История астробиологии, предмет изучения и значение



астробиология или экзобиология Это ветвь биологии, которая имеет дело с происхождением, распределением и динамикой жизни в контексте как нашей планеты, так и всей вселенной. Мы могли бы сказать тогда, что как наука, астробиология для вселенной, то, что биология для планеты Земля.

Благодаря широкому спектру действия астробиологии в нем сходятся другие науки: физика, химия, астрономия, молекулярная биология, биофизика, биохимия, космология, геология, математика, информатика, социология, антропология, археология и другие..

Астробиология воспринимает жизнь как феномен, который может быть «универсальным». Это касается их контекста или возможных сценариев; ваши требования и ваши минимальные условия; вовлеченные процессы; его экспансивные процессы; среди других тем. Оно не ограничено разумной жизнью, но исследует любой возможный тип жизни.

индекс

  • 1 История астробиологии
    • 1.1 Аристотелевское видение
    • 1.2 Коперниканское видение
    • 1.3 Первые идеи внеземной жизни
  • 2 Объект изучения астробиологии
  • 3 Марс как модель исследования и освоения космоса
    • 3.1 Миссии моряков и смена парадигмы
    • 3.2 Есть ли жизнь на Марсе? Миссия викингов
    • 3.3 Миссии Бигль 2, Марс Полярная Земля
    • 3.4 Миссия Феникс
    • 3.5 Исследование Марса продолжается
    • 3.6 На Марсе была вода
    • 3.7 Марсианские метеориты
    • 3.8 Панспермия, метеориты и кометы
  • 4 Важность астробиологии
    • 4.1 Парадокс Ферми
    • 4.2 Программа SETI и поиск внеземного разума
    • 4.3 Уравнение Дрейка
    • 4.4 Новые сценарии
  • 5 Астробиология и исследование краев Земли
  • 6 Перспективы астробиологии
  • 7 ссылок

История астробиологии

История астробиологии может вернуться к истокам человечества как вида и его способности задавать себе вопросы о космосе и жизни на нашей планете. Оттуда появляются первые видения и объяснения, которые до сих пор присутствуют в мифах многих народов..

Аристотелевское видение

Аристотелевское видение рассматривало Солнце, Луну, остальные планеты и звезды как совершенные сферы, которые вращались вокруг нас, создавая концентрические круги вокруг нас..

Это видение составляло геоцентрическую модель вселенной и было концепцией, которая отмечала человечество в средние века. Наверное, не мог иметь в то время смысла вопрос о существовании «жителей» за пределами нашей планеты.

Коперниканское видение

В средние века Николай Коперник предложил свою гелиоцентрическую модель, которая поместила Землю как еще одну планету, вращающуюся вокруг Солнца..

Этот подход оказал глубокое влияние на то, как мы смотрим на остальную часть вселенной и даже на самих себя, потому что он поставил нас в такое место, которое, возможно, было не таким «особенным», как мы думали. Это открыло тогда возможность существования других планет, подобных нашей, и, следовательно, жизни, отличной от той, которую мы знаем.

Первые идеи внеземной жизни

Французский писатель и философ Бернар ле Бовье де Фонтенель в конце 17-го века уже предположил, что жизнь может существовать на других планетах.

В середине восемнадцатого века многие из ученых, связанных с освещение, они писали о внеземной жизни. Даже ведущие астрономы того времени, такие как Райт, Кант, Ламберт и Гершель, предполагали, что планеты, луны и даже кометы могут быть обитаемыми..

Таким образом, девятнадцатый век начался с большинства ученых, философов и академических богословов, разделяющих убеждение о существовании внеземной жизни практически на всех планетах. В то время это считалось твердым предположением, основанным на растущем научном понимании космоса..

Подавляющие различия между небесными телами Солнечной системы (в отношении их химического состава, атмосферы, гравитации, света и тепла) игнорировались..

Однако, когда мощность телескопов увеличилась и с появлением спектроскопии, астрономы могли начать понимать химию близких атмосфер планет. Таким образом, можно исключить, что близлежащие планеты населены организмами, подобными земным.

Объект изучения астробиологии

Астробиология фокусируется на изучении следующих основных вопросов:

  • Что такое жизнь?
  • Как возникла жизнь на Земле??
  • Как жизнь развивается и развивается?
  • Есть ли жизнь где-нибудь еще во вселенной??
  • Каково будущее жизни на Земле и в других местах во вселенной, если таковая существует?

Из этих вопросов вытекают многие другие, связанные с объектом изучения астробиологии..

Марс как модель исследования и освоения космоса

Красная планета, Марс, была последним оплотом внеземных гипотез жизни в Солнечной системе. Идея существования жизни на этой планете изначально возникла из наблюдений, сделанных астрономами конца девятнадцатого и начала двадцатого веков..

Они утверждали, что отметки на марсианской поверхности были фактически каналами, построенными популяцией разумных организмов. Эти модели теперь считаются продуктом ветра.

Миссии мореплаватель и смена парадигмы

Космические зонды мореплаватель, они иллюстрируют космическую эру, которая началась в конце 1950-х годов. Эта эра позволила нам непосредственно визуализировать и исследовать планетарные и лунные поверхности в пределах солнечной системы; отбрасывая, таким образом, утверждения о многоклеточных и легко узнаваемых внеземных формах жизни в солнечной системе.

В 1964 году миссия НАСА Маринер 4, Он послал первые близкие снимки поверхности Марса, показывающие в основном пустынную планету.

Однако последующие миссии, посланные на Марс и на внешние планеты, позволили детально рассмотреть эти тела и их луны и, особенно в случае Марса, частично понять их раннюю историю..

В различных внеземных сценариях ученые обнаружили среду, не похожую на среду обитания на Земле..

Важнейшим выводом этих первых космических миссий стала замена спекулятивных предположений химическими и биологическими доказательствами, что позволяет объективно изучать и анализировать.

Есть ли жизнь на Марсе? Миссия викинг

В первую очередь, результаты миссий мореплаватель поддержать гипотезу о несуществовании жизни на Марсе. Тем не менее, мы должны учитывать, что он искал макроскопическую жизнь. Более поздние миссии поставили под сомнение отсутствие микроскопической жизни.

Например, из трех экспериментов, предназначенных для обнаружения жизни, проведенных наземным зондом миссии викинг, два дали положительные результаты и один отрицательный.

Несмотря на это, большинство ученых, участвующих в зондовых экспериментах викинг согласен, что нет никаких свидетельств бактериальной жизни на Марсе и результаты официально неубедительны.

миссии Бигль 2, Марс Полярная Земля

После спорных результатов, брошенных миссиями викинг, Европейское космическое агентство (ESA) начало миссию в 2003 году Марс Экспресс, специально разработанный для экзобиологических и геохимических исследований.

Эта миссия включала зонд под названием Бигль 2 (одноименный для корабля, на котором путешествовал Чарльз Дарвин), предназначенный для поиска признаков жизни на мелкой поверхности Марса.

К сожалению, этот зонд потерял связь с Землей и не смог удовлетворительно развить свою миссию. Подобную судьбу постигла НАСА "Марс Полярный Ландер"В 1999 году.

миссия феникс

После этих неудачных попыток в мае 2008 года миссия феникс из НАСА прибыли на Марс, получив необычайные результаты всего за 5 месяцев. Его основными целями исследования были экзобиологические, климатические и геологические.

Этот зонд может продемонстрировать существование:

  • Снег в атмосфере Марса.
  • Вода в форме льда под верхними слоями этой планеты.
  • Основные почвы с рН от 8 до 9 (по крайней мере, в районе спуска).
  • Жидкая вода на поверхности Марса в прошлом

Исследование Марса продолжается

Исследование Марса продолжается сегодня с использованием высокотехнологичных роботизированных инструментов. Миссии Роверы (MER-A и MER-B) предоставили впечатляющие доказательства того, что на Марсе наблюдалась активность воды.

Например, были найдены доказательства существования пресной воды, кипящих источников, плотной атмосферы и активного круговорота воды..

На Марсе были получены доказательства того, что некоторые породы были отлиты в присутствии жидкой воды, такой как Ярозит, обнаруженный пират MER-B (возможность), которая была активна с 2004 по 2018 год.

пират MER-A (любознательность), были измерены сезонные колебания метана, которые всегда были связаны с биологической активностью (данные опубликованы в 2018 году в журнале Science). Он также обнаружил органические молекулы, такие как тиофен, бензол, толуол, пропан и бутан..

На Марсе была вода

Хотя поверхность Марса в настоящее время негостеприимна, есть явные свидетельства того, что в далеком прошлом климат Марса позволял накапливаться на поверхности жидкой воды, которая, как мы знаем, является жизненно важным компонентом жизни..

Данные о пират MER-A (любознательность), раскрыть, что миллиарды лет назад, озеро в кратере Гейл, содержало все необходимые для жизни ингредиенты, включая химические компоненты и источники энергии.

Марсианские метеориты

Некоторые исследователи считают марсианские метеориты хорошим источником информации о планете, утверждая, что в них содержатся естественные органические молекулы и даже микроорганизмы бактерий. Эти подходы являются предметом научных дебатов.

Эти метеориты с Марса очень редки и представляют собой единственные образцы, которые можно анализировать непосредственно с красной планеты..

Панспермия, метеориты и кометы

Одна из гипотез, которая благоприятствует изучению метеоритов (а также комет), была названа панспермией. Это состоит из предположения, что в прошлом происходила колонизация Земли микроорганизмами, которые попали внутрь этих метеоритов..

Сегодня также существуют гипотезы, в которых говорится, что наземная вода поступала от комет, которые бомбили нашу планету в прошлом. Кроме того, считается, что эти кометы, возможно, принесли с собой первичные молекулы, которые позволили развитию жизни или даже уже развитой жизни, заключенной в них.

Недавно, в сентябре 2017 года, Европейское космическое агентство (ESA) успешно завершило миссию Rosseta, запущен в 2004 году. Эта миссия состояла в исследовании кометы 67П / Чурюмов-Герасименко с зондом Philae это достигло и вращалось вокруг, и затем спускалось. Результаты этой миссии все еще изучаются.

Важность астробиологии

Парадокс ферми

Можно сказать, что первоначальный вопрос, который мотивирует изучение аастробиологии, таков: мы одни во вселенной??

Только в Млечном Пути есть сотни миллиардов звездных систем. Этот факт в сочетании с возрастом Вселенной заставляет нас думать, что жизнь должна быть обычным явлением в нашей галактике..

Вокруг этой темы прослеживается вопрос, поставленный лауреатом Нобелевской премии физиком Энрико Ферми: «Где они все?», Который он сформулировал в контексте ланча, где обсуждался тот факт, что галактика должна быть полной жизни.

В результате возник вопрос о парадоксе, носящем его имя и изложенном следующим образом:

«Вера в то, что вселенная содержит много технологически продвинутых цивилизаций, в сочетании с отсутствием у нас наблюдательных данных, подтверждающих это видение, противоречива».

Программа SETI и поиск внеземного разума

Возможным ответом на парадокс Ферми может быть то, что цивилизации, о которых мы думаем, на самом деле, если они есть, но мы их не искали.

В 1960 году Фрэнк Дрейк и другие астрономы начали программу поиска внеземного разума (SETI)..

Эта программа объединила усилия с НАСА в поисках признаков внеземной жизни, таких как радиосигналы и микроволны. Вопросы о том, как и где искать эти сигналы, привели к большим достижениям во многих областях науки..

В 1993 году Конгресс США отменил финансирование НАСА для этой цели из-за неправильных представлений о значении того, что подразумевает поиск. В настоящее время проект SETI финансируется за счет частных средств..

Проект SETI даже дал начало голливудским фильмам, таким как контакт, актриса в главной роли Джоди Фостер и вдохновленная одноименным романом, написанным всемирно известным астрономом Карлом Саганом.

Уравнение Дрейка

Фрэнк Дрейк оценил число цивилизаций с коммуникативными способностями по выражению, которое носит его имя:

N = R * x fр х ни х фL х фЯ х фс х л

Где N представляет количество цивилизаций, способных связываться с Землей, и выражается как функция других переменных, таких как:

  • R *: скорость звездообразования похожа на наше солнце
  • Fр: доля этих звездных систем с планетами
  • Nи: количество планет, похожих на Землю по планетной системе
  • FL: доля упомянутых планет, где развивается жизнь
  • FЯ: доля, в которой возникает интеллект
  • Fс: доля коммуникативно приспособленных планет
  • L: ожидание «жизни» этих цивилизаций.

Дрейк сформулировал это уравнение как инструмент для «измерения» проблемы, а не как элемент для конкретных оценок, поскольку многие его термины чрезвычайно трудно оценить. Тем не менее, существует общее мнение, что число, которое имеет тенденцию бросать, является большим.

Новые сценарии

Мы должны отметить, что, когда было сформулировано уравнение Дрейка, было очень мало свидетельств о планетах и ​​лунах за пределами нашей солнечной системы (экзопланет). Именно в десятилетие 1990-х годов появились первые свидетельства существования экзопланет..

Например, миссия Kepler НАСА обнаружило 3538 кандидатов в экзопланеты, из которых не менее 1000 считаются находящимися в «обитаемой зоне» рассматриваемой системы (расстояние, которое допускает наличие жидкой воды).

Астробиология и исследование краев Земли

Одним из достоинств астробиологии является то, что она во многом вдохновила желание исследовать нашу собственную планету. Это с надеждой на понимание по аналогии функционирования жизни в других сценариях.

Например, изучение гидротермальных источников в океаническом русле позволило нам впервые наблюдать жизнь, не связанную с фотосинтезом. То есть эти исследования показали нам, что могут существовать системы, в которых жизнь не зависит от солнечного света, что всегда считалось обязательным требованием..

Это позволяет нам предполагать возможные сценарии жизни на планетах, где можно получить жидкую воду, но под толстыми слоями льда, что предотвратит попадание света в организмы..

Другим примером является изучение сухих долин Антарктиды. Там сохранились фотосинтезирующие бактерии, которые были укрыты внутри скал (эндолитические бактерии)..

В этом случае камень служит как опорой, так и защитой от неблагоприятных условий этого места. Эта стратегия была также обнаружена в солончаках и горячих источниках.

Перспективы астробиологии

Научный поиск внеземной жизни пока не увенчался успехом. Но это становится все более изощренным, поскольку астробиологические исследования производят новые знания. Следующее десятилетие астробиологических исследований станет свидетелем:

  • Большие усилия по исследованию Марса и ледяных лун Юпитера и Сатурна.
  • Беспрецедентная способность наблюдать и анализировать внесолнечные планеты.
  • Большой потенциал для разработки и изучения более простых форм жизни в лаборатории.

Все эти достижения, несомненно, повысят нашу вероятность найти жизнь на планетах, похожих на Землю. Но, возможно, внеземная жизнь не существует или настолько разбросана по всей галактике, что у нас почти нет шансов найти ее.

Даже если этот последний сценарий верен, исследования в астробиологии все больше расширяют наши представления о жизни на Земле и ее месте во Вселенной..

ссылки

  1. Chela-Flores J. (1985). Эволюция как коллективное явление. Журнал теоретической биологии, 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). Органическое вещество сохранилось в аргиллитах возрастом 3 миллиарда лет в кратере Гейл на Марсе. Science, 360 (6393), 1096-1101. doi: 10.1126 / science.aas9185
  3. Голдман А.Д. (2015). Астробиология: обзор. В кн .: Колб, Вера (ред.). АСТРОБИОЛОГИЯ: Эволюционный подход CRC Press
  4. Goordial, J., Davila, A., Lacelle, D., Pollard, W., Marinova, M., Greer, C.W., ... Whyte, L.G. (2016). Ближе к засушливым границам микробной жизни в вечной мерзлоте верхней сухой долины, Антарктида. Журнал ISME, 10 (7), 1613-1624. doi: 10.1038 / ismej.2015.239
  5. Краснопольский, В. А. (2006). Некоторые проблемы, связанные с происхождением метана на Марсе. Икар, 180 (2), 359-367. doi: 10.1016 / j.icarus.2005.10.015
  6. LEVIN, G.V. & STRAAT, P.A. (1976). Биологический эксперимент с меченным высвобождением Viking: промежуточные результаты. Science, 194 (4271), 1322-1329. doi: 10.1126 / science.194.4271.1322
  7. Ten Kate, I.L. (2018). Органические молекулы на Марсе. 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). Фоновые уровни метана в атмосфере Марса показывают сильные сезонные колебания. 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). Марс Водно-ледяные облака и осадки. Science, 325 (5936), 68-70. doi: 10.1126 / science.1172344