Історія астробіології, об'єкт дослідження і значення

The астробіологія або екзобіологія Це галузь біології, яка має справу з походженням, розподілом і динамікою життя в контексті як нашої планети, так і всього Всесвіту. Тоді можна сказати, що як наука, астробіологія для Всесвіту, що таке біологія для планети Земля.

Завдяки широкому спектру дії астробіології в ній сходяться інші науки: фізика, хімія, астрономія, молекулярна біологія, біофізика, біохімія, космологія, геологія, математика, інформатика, соціологія, антропологія, археологія..

Астробіологія сприймає життя як феномен, який може бути "універсальним". Він стосується їх контекстів або можливих сценаріїв; ваші вимоги та ваші мінімальні умови; процеси; його експансивні процеси; серед інших тем. Вона не обмежується розумним життям, але досліджує будь-який можливий тип життя.

Індекс

• 1 Історія астробіології
  • 1.1 Арістотелівське бачення
  • 1.2. Коперниканське бачення
  • 1.3 Перші ідеї позаземного життя
• 2 Об'єкт дослідження астробіології
• 3 Марс як модель дослідження та освоєння космосу
  • 3.1 Місії морських пілотів і зміна парадигми
  • 3.2 Чи є життя на Марсі? Місія вікінгів
  • 3.3 Місії Beagle 2, Mars Polar Lander
  • 3.4 Місія Фенікс
  • 3.5 Дослідження Марса триває
  • 3.6 На Марсі була вода
  • 3.7 Марсіанські метеорити
  • 3.8 Панспермія, метеорити і комети
• 4 Важливість астробіології
  • 4.1 Парадокс Фермі
  • 4.2 Програма SETI і пошук позаземного інтелекту
  • 4.3 Рівняння Дрейка
  • 4.4 Нові сценарії
• 5 Астробіологія та дослідження кінців Землі
• 6 Перспективи астробіології
• 7 Посилання

Історія астробіології

Історія астробіології може повернутися до початку людства як виду і його здатності ставити під сумнів космос і життя на нашій планеті. Звідси виникають перші бачення і пояснення, які до цих пір існують у міфах багатьох народів.

Арістотелівське бачення

Арістотелівське бачення розглядало Сонце, Місяць, інші планети і зірки, як досконалі сфери, що обертаються навколо нас, роблячи навколо нас концентричні кола..

Це бачення являло собою геоцентричну модель Всесвіту і була концепцією, яка позначила людство в середні віки. Напевно, не могло б бути сенсу того часу, питання про існування "жителів" за межами нашої планети.

Бачення Коперника

У середні століття Микола Коперник запропонував свою геліоцентричну модель, яка помістила Землю як ще одну планету, яка оберталася навколо Сонця..

Цей підхід глибоко вплинув на те, як ми дивимося на решту всесвіту і навіть дивимося на себе, тому що це ставило нас до місця, яке, можливо, не було таким «особливим», як ми думали. Вона відкрила тоді можливість існування інших планет, подібних до нашої, і з нею життя, відмінної від тієї, яку ми знаємо.

Перші ідеї позаземного життя

Французький письменник і філософ, Бернард ле Бов'є де Фонтенель, наприкінці XVII століття вже припустив, що життя може існувати на інших планетах.

У середині вісімнадцятого століття багато вчених пов'язані з Освітлення, вони писали про позаземне життя. Навіть провідні астрономи того часу, такі як Райт, Кант, Ламберт і Гершель, припускали, що планети, супутники і навіть комети можуть бути населені..

Таким чином, дев'ятнадцяте століття почалося з більшості вчених, філософів і академічних богословів, розділяючи віру в існування позаземного життя майже на всіх планетах. Це вважалося твердим припущенням того часу, заснованим на зростаючому науковому розумінні космосу.

Переважаючі відмінності між небесними тілами Сонячної системи (щодо їх хімічного складу, атмосфери, гравітації, світла і тепла) були проігноровані..

Проте, з ростом потужності телескопів і з появою спектроскопії, астрономи могли почати розуміти хімію сусідніх планетних атмосфер. Таким чином, можна виключити, що сусідні планети населені організмами, подібними до наземних.

Об'єкт дослідження астробіології

Астробіологія зосереджується на вивченні наступних основних питань:

• Що таке життя?
• Як відбувалося життя на Землі?
• Як розвивається і розвивається життя?
• Чи є життя в усьому світі?
• Що таке майбутнє життя на Землі і в інших місцях Всесвіту, якщо є?

З цих питань виникають багато інших, пов'язані з об'єктом вивчення астробіології.

Марс як модель дослідження та освоєння космосу

Червона планета, Марс, була останнім бастіоном гіпотез позаземного життя в Сонячній системі. Ідея існування життя на цій планеті, спочатку виходила з спостережень, зроблених астрономами кінця ХІХ - початку ХХ століть..

Вони стверджували, що знаки на поверхні Марса були фактично каналами, побудованими популяцією розумних організмів. Ці моделі тепер вважаються продуктом вітру.

Місії Моряк і зміна парадигми

Космічні зонди Моряк, вони є прикладом космічного віку, що почалося наприкінці 1950-х рр .. Ця ера дозволила нам безпосередньо візуалізувати і вивчити планетарні і місячні поверхні в Сонячній системі; відкидаючи таким чином затвердження багатоклітинних і легко впізнаваних позаземних форм життя Сонячної системи.

У 1964 році місія NASA Mariner 4, Він послав перші близькі фотографії марсіанської поверхні, показуючи в основному пустельну планету.

Однак наступні місії, відправлені на Марс і на зовнішні планети, дозволили детально переглянути ті органи і їхні супутники, і, особливо у випадку Марса, часткове розуміння їхньої ранньої історії..

У різних позаземних сценаріях вчені виявили, що середовища не відрізняються від середовища, населеного на Землі.

Найважливішим висновком цих перших космічних місій було заміщення спекулятивних припущень на хімічні та біологічні докази, що дозволяє об'єктивно вивчати та аналізувати..

Чи є життя на Марсі? Місія Вікінг

У першу чергу, результати місій Моряк підтримка гіпотези про неіснування життя на Марсі. Однак треба враховувати, що він шукав макроскопічне життя. Пізніші місії поставили під сумнів відсутність мікроскопічного життя.

Наприклад, з трьох експериментів, призначених для виявлення життя, зроблених земним зондом місії Вікінг, два дали позитивні результати і один негативний.

Незважаючи на це, більшість вчених брали участь у дослідних зондах Вікінг Погодьтеся, що на Марсі немає жодних доказів бактеріального життя, і результати офіційно не визначені.

Місії Бігль 2, Марс Полярний Ландер

Після спірних результатів кинуті місії Вікінг, Європейське космічне агентство (ЄКА) розпочало свою місію в 2003 році Марс Експрес, спеціально розроблені для екзобіологічних і геохімічних досліджень.

Ця місія включала в себе зонд Бігль 2 (одноіменний корабель, куди подорожував Чарльз Дарвін), призначений для пошуку ознак життя на мілководній поверхні Марса.

Цей зонд, на жаль, втратив контакт з Землею і не міг задовільно розвивати свою місію. Подібна доля мала зонд НАСА "Mars Polar LanderУ 1999 році.

Місія Фенікс

Після цих невдалих спроб, у травні 2008 року, місія Фенікс від NASA прийшли на Марс, отримавши надзвичайні результати всього за 5 місяців. Основними цілями дослідження були екзобіологічні, кліматичні та геологічні.

Цей зонд може продемонструвати наявність:

• Сніг в атмосфері Марса.
• Вода у вигляді льоду під верхніми шарами цієї планети.
• Основні ґрунти рН від 8 до 9 (принаймні в районі біля спуску).
• Рідка вода на поверхні Марса в минулому

Дослідження Марса триває

Дослідження Марса продовжується і сьогодні високотехнологічними робототехнічними інструментами. Місії Роувери (MER-A і MER-B), надали вражаючі докази того, що на Марсі була активність води.

Наприклад, знайдено свідчення про наявність прісної води, киплячих джерел, щільної атмосфери та активного циклу води.

На Марсі було отримано доказ того, що деякі породи були сформовані в присутності рідкої води, наприклад, Jarosite, виявленої Rover MER-B (Можливість), який діяв з 2004 по 2018 рік.

The Rover MER-A (Цікавість), виміряв сезонні коливання метану, який завжди був пов'язаний з біологічною активністю (дані опубліковані в 2018 році в журналі Science). Вона також виявила органічні молекули, такі як тіофен, бензол, толуол, пропан і бутан.

На Марсі була вода

Незважаючи на те, що поверхня Марса зараз непривітна, існують чіткі докази того, що в далекому минулому марсіанський клімат дозволив накопичувати на поверхні рідку воду, що є важливим компонентом для життя, як ми її знаємо..

Дані Rover MER-A (Цікавість), показують, що мільярди років тому, озеро в кратері Гейл, містило всі необхідні для життя інгредієнти, включаючи хімічні компоненти та джерела енергії.

Марсіанські метеорити

Деякі дослідники вважають марсіанські метеорити хорошими джерелами інформації про планету, стверджуючи, що вони містять природні органічні молекули і навіть мікроосколки бактерій. Ці підходи є предметом наукових дискусій.

Ці метеорити з Марса є дуже дефіцитними і є єдиними зразками, які можна проаналізувати безпосередньо з червоної планети.

Панспермія, метеорити і комети

Одна з гіпотез, яка сприяє вивченню метеоритів (а також комет), називається панспермією. Це полягає в припущенні, що в минулому відбувалася колонізація Землі мікроорганізмами, що потрапили в метеорити..

Сьогодні існують також гіпотези, які стверджують, що земна вода прийшла з комет, що бомбили нашу планету в минулому. Крім того, вважається, що ці комети, можливо, принесли з собою первинні молекули, що дозволило розвивати життя або навіть вже розвинене життя, що знаходиться в них.

Нещодавно у вересні 2017 року Європейська космічна агенція (ESA) успішно завершила свою місію Розетка, Ця місія полягала в дослідженні комети 67П / Чурюмов-Герасименко з зондом Філа що дійшли і оберталися, а потім спускалися. Результати цієї місії ще вивчаються.

Значення астробіології

Парадокс Фермі

Можна сказати, що оригінальним питанням, яке мотивує вивчення астробіології, є: чи ми єдині у Всесвіті??

Тільки в Чумацькому Шляху є сотні мільярдів зоряних систем. Цей факт, у поєднанні з віком Всесвіту, приводить нас до думки, що життя має бути звичайним явищем в нашій галактиці.

Навколо цієї теми, питання, поставлене фізиком-лауреатом Нобелівської премії Енріко Фермі, відоме: "Де вони всі?" життя.

Запитання дало початок парадоксу, що носить його ім'я і проголошується таким чином:

"Переконання, що Всесвіт містить багато технологічно розвинених цивілізацій, у поєднанні з нашим відсутністю доказів спостережень, що підтримують це бачення, є непослідовним".

Програма SETI і пошук позаземного розуму

Можливим відповіддю на парадокс Фермі може бути те, що цивілізації ми думаємо, насправді, якщо вони є, але ми не шукали їх.

У 1960 році Френк Дрейк та інші астрономи запустили програму пошуку позаземних розвідників (SETI)..

Ця програма зробила спільні зусилля з NASA, в пошуках ознак позаземного життя, таких як радіосигнали і мікрохвилі. Питання про те, як і де шукати ці сигнали, призвели до великих успіхів у багатьох галузях науки.

У 1993 році Конгрес США скасував фінансування NASA з цією метою, внаслідок неправильних уявлень про значення того, що передбачає пошук. Сьогодні проект SETI фінансується за рахунок приватних коштів.

Проект SETI навіть дав початок голлівудським фільмам, таким як Контакт, у головній ролі актриси Джоді Фостер і натхненний одноіменним романом, написаним всесвітньо відомим астрономом Карлом Саганом.

Рівняння Дрейка

Френк Дрейк оцінив кількість цивілізацій з комунікативною здатністю, виразом, що носить його ім'я:

N = R * x f_стор x n_e x f_l x f_i x f_c x L

Де N - число цивілізацій, здатних зв'язуватися з Землею і виражається як функція інших змінних, таких як:

• R *: швидкість зіркоутворення схожа на наше Сонце
• f_стор: частка цих зоряних систем з планетами
• n_e: кількість планет, подібних Землі планетарною системою
• f_l: частка згаданих планет, де розвивається життя
• f_i: фракція, в якій виникає інтелект
• f_c: фракція комунікаційно придатних планет
• L: очікування "життя" цих цивілізацій.

Дрейк сформулював це рівняння як засіб «розміру» проблеми, а не як елемент, щоб зробити конкретні оцінки, оскільки багато її термінів надзвичайно важко оцінити. Однак є консенсус, що число, яке має тенденцію кидати, є великим.

Нові сценарії

Слід зазначити, що при формулюванні рівняння Дрейка було дуже мало свідчень планет і супутників поза нашою сонячною системою (екзопланети). Саме в десятиліття 1990-х років з'явилися перші свідчення екзопланет.

Наприклад, місія Кеплер НАСА виявили 3538 кандидатів на екзопланети, з яких, принаймні, 1000 вважаються в "населеній зоні" розглянутої системи (відстань, яка дозволяє існування рідкої води).

Астробіологія і дослідження кінців Землі

Однією з достоїнств астробіології є те, що вона надихала, в значній мірі, бажання досліджувати нашу власну планету. Це з надією на розуміння за аналогією функціонування життя в інших сценаріях.

Наприклад, вивчення гідротермальних джерел в океанічному руслі дозволило вперше спостерігати життя, не пов'язане з фотосинтезом. Тобто ці дослідження показали, що можуть існувати системи, в яких життя не залежить від сонячного світла, що завжди вважалося необхідною умовою..

Це дозволяє припустити можливі сценарії життя на планетах, де може бути отримана рідка вода, але під товстими шарами льоду, що запобігало б приходу світла в організми.

Іншим прикладом є вивчення сухих долин Антарктиди. Там збереглися фотосинтетичні бактерії, які були захищені в скелях (ендолітичні бактерії).

У цьому випадку камінь служить як опорою і захистом від несприятливих умов місця. Ця стратегія також була виявлена ​​в соляних квартирах і гарячих джерелах.

Перспективи астробіології

Науковий пошук позаземного життя до цих пір не був успішним. Але вона стає все більш витонченою, оскільки астробіологічні дослідження дають нові знання. Наступне десятиліття астробіологічного дослідження буде свідком:

• Більші зусилля з вивчення Марса і крижаних місяців Юпітера і Сатурна.
• Безпрецедентна здатність спостерігати і аналізувати екзопланет.
• Більший потенціал для розробки та вивчення більш простих форм життя в лабораторії.

Всі ці досягнення, безсумнівно, збільшать нашу ймовірність знайти життя на планетах, подібних до Землі. Але, можливо, позаземне життя не існує або так розкидано по всій галактиці, що ми майже не маємо шансів знайти її.

Навіть якщо цей останній сценарій є вірним, дослідження в астробіології все частіше розширюють нашу перспективу життя на Землі та її місце у Всесвіті..

Список літератури

1. Chela-Flores, J. (1985). Еволюція як колективний феномен. Журнал теоретичної біології, 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). Органічна речовина збереглася в 3-мільярдному році каменя в кратері Гейл, Марс. Science, 360 (6393), 1096-1101. doi: 10.1126 / science.aas9185
3. Goldman, A.D. (2015). Астробіологія: огляд. У: Колб, Віра (ред.). АСТРОБІОЛОГІЯ: Еволюційний підхід CRC Press
4. Goordial, J., Davila, A., Lacelle, D., Pollard, W., Маринова, М., Greer, C. W., ... Whyte, L. G. (2016). Наближається до холодно-посушливих меж мікробної життя в умовах багаторічної мерзлоти верхньої сухої долини Антарктиди. Журнал ISME, 10 (7), 1613-1624. doi: 10.1038 / ismej.2015.239
5. Краснопольський, В. А. (2006). Деякі проблеми, пов'язані з походженням метану на Марсі. Icarus, 180 (2), 359-367. doi: 10.1016 / j.icarus.2005.10.015
6. LEVIN, G. V., & STRAAT, P.A. (1976). Експеримент з біологічним вивільненням вікінга: проміжні результати. Science, 194 (4271), 1322-1329. doi: 10.1126 / science.194.4271.1322
7. Ten Kate, I. L. (2018). Органічні молекули на Марсі. 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). Фонові рівні метану в атмосфері Марса демонструють сильні сезонні коливання. 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 водяний лід хмари і опадів. Science, 325 (5936), 68-70. doi: 10.1126 / science.1172344