История на астробиологията, обект на изследване и значение



на астробиология или екзобиология Това е клон на биологията, който се занимава с произхода, разпределението и динамиката на живота, в контекста на нашата планета и на цялата вселена. Тогава можем да кажем, че като наука астробиологията е за Вселената, каква е биологията за планетата Земя.

Поради широкия спектър на действие на Астробиология, обединява други науки като физика, химия, астрономия, молекулярната биология, биофизика, биохимия, космология, геологията, математика, компютърни науки, социология, антропология, археология, наред с други.

Астробиологията възприема живота като феномен, който може да бъде "универсален". Той разглежда техния контекст или възможни сценарии; вашите изисквания и вашите минимални условия; включените процеси; процесите на разширяване; наред с други теми. Тя не се ограничава до интелигентен живот, но изследва всеки възможен тип живот.

индекс

  • 1 История на астробиологията
    • 1.1 Аристотеловата визия
    • 1.2. Визия на Коперник
    • 1.3 Първи идеи за извънземния живот
  • 2 Обект на изучаване на астробиологията
  • 3 Марс като изследователски модел и изследване на космоса
    • 3.1 Мисии на моряците и промяна на парадигмата
    • 3.2 Има ли живот на Марс? Мисията на викингите
    • 3.3 Мисии Beagle 2, Mars Polar Lander
    • 3.4 Мисия Феникс
    • 3.5 Изследването на Марс продължава
    • 3.6 На Марс имаше вода
    • 3.7 Марсиански метеорити
    • 3.8 Панспермия, метеорити и комети
  • 4 Значение на астробиологията
    • 4.1 Парадоксът на Ферми
    • 4.2 Програмата SETI и търсенето на извънземни разузнавателни средства
    • 4.3 Уравнението на Дрейк
    • 4.4 Нови сценарии
  • 5 Астробиология и изследване на краищата на Земята
  • 6 Перспективи на астробиологията
  • 7 Препратки

История на астробиологията

Историята на астробиологията може да се върне към началото на човечеството като вид и способността му да се пита за космоса и живота на нашата планета. От там се появяват първите видения и обяснения, които все още присъстват днес в митовете на много народи.

Визията на Аристотел

Визията на Аристотел разглежда Слънцето, Луната, останалите планети и звезди, като перфектни сфери, които обикалят около нас, правейки концентрични кръгове около нас.

Това видение съставлява геоцентричния модел на Вселената и е концепция, която бележи човечеството през Средновековието. Вероятно не би могъл да има смисъл по това време, въпросът за съществуването на "жители" извън нашата планета.

Видението на Коперник

През Средновековието Николай Коперник предлага своя хелиоцентричен модел, който поставя Земята като още една планета, която се върти около слънцето..

Този подход дълбоко повлияни от начина, по който те изглеждат с останалата част от Вселената и дори гледаме на себе си, защото ние поставяме на място, което може би не е толкова "специални", колкото си мислехме. възможността за съществуването на други планети, подобни на нашата после се отвори и по този начин, различен живот, че ние знаем,.

Първи идеи за извънземния живот

Френският писател и философ, Бернар ле Бойер дьо Фонтенел, в края на 17-ти век, вече предполага, че животът може да съществува на други планети.

В средата на осемнадесети век, много от учените са свързани с осветление, те пишеха за извънземния живот. Дори водещите астрономи по онова време, като Райт, Кант, Ламбърт и Хершел, приемат, че планетите, луните и дори кометите могат да бъдат населени..

Така деветнадесети век започна с мнозинство от учени, философи, теолози и учени, споделяне на вярата, за съществуването на извънземен живот в почти всички планети. Това се счита за солидна предположение по това време, на базата на все по-голям научното разбиране на космоса.

Пренебрежителните различия между небесните тела на Слънчевата система (по отношение на техния химичен състав, атмосфера, гравитация, светлина и топлина) бяха пренебрегнати..

Въпреки това, с увеличаването на силата на телескопите и с появата на спектроскопия, астрономите могат да започнат да разбират химията на близките планетарни атмосфери. По този начин може да се изключи, че близките планети са обитавани от организми, подобни на земни.

Обект на изучаване на астробиологията

Астробиологията се фокусира върху изучаването на следните основни въпроси:

  • Какво е животът?
  • Как стана животът на Земята?
  • Как се развива и развива животът?
  • Има ли живот на друго място във Вселената?
  • Какво е бъдещето на живота на Земята и на други места във Вселената, ако има такъв?

От тези въпроси възникват много други, свързани с обекта на изучаване на астробиологията.

Марс като изследователски модел и изследване на космоса

Червената планета, Марс, е последният бастион на хипотезите за извънземния живот в Слънчевата система. Идеята за съществуването на живота на тази планета, първоначално идва от наблюдения, направени от астрономи от края на ХІХ и началото на ХХ век.

Те твърдят, че маркировките на марсианската повърхност всъщност са канали, изградени от население от интелигентни организми. Тези модели сега се считат за продукт на вятъра.

Мисиите моряк и смяна на парадигмата

Пространствените сонди моряк, те илюстрират космическата ера, която започна в края на 1950 г. Тази епоха ни позволи директно да визуализираме и изследваме планетарните и лунните повърхности в Слънчевата система; отхвърляйки по този начин утвърждаването на многоклетъчни и лесно разпознаваеми извънземни форми на живот в Слънчевата система.

През 1964 г. мисията на НАСА Маринер 4, Той изпрати първите близки снимки на повърхността на Марс, показвайки основно пустинна планета.

Въпреки това, следващите мисии до Марс и външните планети, допускат подробен оглед на тези органи и техните спътници и по-специално в случай на Марс, частично разбиране на неговата ранна история.

В различни извънземни сценарии, учените са открили среда, която не се различава от обитаваната на Земята среда.

Най-важното заключение от тези първи космически мисии е заместването на спекулативни предположения за химични и биологични доказателства, което позволява обективно да се изследват и анализират..

Има ли живот на Марс? Мисията викинг

На първо място, резултатите от мисиите моряк подкрепят хипотезата за липсата на живот на Марс. Въпреки това трябва да имаме предвид, че той търси макроскопичен живот. По-късните мисии поставиха под въпрос липсата на микроскопичен живот.

Например, от трите експеримента, предназначени за откриване на живот, направени от земната сонда на мисията викинг, два са дали положителни резултати и един отрицателен.

Въпреки това повечето от учените участваха в експериментите със сондата викинг Съгласен съм, че няма доказателства за бактериален живот на Марс и резултатите са официално неубедителни.

мисии Бигъл 2, Марс Полар Ландър

След спорни резултати, хвърлени от мисиите викинг, Европейската космическа агенция (ЕКА) стартира мисията през 2003 г. Mars Express, специално разработени за екзобиологични и геохимични изследвания.

Тази мисия включваше сонда, наречена Beagle 2 (омоним на кораба, където пътува Чарлз Дарвин), предназначен за търсене на признаци на живот на плитката повърхност на Марс.

За съжаление тази сонда изгуби контакт със Земята и не можеше да развие задоволително своята мисия. Подобна съдба имаше и сондата на НАСА "Марс Полар Ландър"През 1999 година.

мисия Феникс

След тези неуспешни опити през май 2008 г. мисията Феникс от НАСА дойде на Марс, получавайки изключителни резултати само за 5 месеца. Основните му изследователски цели са били екзобиологични, климатични и геоложки.

Тази сонда може да докаже наличието на:

  • Сняг в атмосферата на Марс.
  • Вода под формата на лед под горните слоеве на тази планета.
  • Основни почви с рН между 8 и 9 (поне в района на спускане).
  • В миналото течната вода по повърхността на Марс

Проучването на Марс продължава

Проучването на Марс продължава и днес с високотехнологични роботизирани инструменти. Мисиите на. \ T Роувърс (MER-A и MER-B), предоставиха впечатляващи доказателства, че има активност на вода на Марс.

Например, има доказателства за наличието на сладка вода, кипящи извори, плътна атмосфера и активен воден цикъл.

На Марс са получени доказателства, че някои скали са формовани в присъствието на течна вода, като Jarosite, открита от пират MER-B (Opportunity), която е действала от 2004 г. до 2018 г..

на пират MER-A (любопитство), е измерил сезонните колебания на метана, който винаги е бил свързан с биологичната активност (данните са публикувани през 2018 г. в списание Science). Открити са и органични молекули като тиофен, бензол, толуен, пропан и бутан.

На Марс имаше вода

Въпреки, че на повърхността на Марс в момента е негостоприемен, има ясни доказателства, че в далечното минало, на Марс климатът позволено вода в течно състояние, основна съставка на живота, както знаем, да се натрупват на повърхността.

Данните на пират MER-A (любопитство) Разкриват, че хиляди преди милиони години, езеро във вътрешността на кратера Гейл, които се съдържат всички съставки, необходими за живот, включително химикали и енергийни източници.

Марсиански метеорити

Някои изследователи считат марсианските метеорити за добри източници на информация за планетата, стига да твърдят, че те съдържат естествени органични молекули и дори микрофосили на бактерии. Тези подходи са предмет на научен дебат.

Тези метеорити от Марс са много оскъдни и представляват единствените проби, които могат да бъдат анализирани директно от червената планета.

Панспермията, метеоритите и кометите

Една от хипотезите, които благоприятстват изучаването на метеорити (и комети), се нарича панспермия. Това се състои в предположението, че в миналото е имало колонизация на Земята от микроорганизми, които са дошли в тези метеорити..

Днес има и хипотези, според които земната вода идва от комети, които са бомбардирали нашата планета в миналото. Освен това се смята, че тези комети са донесли със себе си първични молекули, които позволяват развитието на живота или дори вече развит живот, настанени в тях..

Наскоро, през септември 2017 г., Европейската космическа агенция (ЕКА) успешно завърши мисията Rosseta, Тази мисия се състоеше в проучване на кометата 67P / Чурюмов-Герасименко със сондата Филе които достигат и обикалят, и след това слизат. Резултатите от тази мисия все още са в процес на проучване.

Значение на астробиологията

Парадоксът на Ферми

Може да се каже, че първоначалният въпрос, който мотивира изучаването на Астробиологията, е: Дали сме сами във Вселената??

Само в Млечния път има стотици милиарди звездни системи. Този факт, съчетан с възрастта на вселената, ни кара да мислим, че животът трябва да бъде често явление в нашата галактика.

По този въпрос, въпросът, поставен от номинирания физик Енрико Ферми, е известен: "Къде са всички те?" от живота.

Въпросът завърши с появата на Парадокс, който носи неговото име и който се изказва по следния начин:

"Убеждението, че Вселената съдържа много технологично напреднали цивилизации, в съчетание с липсата на доказателства от наблюденията в подкрепа на тази визия, е непоследователно."

Програмата SETI и търсенето на извънземна интелигентност

Възможен отговор на парадокса на Ферми може да бъде, че цивилизациите, за които мислим, всъщност, ако са там, но не сме ги търсили..

През 1960 г. Франк Дрейк и други астрономи започват програма за търсене на извънземни разузнавания (SETI)..

Тази програма е направила съвместни усилия с НАСА, в търсене на признаци на извънземен живот, като радио сигнали и микровълни. Въпросите за това как и къде да се търсят тези сигнали са довели до голям напредък в много области на науката.

През 1993 г. американският конгрес отмени финансирането на НАСА за тази цел в резултат на погрешни схващания за смисъла на това, което търсенето предполага. Днес проектът SETI се финансира със собствени средства.

Проектът SETI дори е довел до холивудски филми, като например контакт, с участието на актрисата Джоди Фостър и вдъхновена от едноименния роман, написан от световно известния астроном Карл Саган.

Уравнението на Дрейк

Франк Дрейк е оценил броя на цивилизациите с комуникативен капацитет чрез израза, който носи неговото име:

N = R * x fр x nи x fл x fаз x fв x L

Където N представлява броят на цивилизациите с капацитет за комуникация със Земята и се изразява като функция от други променливи, като:

  • R *: скоростта на образуване на звезди, подобна на нашето слънце
  • Fр: част от тези звездни системи с планети
  • пи: броят на планетите, подобни на Земята от планетарната система
  • Fл: част от споменатите планети, където се развива животът
  • Fаз: частта, в която се появява разузнаването
  • Fв: частта от планети, които отговарят на комуникациите
  • L: очакването на "живота" на тези цивилизации.

Дрейк формулира това уравнение като инструмент за "оразмеряване" на проблема, а не като елемент за конкретни оценки, тъй като много от неговите термини са изключително трудни за оценка. Съществува обаче консенсус, че броят, който има тенденция да хвърля, е голям.

Нови сценарии

Трябва да отбележим, че когато е формулирано уравнението на Дрейк, има много малко доказателства за планети и луни извън нашата слънчева система (екзопланети). Именно през десетилетието на 90-те години се появиха първите доказателства за екзопланети.

Например, мисията Кеплер от НАСА, открили 3538 кандидати за екзопланети, от които най-малко 1000 се считат за "обитаема зона" на разглежданата система (разстояние, което позволява съществуването на течна вода).

Астробиология и изследване на краищата на Земята

Една от достойнствата на астробиологията е, че тя е вдъхновила, в голяма степен, желанието да изследваме нашата собствена планета. Това с надеждата да разберем по аналогия функционирането на живота в други сценарии.

Например изследването на хидротермалните източници в океанското легло ни позволи да наблюдаваме за първи път живота, който не е свързан с фотосинтезата. С други думи, тези проучвания ни показаха, че може да има системи, в които животът не зависи от слънчевата светлина, което винаги е било считано за необходимо изискване..

Това ни позволява да предположим възможни сценарии за живот на планетите, където може да се получи течна вода, но под дебели слоеве лед, което би предотвратило появата на светлина в организмите..

Друг пример е изследването на сухите долини на Антарктика. Там са оцелели фотосинтетични бактерии, които са били защитени в скалите (ендолитни бактерии).

В този случай скалата служи като опора и защита срещу неблагоприятните условия на мястото. Тази стратегия е била открита и в солни апартаменти и горещи извори.

Перспективи на астробиологията

Научното търсене на извънземния живот досега не е било успешно. Но става все по-сложно, тъй като астробиологичните изследвания създават нови знания. Следващото десетилетие на астробиологичното изследване ще бъде свидетел:

  • По-големи усилия за изследване на Марс и ледените луни на Юпитер и Сатурн.
  • Безпрецедентна способност за наблюдение и анализ на екзопланетни планети.
  • По-голям потенциал за проектиране и изучаване на по-прости форми на живот в лабораторията.

Всички тези постижения несъмнено ще увеличат нашата вероятност да намерим живот на планетите, подобни на Земята. Но може би извънземният живот не съществува или е разпръснат из цялата галактика, че почти нямаме шанс да го намерим.

Дори ако този последен сценарий е верен, научните изследвания в астробиологията все повече разширяват нашата перспектива за живота на Земята и нейното място във Вселената.

препратки

  1. Chela-Flores, J. (1985). Еволюцията като колективен феномен. 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). Органична материя, запазена в калдавите на 3 милиарда години в кратера на Гейл, Марс. Science, 360 (6393), 1096-1101. doi: 10.1126 / science.aas9185
  3. Goldman, A.D. (2015). Астробиология: Общ преглед. В: Колб, Вера (ред.). АСТРОБИОЛОГИЯ: Еволюционен подход CRC Press
  4. Goordial, J., Davila, A., Lacelle, D., Pollard, W., Marinova, M., Greer, C.W., ... Whyte, L.G. (2016). Наближава студените сухи граници на микробния живот в вечно замръзналата гора на горната суха долина, Антарктика. The ISME Journal, 10 (7), 1613-1624. doi: 10.1038 / ismej.2015.239
  5. Krasnopolsky, V. A. (2006). Някои проблеми, свързани с произхода на метана на Марс. Icarus, 180 (2), 359-367. doi: 10.1016 / j.icarus.2005.10.015
  6. LEVIN, G. V., & STRAAT, P.A. (1976). Биологичен експеримент с етикетирани викинг: междинни резултати. Science, 194 (4271), 1322-1329. doi: 10.1126 / science.194.4271.1322
  7. Ten Kate, I. L. (2018). Органични молекули на Марс. 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). Фоновите нива на метана в атмосферата на Марс показват силни сезонни вариации. 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). Водоледените облаци на Марс и валежите. Science, 325 (5936), 68-70. doi: 10.1126 / science.1172344