Historie astrobiologie, předmět studia a význam

astrobiologie nebo exobiologie Je to obor biologie, který se zabývá původem, distribucí a dynamikou života v kontextu naší planety i celého vesmíru. Můžeme tedy říci, že jako věda je astrobiologie vesmíru, jaká biologie je na planetě Zemi.

Vzhledem k širokému spektru účinku astrobiologii, sdružuje jiné vědy jako je fyzika, chemie, astronomie, molekulární biologie, biofyzika, biochemie, kosmologie, geologie, matematika, počítačové vědy, sociologie, antropologie, archeologie, mimo jiné.

Astrobiologie pojímá život jako jev, který by mohl být "univerzální". Zabývá se jejich kontexty nebo možnými scénáři; vaše požadavky a vaše minimální podmínky; příslušných procesů; jeho rozsáhlé procesy; mimo jiné. Není omezen na inteligentní život, ale zkoumá všechny možné typy života.

Index

• 1 Historie astrobiologie
  • 1.1 Aristotelova vize
  • 1.2 Kopernikova vize
  • 1.3 První myšlenky mimozemského života
• 2 Předmět studia astrobiologie
• 3 Mars jako studijní model a průzkum vesmíru
  • 3.1 Námořní mise a změna paradigmatu
  • 3.2 Existuje život na Marsu? Vikingská mise
  • 3.3 Mise Beagle 2, Mars Polar Lander
  • 3.4 Mise Phoenix
  • 3.5 Průzkum Marsu pokračuje
  • 3.6 Na Marsu byla voda
  • 3.7 Meteority na Marsu
  • 3.8 Panspermie, meteority a komety
• 4 Význam astrobiologie
  • 4.1 Fermiho paradox
  • 4.2 Program SETI a hledání mimozemské inteligence
  • 4.3 Rovnice Drake
  • 4.4 Nové scénáře
• 5 Astrobiologie a zkoumání konců Země
• 6 Perspektivy astrobiologie
• 7 Odkazy

Historie astrobiologie

Historie astrobiologie se může vrátit k počátkům lidstva jako druhu a jeho schopnosti ptát se na vesmír a život na naší planetě. Odtud se objevují první vize a vysvětlení, která jsou dodnes přítomna v mýtech mnoha národů.

Aristotelova vize

Aristotelovská vize považovala Slunce, Měsíc, zbytek planet a hvězd za dokonalé koule, které nás obíhaly a vytvářely soustředné kruhy kolem nás.

Tato vize představovala geocentrický model vesmíru a byla pojetím, které poznalo lidstvo během středověku. Pravděpodobně v té době nemohla dát smysl, otázka existence „obyvatel“ mimo naši planetu.

Kopernikova vize

Ve středověku navrhl Nicolaus Copernicus svůj heliocentrický model, který umístil Zemi jako další planetu, která se točila kolem slunce.

Tento přístup hluboce ovlivnil způsob, jakým se díváme na zbytek vesmíru, a dokonce se na sebe díváme, protože nás to dostalo na místo, které snad nebylo tak „zvláštní“, jak jsme si mysleli. To pak otevřelo možnost existence jiných planet podobných našim a, s ním, života odlišného od toho, který známe.

První myšlenky mimozemského života

Francouzský spisovatel a filosof Bernard le Bovier de Fontenelle na konci 17. století již naznačil, že na jiných planetách může existovat život..

V střední-osmnácté století, mnoho z učenců se vztahovalo k Osvětlení, psali o mimozemském životě. Dokonce i přední astronomové, jako Wright, Kant, Lambert a Herschel, předpokládali, že by mohly být obydlené planety, měsíce a dokonce i komety..

Tak devatenáctého století začalo s většinou vědců, filozofů, teologů a vědců, sdílet přesvědčení o existenci mimozemského života téměř ve všech planet. Toto bylo považováno za pevný předpoklad, v té době, na základě rostoucího vědeckého chápání kosmu.

Ohromné ​​rozdíly mezi nebeskými tělesy sluneční soustavy (s ohledem na jejich chemické složení, atmosféru, gravitaci, světlo a teplo) byly ignorovány.

Nicméně, s rostoucím výkonem dalekohledů a s příchodem spektroskopie, byli astronomové schopni začít znát chemické složení planetárních atmosfér v okolí. Tak by bylo možné vyloučit, že v blízkosti planety byly obývány organismy podobné pozemních.

Předmět studia astrobiologie

Astrobiologie se zaměřuje na studium následujících základních otázek:

• Co je život?
• Jak vznikl život na Zemi?
• Jak se vyvíjí a vyvíjí život?
• Existuje život jinde ve vesmíru?
• Jaká je budoucnost života na Zemi a na jiných místech ve vesmíru, pokud existuje?

Z těchto otázek vznikají mnohé další, které se týkají předmětu studia astrobiologie.

Mars jako studijní model a průzkum vesmíru

Červená planeta, Mars, byla poslední baštou hypotéz mimozemského života ve sluneční soustavě. Myšlenka na existenci života na této planetě původně vycházela z pozorování astronomů z konce devatenáctého a počátku dvacátého století..

Tito argumentovali, že značky na povrchu Marsu byly vlastně kanály postavené populací inteligentních organismů. Tyto vzory jsou nyní považovány za produkt větru.

Mise Mariner a posun paradigmatu

Prostorové sondy Mariner, dokládají vesmírný věk, který začal na konci padesátých let, což nám umožnilo přímo vizualizovat a zkoumat planetární a měsíční povrchy ve sluneční soustavě; odhodit tak prohlášení o mnohobuněčných a snadno rozpoznatelných mimozemských formách života ve sluneční soustavě.

V roce 1964 poslání NASA Námořník 4, Poslal první blízké obrázky povrchu Marsu a ukázal v podstatě pouštní planetu.

Nicméně následující mise na Mars a vnějších planet, umožnila detailní pohled na tyto útvary a jejich měsíců a to zejména v případě Marsu, částečné pochopení jeho rané historie.

V různých mimozemských scénářích vědci zjistili, že prostředí není odlišné od prostředí obývaného na Zemi.

Nejdůležitějším závěrem těchto prvních vesmírných misí bylo nahrazení spekulativních předpokladů pro chemické a biologické důkazy, které umožňují objektivní studium a analýzu..

Je na Marsu život? Mise Viking

V první řadě, výsledky misí Mariner podporovat hypotézu neexistence života na Marsu. Musíme však vzít v úvahu, že hledal makroskopický život. Pozdnější mise zpochybnily nepřítomnost mikroskopického života.

Například ze tří experimentů určených k detekci života, provedených pozemskou sondou mise Viking, dva přinesly pozitivní výsledky a jeden negativní.

Navzdory tomu většina vědců zapojených do experimentů sond Viking souhlasí s tím, že na Marsu nejsou žádné známky bakteriálního života a výsledky jsou oficiálně neprůkazné.

Mise Beagle 2, Mars Polar Lander

Po kontroverzních výsledcích hozených misemi Viking, Evropská kosmická agentura (ESA) zahájila mise v roce 2003 Mars Express, speciálně navržený pro exobiologické a geochemické studie.

Tato mise zahrnovala sondu volanou Beagle 2 (homonymní k lodi kde Charles Darwin cestoval), určený pro hledání znamení života na mělkém povrchu Marsu \ t.

Tato sonda bohužel ztratila kontakt se Zemí a nemohla uspokojivě rozvíjet své poslání. Podobný osud měl sonda NASA "Mars Polar Lander"V roce 1999. \ T.

Mise Phoenix

Po těchto neúspěšných pokusech, v květnu 2008, mise Phoenix z NASA přišel na Mars a získal mimořádné výsledky za pouhých 5 měsíců. Jeho hlavní výzkumné cíle byly exobiologické, klimatické a geologické.

Tato sonda by mohla prokázat existenci:

• Sníh v atmosféře Marsu.
• Voda v podobě ledu pod horními vrstvami této planety.
• Základní půdy o pH mezi 8 a 9 (alespoň v oblasti poblíž sestupu).
• Tekutá voda na povrchu Marsu v minulosti

Průzkum Marsu pokračuje

Průzkum Marsu pokračuje i dnes, s high-tech robotickými nástroji. Mise Rovers (MER-A a MER-B) poskytly působivé důkazy o tom, že na Marsu byla vodní aktivita.

Byly nalezeny například důkazy o existenci sladké vody, vroucích pramenů, husté atmosféry a aktivního vodního cyklu.

Na Marsu byly získány důkazy, že některé skály byly formovány v přítomnosti tekuté vody, jako je například Jarosit, který byl detekován Rover MER-B (Příležitost), který byl aktivní od roku 2004 do roku 2018.

Rover MER-A (Zvědavost), změřil sezónní výkyvy metanu, které vždy souvisely s biologickou aktivitou (data publikovaná v roce 2018 v časopise Science). Našel také organické molekuly, jako je thiofen, benzen, toluen, propan a butan.

Na Marsu byla voda

I když je povrch Marsu je nehostinná v současné době existují jasné důkazy o tom, že v dávné minulosti, klima Mars nechá kapalná voda, je nezbytnou součástí života, jak víme, se hromadí na povrchu.

Data Rover MER-A (Zvědavost), odhalit, že před miliardami let, jezero v kráteru Gale, obsahovalo všechny potřebné suroviny pro život, včetně chemických složek a zdrojů energie.

Marťanské meteority

Někteří výzkumníci považují meteority na Marsu za dobrý zdroj informací o planetě, a to tak daleko, že uvádějí, že obsahují přirozené organické molekuly a dokonce i mikrofosílie bakterií. Tyto přístupy jsou předmětem vědecké debaty.

Tyto meteority z Marsu jsou velmi vzácné a představují jediné vzorky, které lze analyzovat přímo z červené planety.

Panspermia, meteority a komety

Jedna z hypotéz, která upřednostňuje studium meteoritů (a také komet), se nazývá panspermie. To spočívá v předpokladu, že v minulosti došlo k kolonizaci Země, mikroorganismy, které se dostaly do těchto meteoritů.

Dnes existují i ​​hypotézy, které uvádějí, že půdní voda pochází z komet, které v minulosti bombardovaly naši planetu. Kromě toho se věří, že tyto komety s sebou mohly přinést základní molekuly, které umožnily rozvoj života nebo dokonce již rozvinutého života umístěného v nich..

Nedávno, v září 2017, Evropská kosmická agentura (ESA) úspěšně dokončila misi Rozeta, Tato mise spočívala v průzkumu komety 67P / Churyumov-Gerasimenko sondou Philae který dosáhl a obíhal a pak sestoupil. Výsledky této mise jsou stále předmětem studie.

Význam astrobiologie

Fermiho paradox

Lze říci, že původní otázka, která motivuje studium Aastrobiologie je: Jsme sami ve vesmíru??

Pouze v Mléčné dráze jsou stovky miliard hvězdných systémů. Tato skutečnost spojená s věkem vesmíru nás vede k domněnce, že život by měl být v naší galaxii běžným jevem.

Okolo tohoto tématu je slavná otázka, kterou položil Nobelovu cenu, který získal fyzik Enrico Fermi: „Kde jsou všichni?“, Kterou formuloval v souvislosti s obědem, kde se diskutovalo o tom, že galaxie by měla být plná. života.

Tato otázka vyústila v paradox, který nese jeho jméno a který je vyjádřen následujícím způsobem:

"Víra, že vesmír obsahuje mnoho technologicky vyspělých civilizací v kombinaci s naším nedostatkem pozorovacích důkazů na podporu této vize, je nekonzistentní."

Program SETI a hledání mimozemské inteligence

Možnou odpovědí na Fermiho paradox by mohlo být to, že o civilizacích, o kterých přemýšlíme, vlastně pokud jsou tam, ale my jsme je nehledali.

V roce 1960 zahájil Frank Drake a další astronomové vyhledávací program mimozemské inteligence (SETI)..

Tento program vyvinul společné úsilí s NASA při hledání znaků mimozemského života, jako jsou rádiové signály a mikrovlnné trouby. Otázky, jak a kde hledat tyto signály, vedly k velkému pokroku v mnoha vědních oborech.

V roce 1993 zrušil Kongres USA pro tento účel finanční prostředky pro NASA, a to v důsledku mylných představ o smyslu toho, co vyhledávání znamená. V současné době je projekt SETI financován ze soukromých zdrojů.

Projekt SETI dokonce vyústil v hollywoodské filmy, jako např Kontakt, hlavní herečka Jodie Fosterová a inspirovaná homonymním románem, který napsal světově proslulý astronom Carl Sagan.

Rovnice Drake

Frank Drake odhadl počet civilizací s komunikační schopností, výrazem, který nese jeho jméno:

N = R * x f_str x n_e x f_Já x f_i x f_c x L

Kde N představuje počet civilizací se schopností komunikovat se Zemí a vyjadřuje se jako funkce jiných proměnných, jako jsou:

• R *: míra formování hvězdy podobná našemu slunci
• f_str: zlomek těchto hvězdných systémů s planetami
• n_epočet planet podobných Zemi planetovým systémem
• f_Já: zlomek uvedených planet, kde se vyvíjí život
• f_i: zlomek, ve kterém se objevuje inteligence
• f_c: zlomek komunikačně zapadajících planet
• L: očekávání "života" těchto civilizací.

Drake formuloval tuto rovnici jako nástroj k "velikosti" problému, spíše než jako prvek pro konkrétní odhady, protože mnoho jeho termínů je velmi obtížné odhadnout. Existuje však konsenzus, že počet, který má tendenci hodit, je velký.

Nové scénáře

Měli bychom si všimnout, že když byla formulována rovnice Drake, bylo velmi málo důkazů o planetách a měsících mimo naši sluneční soustavu (exoplanety). Bylo to v desetiletí devadesátých let, kdy se objevil první důkaz exoplanet.

Například mise Kepler NASA zjistilo 3538 kandidátů na exoplanety, z nichž alespoň 1000 je považováno za "obytnou zónu" uvažovaného systému (vzdálenost, která umožňuje existenci kapalné vody).

Astrobiologie a zkoumání konců Země

Jednou z předností astrobiologie je, že inspirovala, v dobré části, touhu prozkoumat naši vlastní planetu. To s nadějí na pochopení analogie fungování života v jiných scénářích.

Například studium hydrotermálních zdrojů v oceánském loži nám umožnilo poprvé pozorovat život, který není spojen s fotosyntézou. To znamená, že tyto studie nám ukázaly, že mohou existovat systémy, v nichž život nezávisí na slunečním světle, což bylo vždy považováno za nepostradatelný požadavek..

To nám umožňuje předpokládat možné scénáře pro život na planetách, kde lze získat tekutou vodu, ale pod silnými vrstvami ledu, které by zabránily příchodu světla na organismy..

Dalším příkladem je studium suchých údolí Antarktidy. Tam přežily fotosyntetické bakterie, které byly chráněny uvnitř skal (endolitické bakterie)..

V tomto případě slouží skála jako podpora a ochrana proti nepříznivým podmínkám místa. Tato strategie byla zjištěna iv solných bytech a horkých pramenech.

Perspektivy astrobiologie

Vědecké hledání mimozemského života dosud nebylo úspěšné. Je však stále sofistikovanější, protože astrobiologický výzkum přináší nové poznatky. Další desetiletí astrobiologického průzkumu bude svědčit:

• Větší úsilí prozkoumat Mars a ledové měsíce Jupitera a Saturna.
• Nevídaná schopnost pozorovat a analyzovat extrasolarové planety.
• Větší potenciál navrhovat a studovat jednodušší formy života v laboratoři.

Všechny tyto pokroky nepochybně zvýší naši pravděpodobnost nalezení života na planetách podobných Zemi. Ale možná mimozemský život neexistuje nebo je tak roztroušený po celé galaxii, že téměř nemáme šanci ho najít.

I když je tento poslední scénář pravdivý, výzkum v astrobiologii stále více rozšiřuje náš pohled na život na Zemi a jeho místo ve vesmíru.

Odkazy

1. Chela-Flores, J. (1985). Evoluce jako kolektivní 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., ... Coll, P. (2018). Organická hmota se zachovala v 3 miliardách bahnitých kamenech v kráteru Gale na Marsu. Science, 360 (6393), 1096-1101. doi: 10.1126 / science.aas9185
3. Goldman, A. D. (2015). Astrobiologie: Přehled. In: Kolb, Vera (eds). ASTROBIOLOGIE: Evoluční přístup CRC Press
4. Goordial, J., Davila, A., Lacelle, D., Pollard, W., Marinova, M., Greer, C. W., ... Whyte, L. G. (2016). Při pohledu na chladno-suché hranice mikrobiálního života v permafrostu v horním suchém údolí Antarktidy. ISME Journal, 10 (7), 1613-1624. doi: 10.1038 / ismej.2015.239
5. Krasnopolsky, V. A. (2006). Některé problémy spojené s původem metanu na Marsu. Icarus, 180 (2), 359-367. doi: 10.1016 / j.icarus.2005.10.015
6. LEVIN, G.V., & STRAAT, P.A. (1976). Experiment: Biologický experiment Viking Labeled Release Biology: Prozatímní výsledky. Science, 194 (4271), 1322-1329. doi: 10.1126 / science.194.4271.1322
7. Ten Kate, I. L. (2018). Organické molekuly na Marsu. 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). Hladiny pozadí metanu v atmosféře Marsu vykazují silné sezónní změny. 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). Mraky vody a srážek Marsu. Science, 325 (5936), 68-70. doi: 10.1126 / science.1172344