היסטוריה אסטרוביולוגיה, מושא לימוד וחשיבות

ה אסטרוביולוגיה או אקסוביולוגיה זהו ענף של ביולוגיה שעוסק במוצא, בהפצה ובדינמיקה של החיים, בהקשר של כוכב הלכת שלנו ושל היקום כולו. נוכל לומר אז, שכמדע, אסטרוביולוגיה היא ביקום, מהי ביולוגיה לכדור הארץ.

בשל הקשת הרחבה של הפעולה של האסטרוביולוגיה, זה מפגיש מדעים אחרים כגון פיזיקה, כימיה, אסטרונומיה, ביולוגיה מולקולרית, ביופיזיקה, ביוכימיה, הקוסמולוגיה, גיאולוגיה, מתמטיקה, מדעי המחשב, סוציולוגיה, אנתרופולוגיה, ארכיאולוגיה, בין היתר.

אסטרוביולוגיה רואה בחיים תופעה שיכולה להיות "אוניברסלית". היא עוסקת בהקשרים שלהם או בתרחישים אפשריים; הדרישות שלך ותנאי המינימום שלך; התהליכים המעורבים; התהליכים הרחבים שלה; בין היתר. זה לא מוגבל לחיים אינטליגנטיים, אבל הוא בוחן כל סוג אפשרי של החיים.

אינדקס

• 1 היסטוריה של אסטרוביולוגיה
  • 1.1 החזון האריסטוטלי
  • 1.2 החזון הקופרניקני
  • 1.3 רעיונות ראשונים על חיי חוצנים
• אובייקט המחקר של אסטרוביולוגיה
• 3 מאדים כמודל מחקר וחקר החלל
  • 3.1 המשימות של מרינר ושינוי הפרדיגמה
  • 3.2 האם יש חיים על מאדים? המשימה הוויקינגית
  • 3.3 משלחות ביגל 2, מארס פולאר לנדר
  • 3.4 המשימה הפניקס
  • 3.5 החיפושים על מאדים נמשכים
  • 3.6 היו מים על מאדים
  • 3.7 מטאוריטים של מאדים
  • 3.8 Panspermia, מטאוריטים ושביטים
• 4 חשיבותה של האסטרוביולוגיה
  • 4.1 פרדוקס של פרמי
  • 4.2 תוכנית SETI והחיפוש אחר אינטליגנציה מחוץ לכדור הארץ
  • 4.3 משוואת דרייק
  • 4.4 תרחישים חדשים
• 5 אסטרוביולוגיה וחקירה של קצוות כדור הארץ
• 6 פרספקטיבות של אסטרוביולוגיה
• 7 הפניות

היסטוריה של אסטרוביולוגיה

ההיסטוריה של האסטרוביולוגיה עשויה לחזור לתחילתה של האנושות כמין וביכולתה לחקור את עצמה לגבי היקום והחיים על הפלנטה שלנו. משם מופיעים חזיונות והסברים ראשונים שנמצאים כיום במיתוסים של עמים רבים.

החזון האריסטוטלי

החזון האריסטוטלי שקל את השמש, את הירח, את שאר כוכבי הלכת והכוכבים, כדורים מושלמים שמקיפים אותנו, יוצרים מעגלים קונצנטריים סביבנו.

חזון זה היווה את המודל הגיאוצנטרי של היקום, והוא התפיסה שציינה את האנושות בימי הביניים. כנראה לא היה הגיוני באותה עת, את השאלה של קיומם של "תושבים" מחוץ לפלנטה שלנו.

החזון הקופרניקני

בימי הביניים הציע ניקולאוס קופרניקוס את המודל ההליוצנטרי שלו, שהציב את כדור הארץ כפלנטה אחת נוספת, שסובבה סביב השמש.

גישה זו השפיעה עמוקות על האופן שבו אנו מסתכלים על שאר היקום ואפילו להסתכל על עצמנו, כי זה הכניס אותנו למקום שאולי היה לא "מיוחד" כפי שחשבנו. היא פתחה אז את האפשרות לקיומם של כוכבי לכת אחרים הדומים לשלנו, ועם זאת, של החיים שונה מזו שאנו מכירים.

רעיונות ראשונים של חיים מחוץ לכדור הארץ

הסופר והפילוסוף הצרפתי, ברנרד לה בוביייה דה פונטנל, בסוף המאה ה -17, כבר הציע שהחיים יוכלו להתקיים על כוכבי לכת אחרים.

באמצע המאה השמונה עשרה, רבים של חוקרים הקשורים תאורה, הם כתבו על חיים מחוץ לכדור הארץ. אפילו האסטרונומים המובילים באותה תקופה כמו רייט, קאנט, למברט הרשל להניח כי כוכבי לכת, ירחים ואפילו כוכבי שביט, שאוכלס.

לפיכך המאה התשע עשרה החלו עם רוב המדענים, הפילוסופים, תיאולוגים ומלומדים, שיתוף האמונה של קיום חיים מחוץ לכדור הארץ כמעט בכל כוכבי הלכת. זה נחשב הנחה מוצקה באותו זמן, על בסיס הבנה מדעית גוברת של היקום.

ההבדלים המהותיים בין הגופים השמימיים של מערכת השמש (ביחס להרכב הכימי שלהם, לאווירה, לכוח הכבידה, לאור ולחום).

עם זאת, עם העוצמה הגוברת של טלסקופים ועם כניסתו של ספקטרוסקופיה, אסטרונומים הצליחו להתחיל להכיר את הכימיה של אטמוספירות פלנטריות הסמוכים. לכן, ניתן היה לשלול כי כוכבי הלכת הסמוכים היו מיושבים על ידי אורגניזמים דומים לאלה יבשתיים.

מטרת המחקר של אסטרוביולוגיה

אסטרוביולוגיה מתמקדת בחקר השאלות הבסיסיות הבאות:

• מה הם החיים?
• כיצד באו החיים על פני האדמה?
• איך החיים מתפתחים ומתפתחים?
• האם יש חיים במקום אחר ביקום?
• מהו העתיד של החיים על כדור הארץ ובמקומות אחרים ביקום, אם יש אחד?

מן השאלות הללו מתעוררות רבות אחרות הקשורות כל מושא המחקר של astrobiology.

מאדים כמודל מחקר וחקר החלל

כוכב הלכת האדום, מאדים, היה המעוז האחרון של היפותזות החיים מחוץ לכדור הארץ במערכת השמש. הרעיון של קיום החיים על הפלנטה הזו, הגיע בתחילה מתצפיות שנעשו על ידי האסטרונומים של המאה התשע עשרה ותחילת המאה העשרים.

אלה טענו כי הסימנים על פני המאדים הם למעשה ערוצים שנבנו על ידי אוכלוסייה של אורגניזמים חכמים. דפוסים אלה נחשבים כיום להיות תוצר של הרוח.

המשימות מרינר ואת השינוי פרדיגמה

בדיקות החלל מרינר, הם מדגימים את עידן החלל שהחל בסוף שנות החמישים.העידן הזה מאפשר לנו לדמיין ולבחון באופן ישיר משטחי כוכבי לכת וירוקים בתוך מערכת השמש; ובכך משמיעים את ההצהרות על צורות רב-תאיות וזיהוי קל של החיים החיצוניים במערכת השמש.

בשנת 1964 המשימה של נאס"א מרינר 4, הוא שלח את התמונות המקוריות הראשונות של פני המאדים, והראה כוכב לכת מדברי.

עם זאת, משימות עוקבות למאדים ואת כוכבי הלכת החיצוניים, מותר תצוגה מפורטת של גופים אלה וירחים שלהם במיוחד במקרה של מאדים, הבנה חלקית של ההיסטוריה המוקדמת שלה.

בתרחישים שונים מחוץ לכדור הארץ, מדענים מצאו סביבות לא שונות מהסביבות המאוכלסות על פני כדור הארץ.

המסקנה החשובה ביותר של משימות החלל הראשונות הללו היתה החלפת הנחות ספקולטיביות לראיות כימיות וביולוגיות, המאפשרת לבחון ולנתח באופן אובייקטיבי.

האם יש חיים על מאדים? המשימה ויקינג

במקרה הראשון, את התוצאות של משימות מרינר תומכים בהיפותזה של אי קיום החיים על מאדים. עם זאת, עלינו לשקול כי היא חיפשה חיים macroscopic. משימות מאוחרות יותר חקרו את היעדר החיים המיקרוסקופיים.

לדוגמה, של שלושה ניסויים שנועדו לזהות את החיים, שנעשו על ידי בדיקה הקרקעית של המשימה ויקינג, שתי תוצאות חיוביות מניבות ואחת שלילית.

למרות זאת, רוב המדענים מעורבים ניסויים בדיקה ויקינג מסכימים כי אין ראיות לחיים בקטריאליים על מאדים והתוצאות אינן חד משמעיות באופן רשמי.

משימות ביגל 2, מאדים פולאר לנחתת

לאחר תוצאות שנויות במחלוקת נזרק על ידי המשימות ויקינג, סוכנות החלל האירופית (ESA) השיקה את המשימה ב -2003 מאדים אקספרס, שתוכננה במיוחד למחקרים אקסוביולוגיים וגיאוכימיים.

משימה זו כללה בדיקה בשם ביגל 2 (הומונית לאונייה שבה נסע צ'ארלס דרווין), שנועד לחפש את סימני החיים על פני השטח הרדודים של מאדים.

בדיקה זו, למרבה הצער, איבדה מגע עם כדור הארץ ולא הצליחה לפתח את שליחותה בצורה משביעת רצון. גורל דומה היה בדיקה נאס"א "מאדים פולאר לנדר"בשנת 1999.

המשימה הפניקס

לאחר ניסיונות כושלים אלה, במאי 2008, השליחות הפניקס מ נאס"א הגיע למאדים, קבלת תוצאות יוצא דופן רק 5 חודשים. מטרות המחקר העיקריות היו אקזוביולוגיות, אקלימיות וגיאולוגיות.

בדיקה זו יכולה להוכיח את קיומו של:

• שלג באווירה של מאדים.
• מים בצורת קרח מתחת לשכבות העליונות של הפלנטה הזאת.
• קרקעות בסיסיות של pH בין 8 ל 9 (לפחות באזור ליד הירידה).
• מים נוזליים על פני השטח של מאדים בעבר

החקירה של מאדים נמשכת

חקר מאדים נמשך היום, עם מכשירים רובוטיים עתירים. המשימות של רוברס (MER-A ו- MER-B), סיפקו עדויות מרשימות על פעילות מים על מאדים.

לדוגמה, נמצאו עדויות לקיומם של מים מתוקים, מעיינות רותחים, אווירה צפופה ומחזור מים פעיל.

על מאדים, הראיות הושגו כי כמה סלעים כבר יצוק בנוכחות של מים נוזליים, כגון Jarosite, זוהה על ידי רובר MER-B (הזדמנות), אשר פעלה בשנים 2004 עד 2018.

ה רובר MER-A (סקרנות), מדד את התנודות העונתיות של מתאן, אשר תמיד היה קשור לפעילות ביולוגית (נתונים שפורסמו בשנת 2018 בכתב העת Science). הוא מצא גם מולקולות אורגניות כגון תיופאן, בנזן, טולואן, פרופאן ו בוטאן.

היו מים על מאדים

למרות השטח של מאדים מסביריםיפנים כיום, קיימת עדות ברורה כי בעבר הרחוק, האקלים במאדים מותר מים נוזליים, מרכיב חיוני לחיים כפי שאנו מכירים, כדי לצבור על פני השטח.

הנתונים של רובר MER-A (סקרנות), עולה כי לפני מיליארדי שנים, אגם בתוך מכתש סערה, הכיל את כל החומרים הדרושים לחיים, כולל רכיבים כימיים ומקורות אנרגיה.

מטאוריטים מאדים

יש חוקרים הרואים במטאוריטים של מאדים מקורות מידע טובים על הפלנטה, עד כדי כך שהם מכילים מולקולות אורגניות טבעיות ואפילו מיקרו-מאובנים של חיידקים. גישות אלה הן נושא לדיון מדעי.

מטאוריטים אלה ממאדים הם נדירים מאוד ומייצגים את הדגימות היחידות שניתן לנתח ישירות מכוכב הלכת האדום.

Panspermia, מטאוריטים ושביטים

אחת ההשערות כי מעדיף את המחקר של מטאוריטים (וגם שביטים), נקרא panspermia. זה כולל את ההנחה שבעבר התרחש הקולוניזציה של כדור הארץ, על ידי מיקרואורגניזמים שנכנסו לתוך המטאוריטים האלה.

כיום, יש גם השערות כי המדינה מי התהום הגיעו שביטים שהפציצו את הפלנטה שלנו בעבר. בנוסף, מאמינים כי שביטים אלה היו עשויים להביא איתם מולקולות ראשוניות, אשר אפשרה את התפתחות החיים או אפילו פיתחו את החיים שוכנו בתוכם.

לאחרונה, בספטמבר 2017, סוכנות החלל האירופית (ESA) השלימה בהצלחה את המשימה רוזט, שהושק בשנת 2004. משימה זו כללה בחקר השביט 67P / Churyumov-Gerasimenko עם בדיקה פילא שהגיע והקיף, ואז יורד. תוצאות המשימה עדיין נמצאות במחקר.

חשיבותה של האסטרוביולוגיה

פרדוקס של פרמי

ניתן לומר כי השאלה המקורית המניעה את המחקר של האסטרוביולוגיה היא: האם אנחנו לבד ביקום??

רק שביל החלב יש מאות מיליארדי מערכות כוכבים. עובדה זו, יחד עם עידן היקום, מובילה אותנו לחשוב שהחיים צריכים להיות תופעה שכיחה בגלקסיה שלנו.

בנושא זה עולה השאלה: "איפה הם כולם?", שאותם ניסח בהקשר לארוחת צהריים, שם נדון בעובדה שהגלקסיה צריכה להיות מלאה. של החיים.

השאלה הגיעה בסופו של דבר לעליית הפרדוקס הנושאת את שמו, והדבר מתבטא כך:

"האמונה כי היקום מכיל תרבויות רבות מתקדמות מבחינה טכנולוגית, בשילוב עם היעדר ראיות תצפיתיות התומכות בחזון זה, אינה עקבית".

תוכנית SETI וחיפוש אחר אינטליגנציה מחוץ לכדור הארץ

תגובה אפשרית לפרדוקס של פרמי, יכולה להיות התרבויות שאנחנו חושבים עליהן, בעצם אם הן שם, אבל לא חיפשנו אותן.

ב -1960, פרנק דרייק ואסטרונומים אחרים פתחו בתוכנית חיפוש מודיעינית חיצונית (SETI)..

תוכנית זו עשתה מאמצים משותפים עם נאס"א, בחיפוש אחר סימנים של חיים מחוץ לכדור הארץ, כגון אותות רדיו ומיקרוגל. השאלות של איך ואיפה לחפש את האותות הללו הובילו ההתקדמות הרבה בענפי המדע רבים.

ב -1993 ביטל הקונגרס האמריקני מימון לנאס"א למטרה זו, כתוצאה מתפיסות מוטעות לגבי משמעות החיפוש. כיום, הפרויקט SETI ממומן עם קרנות פרטיות.

פרויקט SETI אפילו נתן סרטים הוליווד, כגון צור קשר, בכיכובה של השחקנית ג'ודי פוסטר בהשראת הרומן ההומאניסטי שכתב האסטרונום המפורסם בעולם, קרל סאגאן.

משוואת דרייק

פרנק דרייק העריך את מספר הציוויליזציות בעלות יכולת תקשורתית, על פי הביטוי הנושא את שמו:

N = R * x f_{עמ '} x n_ה x f_l x f_i x f_c x L

כאשר N מייצג את מספר התרבויות עם היכולת לתקשר עם כדור הארץ ומתבטא כפונקציה של משתנים אחרים כגון:

• R *: שיעור היווצרות כוכבים דומה השמש שלנו
• ו_{עמ '}: חלק ממערכות הכוכבים האלה עם כוכבי לכת
• n_ה: מספר כוכבי הלכת דומים לכדור הארץ על ידי מערכת כוכבי הלכת
• ו_l: חלקם של כוכבי הלכת שבהם מתפתחת החיים
• ו_i: את השבר שבו המודיעין עולה
• ו_c: את השבר של כוכבי לכת בכושר התקשורתי
• L: הציפייה ל"חיים "של התרבויות הללו.

דרייק ניסח את המשוואה הזאת ככלי "לגודל" הבעיה, ולא כאלמנט להערכת אומדנים מוחשיים, שכן רבים מתנאיה קשים לאמידה. עם זאת, יש הסכמה כי מספר נוטה לזרוק הוא גדול.

תרחישים חדשים

יש לציין כי כאשר משוואת דרייק התגבשה, היו מעט מאוד עדויות של כוכבי לכת וירחים מחוץ למערכת השמש שלנו (כוכבי לכת). זה היה בעשור של 1990, כי הראיות הראשונות של כוכבי לכת הופיעו.

לדוגמה, המשימה קפלר של נאס"א, זיהו 3538 מועמדים עבור כוכבי לכת, מתוכם לפחות 1000 נחשבים להיות "באזור למגורים" של המערכת נחשב (המרחק המאפשר את קיומם של מים נוזליים).

אסטרוביולוגיה וחקירה של קצוות כדור הארץ

אחד היתרונות של astrobiology הוא כי יש השראה, במידה רבה, את הרצון לחקור את הפלנטה שלנו. זאת מתוך תקווה להבין את האנלוגיה על תפקוד החיים בתרחישים אחרים.

לדוגמה, המחקר של מקורות הידרותרמיות במיטה האוקיינוס ​​איפשר לנו להתבונן בפעם הראשונה, החיים לא קשור הפוטוסינתזה. כלומר, מחקרים אלה הראו לנו שיש מערכות שבהן החיים אינם תלויים באור השמש, שתמיד נחשב לדרישה הכרחית..

זה מאפשר לנו להניח תרחישים אפשריים לחיים על כוכבי הלכת שבו מים נוזליים ניתן להשיג, אבל תחת שכבות עבות של קרח, אשר ימנע את הגעתו של האור לאורגניזמים.

דוגמה נוספת היא המחקר של העמקים היבשים של אנטארקטיקה. יש חיידקים פוטוסינתטיים שרדו כי כבר מוגן בתוך סלעים (חיידקים endolithic).

במקרה זה, הסלע משמש הן כתמיכה והגנה מפני התנאים השליליים של המקום. אסטרטגיה זו זוהתה גם בדירות מלח ומעיינות חמים.

פרספקטיבות של אסטרוביולוגיה

החיפוש המדעי אחר חיים מחוץ לכדור הארץ לא היה מוצלח עד כה. אבל זה הופך להיות מתוחכם יותר, כמו מחקר אסטרוביולוגי מייצר ידע חדש. בעשור הבא של חקירה אסטרוביולוגית יהיה עדים:

• מאמצים גדולים יותר לחקור את מאדים ואת הירחים הקפואים של צדק ושבתאי.
• יכולת חסרת תקדים להתבונן ולנתח כוכבי לכת מחוץ למערכת.
• פוטנציאל רב יותר לעצב ולחקור צורות חיים פשוטות במעבדה.

כל ההתקדמות הזאת תגדיל ללא ספק את הסבירות שלנו למציאת חיים על כוכבי לכת הדומים לכדור הארץ. אבל אולי, חיים מחוץ לכדור הארץ אינם קיימים או מפוזרים כל כך בגלקסיה, עד שכמעט אין לנו סיכוי למצוא אותה.

גם אם התרחיש האחרון נכון, המחקר באסטרוביולוגיה מרחיב את תפיסת החיים שלנו על כדור הארץ ומיקומה ביקום.

הפניות

1. Chela-Flores, J. (1985). אבולוציה כתופעה קולקטיבית. כתב העת לביולוגיה תיאורטית, 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., Collor, P. (2018). החומר האורגני השתמר באבני מרצפת בנות 3 מיליארד שנה במכתש גייל, מאדים. מדע, 360 (6393), 1096-1101. doi: 10.1126 / science.aas9185
3. גולדמן, א. ד. (2015). אסטרוביולוגיה: סקירה כללית. ב: קולב, ורה (עורכים). אסטרוביולוגיה: גישה אבולוציונית CRC Press
4. גורדיאל, ג ', Davila, A., Lacelle, D., פולארד, W., מרינובה, מ', Greer, C. W., ... Wete, L. G. (2016). מתקרב לגבולות הקרים הצחיחים של החיים המיקרוביים ב permafrost של עמק יבש עליון, אנטארקטיקה. ה- ISME Journal, 10 (7), 1613-1624. doi: 10.1038 / ismej.2015.239
5. Krasnopolsky, V. A. (2006). כמה בעיות הקשורות למקור מתאן על מאדים. איקרוס, 180 (2), 359-367. doi: 10.1016 / j.icarus.2005.10.015
6. LEVIN, G. V., & STRAAT, P. A. (1976). ויקינג תווית שיחרור ביולוגיה ניסויים: תוצאות ביניים. מדע, 194 (4271), 1322-1329. doi: 10.1126 / science.194.4271.1322
7. עשר קייט, א 'ל' (2018). מולקולות אורגניות על מאדים. מדע, 360 (6393), 1068-1069. doi: 10.1126 / science.aat2662
8. וובסטר, רופי, מהפי, פ. ר., אטריה, ס. מ., מורס, ג 'יי, פלש, ג'. ג ', מלספין, ג', ... Vasavada, A.R. (2018). רמות הרקע של מתאן באווירה של מאדים מראות שינויים עונתיים חזקים. מדע, 360 (6393), 1093-1096. doi: 10.1126 / science.aaq0131
9. ויטוויי, קוםגם, ל., דיקינסון, סי. קוק, ק., אילניצקי, מ., סברוק, ג'., סמית, פ'ה'(2009). מאדים מים עננים קרח ורטיבות. מדע, 325 (5936), 68-70. doi: 10.1126 / science.1172344