem tudta kielégítően kifejleszteni a küldetését. Hasonló sors volt a NASA próbával.Mars Polar Lander"1999-ben.

misszió főnix

Ezen sikertelen kísérletek után 2008 májusában a misszió főnix a NASA-ból érkezett a Marson, és rendkívüli eredményeket ért el mindössze 5 hónap alatt. Fő kutatási célkitűzései az exobiológiai, klimatikus és geológiai szempontok voltak.

Ez a szonda bizonyíthatja, hogy létezik:

  • Hó a Mars légkörében.
  • Víz a jég alatt a bolygó felső rétegei alatt.
  • 8 és 9 közötti pH-értékű alap talajok (legalábbis a lejtő közelében).
  • Folyékony víz a Mars felszínén a múltban

A Mars felfedezése folytatódik

A Mars feltárása ma is high-tech roboteszközökkel folytatódik. A. \ T Rovers (MER-A és MER-B) lenyűgöző bizonyítékokkal szolgáltak arra vonatkozóan, hogy a Marson vízaktivitás volt.

Például találtak bizonyítékokat az édesvíz, forró források, sűrű légkör és aktív vízciklus meglétéről.

A Marson bizonyítékot kaptunk arról, hogy egyes sziklákat folyékony víz, például Jarosite jelenlétében öntöttek, amit a \ t vándor MER-B (alkalom), amely 2004 és 2018 között aktív volt.

az vándor MER-A (kíváncsiság) mérte a metán szezonális ingadozásait, amelyek mindig a biológiai aktivitással kapcsolatosak (2018-ban megjelent adatok a Science folyóiratban). Megállapítottak továbbá olyan szerves molekulákat is, mint a tiofén, benzol, toluol, propán és bután.

Volt a víz a Marson

Bár a Mars felszíne jelenleg lélegzetelállító, egyértelmű bizonyíték van arra, hogy a távoli múltban a marsi klíma lehetővé tette a folyékony víz, amely az élet lényeges összetevője, hogy felhalmozódjon a felszínen.

A vándor MER-A (kíváncsiság) azt mutatják, hogy a Gale-kráterben lévő évezredekkel ezelőtt a tó minden élettartamot tartalmazott, beleértve a kémiai összetevőket és az energiaforrásokat.

Marsi meteoritok

Néhány kutató a marsi meteoritokat jó információforrásnak tekinti a bolygóról, annyit jelentve, hogy természetes szerves molekulákat és még baktériumok mikroszálakat is tartalmaznak. Ezek a megközelítések tudományos vita tárgyát képezik.

Ezek a Mars-ból származó meteoritok nagyon szűkek, és az egyetlen olyan mintát jelentik, amelyet közvetlenül a vörös bolygóról lehet elemezni.

A panspermia, meteoritok és üstökösök

Az egyik hipotézis, amely a meteoritok (és az üstökösök) tanulmányozását támogatja, panspermia-nak hívják. Ez abból a feltételezésből áll, hogy a múltban a Föld gyarmatosítása olyan mikroorganizmusok által történt, amelyek e meteoritokba kerültek.

Ma is vannak hipotézisek, amelyek szerint a szárazföldi víz az üstökösökből származik, amelyek a bolygónkat bombázták a múltban. Emellett úgy vélik, hogy ezek az üstökösök magukban hordozták magukkal az elsődleges molekulákat, amelyek lehetővé tették az élet fejlődését, vagy akár a már benne lévő életet is..

Nemrégiben 2017 szeptemberében az Európai Űrügynökség (ESA) sikeresen befejezte a küldetést Rosseta, Ez a misszió az üstökös kutatása volt 67P / Churyumov-Gerasimenko a szondával Philae ami elérte és keringett, majd leereszkedett. Ennek a küldetésnek az eredményeit még tanulmányozzák.

Az astrobiológia jelentősége

Fermi paradoxonja

Elmondható, hogy az eredeti kérdés, amely az Aastrobiológia tanulmányozását motiválja: egyedül vagyunk az univerzumban??

Csak a Tejútban több száz milliárd csillagrendszer létezik. Ez a tény az univerzum korával párosulva arra gondolt bennünket, hogy az életnek gyakori jelenségnek kell lennie a galaxisunkban.

A témával kapcsolatban a Nobel-díjas fizikus Enrico Fermi által feltett kérdés híres: „Hol vannak ezek?”, Amit egy ebéd keretében fogalmaztak meg, ahol megvitatták azt a tényt, hogy a galaxist teljessé kell tenni. az élet.

A kérdés végül a paradoxonhoz vezetett, amely a nevét viseli, és amely a következő módon szól:

"Az a meggyőződés, hogy az univerzum számos technikailag fejlett civilizációt tartalmaz, a megfigyelő bizonyíték hiánya mellett, hogy támogassuk ezt a látást, következetlen."

A SETI program és a földönkívüli intelligencia keresése

A Fermi paradoxonjára adott válasz lehet az, hogy a civilizációk, amiket gondolunk, valójában, ha ott vannak, de nem kerestük őket.

Frank Drake és más csillagászok 1960-ban földönkívüli intelligencia keresési programot (SETI) indítottak..

Ez a program közös erőfeszítéseket tett a NASA-val, a földönkívüli élet jeleinek keresésére, mint például a rádiójelek és a mikrohullámok. A kérdés, hogy hogyan és hol keressük ezeket a jeleket, számos tudományágban nagy előrelépést eredményezett.

1993-ban az amerikai kongresszus e célból megszüntette a NASA finanszírozását, a kereset jelentésének jelentőségére vonatkozó tévhitek következtében. Napjainkban a SETI projektet magánfinanszírozással finanszírozzák.

A SETI projekt Hollywoodi filmekhez vezetett, mint például érintkezés, Jodie Foster színésznője és a világhírű csillagász Carl Sagan által írt homonim regény ihlette..

A Drake egyenlet

Frank Drake becsülte a kommunikatív kapacitással rendelkező civilizációk számát a nevét viselő kifejezéssel:

N = R * x fp x nés x fl x fén x fc x L

Ahol a N a civilizációk számát jelenti, amelyek képesek a Földkel kommunikálni, és más változók függvényében fejezik ki, mint például:

  • R *: a csillagok kialakulásának aránya a napunkhoz hasonló
  • Fp: ezeknek a csillagrendszereknek a töredéke bolygókkal
  • nés: a Földhez hasonló bolygók száma a bolygórendszerrel
  • Fl: a bolygók azon része, ahol az élet fejlődik
  • Fén: az a frakció, amelyben az intelligencia jelenik meg
  • Fc: a kommunikációs szempontból megfelelő bolygók töredéke
  • L: e civilizációk „életének” elvárása.

Drake ezt az egyenletet a probléma "méretezésére" szolgáló eszközként fogalmazta meg, nem pedig konkrét becslések készítésére szolgáló elemként, mivel annak sok feltétele rendkívül nehéz megbecsülni. Egyetértés van azonban abban, hogy az eldobható szám nagy.

Új forgatókönyvek

Meg kell jegyeznünk, hogy amikor a Drake egyenletet megfogalmazta, nagyon kevés bizonyíték volt a naprendszerünkön kívüli bolygókról és holdakról (exoplanetek). Az 1990-es évek évtizedében megjelentek az exoplaneták első bizonyítéka.

Például a küldetés Kepler 3538 jelöltet talált az exoplanetákra, amelyek közül legalább 1000 a vizsgált rendszer „lakható övezetében” található (távolság, amely lehetővé teszi a folyékony víz létezését).

Astrobiológia és a Föld végeinek feltárása

Az astrobiológia egyik érdeme az, hogy jó részében inspirálta a saját bolygónk felfedezésének vágyát. Ez abban a reményben, hogy az analógia alapján megértjük az élet más forgatókönyvekben való működését.

Például az óceáni ágyban a hidrotermális források tanulmányozása lehetővé tette számunkra, hogy először megfigyeljük a fotoszintézishez nem kapcsolódó életet. Ez azt jelenti, hogy ezek a tanulmányok megmutatták, hogy léteznek olyan rendszerek, amelyekben az élet nem függ a napfénytől, amely mindig nélkülözhetetlen követelménynek tekinthető..

Ez lehetővé teszi számunkra, hogy a bolygókon, ahol folyékony víz nyerhető, de a vastag jégrétegek alatt lehetséges a forgatókönyvek az életre..

Egy másik példa az Antarktisz száraz völgyeinek tanulmányozása. A fotoszintetikus baktériumok fennmaradtak, amelyek a sziklákban (endolitikus baktériumok) védettek..

Ebben az esetben a kőzet a hely hátrányos körülményeivel szemben támaszt és védelmet nyújt. Ezt a stratégiát a só lakásokban és a forró forrásokban is kimutatták.

Az astrobiológia perspektívái

A földönkívüli élet tudományos kutatása eddig nem volt sikeres. De egyre kifinomultabbá válik, mivel az asztrobiológiai kutatás új ismereteket hoz. A következő évtizedben az astrobiológiai kutatások tanúi lesznek:

  • Nagyobb erőfeszítések a Mars és a Jupiter és a Saturn jeges holdjainak felfedezésére.
  • Példa nélküli képesség az extrasoláris bolygók megfigyelésére és elemzésére.
  • Nagyobb lehetőség az egyszerűbb életformák tervezésére és tanulmányozására a laboratóriumban.

Mindezen előrelépések kétségtelenül növelik annak valószínűségét, hogy az életet a Földön hasonló bolygókon találjuk. De talán a földönkívüli élet nem létezik, vagy olyan szétszórva a galaxisban, hogy szinte nincs esélyünk arra, hogy megtaláljuk.

Még ha ez az utolsó forgatókönyv is igaz, az asztrobiológiai kutatás egyre inkább terjeszti az életünk szemléletét a Földön és annak helyét a világegyetemben.

referenciák

  1. Chela-Flores, J. (1985). Az evolúció mint kollektív jelenség. 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). A Gale-kráterben, a Mars-i 3 milliárd éves sárkőben megőrzött szerves anyag. Science, 360 (6393), 1096-1101. doi: 10.1126 / science.aas9185
  3. Goldman, A. D. (2015). Astrobiológia: áttekintés. In: Kolb, Vera (szerk.). ASTROBIOLÓGIA: Evolúciós megközelítés CRC Press
  4. Goordial, J., Davila, A., Lacelle, D., Pollard, W., Marinova, M., Greer, C. W., ... Whyte, L. G. (2016). Az Antarktisz felső száraz völgyének permafrostjában a hideg-száraz határértékek közeledése a mikrobiális élethez. Az ISME Journal, 10 (7), 1613-1624. doi: 10.1038 / ismej.2015.239
  5. Krasnopolsky, V. A. (2006). Néhány probléma a metán eredetével kapcsolatban a Marson. Icarus, 180 (2), 359-367. doi: 10.1016 / j.icarus 2005.10.015
  6. LEVIN, G. V. és STRAAT, P. A. (1976). Viking címkézett kiadásbiológiai kísérlet: időközi eredmények. Science, 194 (4271), 1322-1329. doi: 10.1126 / science.194.4271.1322
  7. Ten Kate, I. L. (2018). Szerves molekulák a Marson. 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). A Mars légkörében a metán háttérszintjei erős szezonális eltéréseket mutatnak. 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 víz-jég felhők és csapadék. Science, 325 (5936), 68-70. doi: 10.1126 / science.1172344