Az asztrobiológia ( exobiológia ) egy olyan tudományos tudományág, amely az élet megjelenésének, fejlődésének és fennmaradásának lehetőségét vizsgálja az Univerzum más bolygóin . Az asztrobiológia a fizika , a kémia , a csillagászat , a biológia , az ökológia , a bolygótudomány , a földrajz , a geológia és az asztronautika tudományos vívmányaira támaszkodik a földönkívüli élet lehetőségének vizsgálatához [2] [3]. Néhány probléma megoldásában az asztrobiológia szoros kapcsolatban áll az űrbiológiával és az űrgyógyászattal, amelyek az ember világűrbe való aktív behatolásával kapcsolatban merültek fel. Az asztrobiológia lakható élőhelyeket keres mind a Naprendszerben, mind azon kívül, bizonyítékokat keres a prebiotikus kémiáról , laboratóriumi és terepi vizsgálatokat végez a földi élet eredetéről és korai fejlődéséről , valamint tanulmányozza az élet lehetőségét, hogy alkalmazkodjon a Föld bonyolult körülményeihez. és a térben [4] .
Az asztrobiológia kifejezést először G. A. Tikhov szovjet csillagász javasolta 1953-ban. Az ógörög "astron" ( másik görög ἄστρον ) - "csillag", "biosz" ( másik görög βίος ) - "élet" és " logia" ( más görög -λογία ) - "tanítás" szavakból alakult. Az "asztrobiológia" kifejezésnek többféle szinonimája létezik, de mindegyik két fő tudományt foglal magában: a csillagászatot és a biológiát. Az "exobiológia" szinonimája a görög exo ( másik görög ἔξω ) - "kint, kívül", biosz ( másik görög βίος ) - "élet" és logika ( másik görög -λογία ) - "tanítás" szóból származik. A múltban használt másik kifejezés a xenobiológia, vagyis "az idegenek biológiája". A szót 1954-ben Robert Heinlein tudományos-fantasztikus író alkotta meg Star Beast című regényében [6] .
A „létezik-e élet az univerzumban máshol” kérdés igazolható hipotézis, és így hatékony út a tudományos kutatáshoz. Manapság az asztrobiológia formalizált tudományterületté vált, bár egykor távol állt a tudományos kutatás főáramától. A NASA érdeklődése az asztrobiológia iránt az űrprogram kidolgozásával kezdődött. 1959-ben a NASA finanszírozta első exobiológiai projektjét, 1960-ban pedig létrehozta az Exobiology Study Programot [4] [7] . 1971-ben a NASA finanszírozott egy projektet ( SETI ), amelynek célja a földönkívüli civilizációk rádiójeleinek keresése volt . Az 1976-ban indult Viking Program három biológiai kísérletet tartalmazott, amelyek célja az élet lehetséges jeleinek felkutatása a Marson . Az 1997-ben landolt Mars Pathfinder tudományos hasznos rakományt tartalmazott, amelyet a kőzetekbe zárt mikrobiális kövületek kimutatására terveztek [ 8] .
A 21. században az asztrobiológia egyre több NASA és az Európai Űrügynökség Naprendszer-kutató küldetésének fókuszába kerül. Az első európai asztrobiológiai szemináriumra 2001 májusában került sor Olaszországban [9] , és ennek eredményeként jött létre az Aurora Program [10] . A NASA jelenleg a AsztrobiológiaiVilágszerte egyre több egyetem vezet be tanulmányi programokat az asztrobiológia területén. Az Egyesült Államokban ezek a University of Arizona [11] , a University of Pennsylvania , a University of Montana és a University of Washington ; az Egyesült Királyságban a Cardiffi Egyetem (létrehozták az Astrobiológiai Központot) [12] , Ausztráliában a University of New South Wales [13] . Oroszországban az Orosz Tudományos Akadémia Elnökségének 2010. november 23-i rendeletével megszervezték az Orosz Tudományos Akadémia Asztrobiológiai Tudományos Tanácsát [14] .
Az asztrobiológia, a megfigyelőcsillagászat fejlődése, valamint a Föld legzordabb környezetében is túlélni képes extremofilek széles körének felfedezése arra a felvetésre vezetett, hogy az élet az univerzum számos bolygóján és holdján virágozhat. A jelenlegi asztrobiológiai kutatások középpontjában az élet keresése áll a Marson a Földhöz való közelség és a geológiai történelem miatt. Egyre több bizonyíték támasztja alá, hogy korábban jelentős mennyiségű víz volt a Mars felszínén, amelyet a szénalapú élet kialakulásának fontos előfutárának tekintenek [15] .
A kifejezetten életkeresésre tervezett küldetések a Viking Program és a Marsra célzott Beagle 2 leszállóegység voltak. A Vikingek munkájának eredményeiből levonható fő következtetés az, hogy vagy elenyésző a mikroorganizmusok száma az eszközök leszállóhelyein, vagy egyáltalán nem léteznek. A Beagle 2 leszálló állítólag sikeresen landolt, de nem vette fel a kapcsolatot. A meghibásodás fő okának a kommunikációs berendezések meghibásodását ismerték fel. Az asztrobiológiában jelentős szerepet kellett volna betöltenie a Jupiter Icy Moons Orbiter küldetésének, amelyet a Jupiter jeges holdjainak feltárására terveztek , de ezt törölték. 2008-ban a Phoenix leszállóegység megvizsgálta a marsi talajt mikrobiális élet nyomait , valamint víz jelenlétét keresve. A küldetés fő tudományos eredménye a vékony talajréteg alatti jég felfedezése, valamint annak kémiai elemzése volt.
2011 novemberében a NASA útjára bocsátotta a Curiosity rovert , amely továbbra is életnyomok után kutat a Marson . Az Európai Űrügynökség fejleszti az ExoMars rovert , amely a tervek szerint 2022-ben indul. [16]
A Nemzetközi Csillagászati Unió (IAU) rendszeresen tart jelentős nemzetközi konferenciákat a Bizottság 51 „Bioastronomy: The Search for Extraterrestrial Life” (Bioastronomy: The Search for Extraterrestrial Life) elnevezésű bizottságon keresztül, amelyet az IAU 1982-ben hozott létre, hogy koordinálja az élet és az intelligencia világegyetemben való kutatását, és jelenleg is működik a Hawaii Egyetem Csillagászati Intézetének alapja.
Ahhoz, hogy más bolygókon életet keressünk, csökkenteni kell a probléma méretét, amelyre különféle feltételezéseket használnak. Az első az, hogy Galaxisunk életformáinak túlnyomó többsége szénkémián alapul, akárcsak minden földi életforma [17] . Bár a nem-szén életformák létezésének lehetőségét nem tagadják . A feltevés azon a tényen alapul, hogy a szén a negyedik legelterjedtebb elem az univerzumban, és lehetővé teszi körülötte sokféle molekula kialakulását. A szénatomok azon képessége, hogy könnyen kötődjenek egymáshoz, tetszőlegesen hosszú és összetett molekulák létrehozását teszi lehetővé .
A következő feltételezés a víz jelenléte folyékony állapotban. A víz egy gyakori anyag, amely összetett szénvegyületek képződéséhez szükséges, amelyek végső soron élet kialakulásához vezethetnek. Egyes kutatók azt is javasolják, hogy vegyék figyelembe az ammónia vagy a víz-ammónia keverékek környezetét, mivel az nagyobb hőmérsékleti tartományt biztosít az élet számára, és így kiterjeszti a potenciális világok számát. Ez a környezet alkalmas szén- és szénmentes életre egyaránt .
A harmadik javaslat: a Naphoz hasonló csillagok keresése. A nagyon nagy csillagok élettartama viszonylag rövid, ami viszont azt jelenti, hogy az életnek nem lesz elég ideje fejlődni az ilyen csillagok körül keringő bolygókon. A nagyon kicsi csillagok olyan kevés hőt adnak le, hogy a bolygókon csak nagyon közeli pályán lehet folyékony víz. De ugyanakkor a bolygókat is befogják a csillag árapály-erejei [18] . Vastag légkörréteg nélkül a bolygó egyik oldala folyamatosan felmelegedne, míg a másik oldala fagyott lenne. 2005-ben azonban ismét napirendre került a tudományos közösség napirendjére a vörös törpék körüli bolygók lakhatóságának kérdése , hiszen a vörös törpék hosszú (akár 10 billió éves) létezése lehetővé teheti élet létezését olyan bolygókon sűrű légkör. Ez nagyon fontos, mivel a vörös törpék nagyon gyakoriak az univerzumban. (Lásd: Vörös törpe rendszer lakhatósága ). Tudósok szerint Galaxisunk csillagainak körülbelül 10%-a hasonlít a Naphoz, és körülbelül ezer ilyen csillag található tőlünk 100 fényév sugarú körben. Valószínűleg ezek a csillagok lesznek a fő célpontok rendszereik életének keresésében.
Mivel a Föld az egyetlen bolygó, amelyen az élet létezése megbízhatóan ismert, nem lehet tudni, hogy a feltevés helyes-e vagy sem.
A legtöbb csillagászattal kapcsolatos asztrobiológiai kutatás a Naprendszeren kívüli bolygók ( exobolygók ) felfedezéséhez kapcsolódik. Az alapfeltevés az, hogy ha az élet a Földön keletkezett, akkor más hasonló tulajdonságokkal rendelkező bolygókon is keletkezhetett. Ebben a tekintetben számos projekt van fejlesztés alatt a Földhöz hasonló exobolygók észlelésére. Ezek elsősorban a NASA Terrestrial Planet Finder (TPF) és ATLAST programjai, valamint az Európai Űrügynökség Darwin programja. Vannak kevésbé ambiciózus projektek is, amelyek földi teleszkópok használatát foglalják magukban. Emellett a NASA már 2009 márciusában elindította a Kepler-küldetést , a Francia Űrügynökség pedig 2006-ban a COROT műholdat. A tervezett küldetések célja nem csak a Föld méretű bolygók észlelése, hanem a bolygó fényének közvetlen megfigyelése is további spektroszkópiai vizsgálatok céljából . A bolygók spektrumának vizsgálatával meg lehet határozni egy exobolygó légkörének és/vagy felszínének fő összetételét. Az ilyen információk megszerzése után megbecsülhető az élet jelenlétének valószínűsége a bolygón. A NASA Research Group – Virtual Planet Laboratory számítógépes szimulációkat használ különféle virtuális bolygók létrehozására, hogy megértse, hogyan néznének ki Darwin vagy TPF megfigyelései [19] . Amikor ezek a küldetések megkezdik az adatgyűjtést, az eredményül kapott bolygóspektrumokat össze lehet hasonlítani a virtuális bolygók spektrumaival az élet jelenlétére utaló jellemzők tekintetében. Egy exobolygó fotometriájának megváltoztatása további információkkal szolgálhat a bolygó felszínének és légkörének tulajdonságairól is.
Az intelligens élettel rendelkező bolygók száma a Drake-egyenlet segítségével becsülhető meg . Az egyenlet az intelligens élet jelenlétének valószínűségét olyan paraméterek szorzataként határozza meg, mint a lakható bolygók száma és azon bolygók száma, amelyeken élet keletkezhet [20] :
,
ahol N a kapcsolatfelvételre kész intelligens civilizációk száma; R* az évente keletkező csillagok (a Naphoz hasonló csillagok) száma; f p a csillagok és a bolygók aránya; n e a civilizáció születéséhez megfelelő feltételekkel rendelkező bolygók (és műholdak) átlagos száma; f l az élet keletkezésének valószínűsége egy megfelelő feltételekkel rendelkező bolygón; f i - az intelligens életformák megjelenésének valószínűsége azon a bolygón, amelyen élet van; f c azon bolygók számának aránya, amelyek intelligens lakói képesek érintkezni és keresik azt, azon bolygók számához, amelyeken intelligens élet van;Ez az egyenlet azonban jelenleg csak elméletileg igazolható, és nem valószínű, hogy az egyenletet a közeljövőben ésszerű hibahatárok korlátozzák. Az első R tényezőt csillagászati mérésekből határozzák meg, és ez a legkevésbé tárgyalt mennyiség. A második és harmadik tényező (csillagok bolygókkal és bolygók megfelelő feltételekkel) tekintetében jelenleg aktív adatgyűjtés folyik. A többi paraméter kizárólag feltételezéseken alapul. A képlettel az a probléma, hogy nem használható hipotézis generálására, mert olyan paramétereket tartalmaz, amelyeket nem lehet tesztelni. Egy másik kapcsolódó téma a Fermi-paradoxon , amely azt sugallja, hogy ha az intelligens élet gyakori az univerzumban, akkor ennek egyértelmű jeleinek kell lennie. Az olyan projektek, mint a SETI , ezen a paradoxonon alapulnak , amelyek az intelligens földönkívüli civilizációk rádiójeleit próbálják észlelni.
Az asztrobiológia másik aktív kutatási területe a bolygórendszer kialakulásának tanulmányozása . Felmerült, hogy Naprendszerünk sajátosságai (például a Jupiter védőpajzsként való jelenléte [21] ) jelentősen növelhetik a bolygónkon keletkezett intelligens élet kialakulásának valószínűségét [22] [23] . De a végső következtetések még nem születtek meg.
BiológiaAz 1970-es évekig a tudósok úgy gondolták, hogy az élet teljes mértékben a nap energiájától függ. A Földön élő növények a napfény energiáját hasznosítják a fotoszintézis folyamatán keresztül , amely szén-dioxidból és vízből szerves anyagokat állít elő, és oxigént szabadít fel . Ezenkívül az állatok növényeket esznek, ezáltal energiát adnak át a táplálékláncon . Korábban azt hitték, hogy az óceán mélyén, ahová nem jut el a napfény, az élet az óceán felszínéről lehulló szerves maradványok elfogyasztásából, vagy elhullott állatokból képződő tápanyagoknak köszönhető, vagyis az is. a Naptól függ. Feltételezték, hogy az élet létezésének képessége attól függ, hogy hozzáfér-e a napfényhez. 1977-ben azonban a Galápagos-szigetek közelében lévő Alvin mélytengeri merülés során a tudósok pogonoforok , puhatestűek , rákfélék , kagylók és más tengeri élőlények kolóniáit fedezték fel, amelyek a fekete dohányzóknak nevezett víz alatti vulkáni képződmények köré csoportosultak . Ezek a lények annak ellenére virágoztak, hogy nem jutottak napfényhez. Később kiderült, hogy teljesen független táplálékláncot alkotnak. A növények helyett ennek a táplálékláncnak a gerincét olyan baktériumok alkotják, amelyek a Föld belsejéből származó reaktív vegyi anyagok, például hidrogén vagy hidrogén-szulfid oxidációs folyamatából nyerik az energiát. Ez a kemoszintézis forradalmasította a biológia tanulmányozását, bebizonyítva, hogy az élet nem feltétlenül a Naptól függ, csak vízre és energiára van szükség.
Az extremofilek (extrém környezetben túlélni képes élőlények) kulcsfontosságú elemei az asztrobiológusok kutatásának. Ilyen organizmusok például a több kilométeres víz alatt is túlélő bióta hidrotermális szellőzőnyílások közelében, valamint az erősen savas környezetben élő mikrobák [24] . Ma már ismert, hogy az extremofilek jégben, forrásban lévő vízben, savban , atomreaktorokból származó vízben , kristálysókban, mérgező hulladékban és számos más szélsőséges helyen élnek, amelyeket korábban lakhatatlannak tartottak [25] . Új utakat nyitottak meg az asztrobiológiában azáltal, hogy nagymértékben megnövelték a lehetséges földön kívüli élőhelyek számát. Ezeknek az élőlényeknek, élőhelyeiknek és evolúciós útjuknak a jellemzése kritikus eleme annak megértésében, hogyan alakulhat ki az élet a világegyetem más részein. Íme példák azokra az organizmusokra, amelyek ellenállnak a vákuum és a kozmikus sugárzás hatásainak: zuzmók Rhizocarpon geographical ( lat. Rhizocarpon geographicum ) és Xanthoria elegáns ( lat. Xanthoria elegans ) [26] , baktériumok Bacillus safensis [27] , radioduraninococcus [27] duraninococcus , Bacillus subtilis [27] , Saccharomyces cerevisiae [27] élesztőgomba, Arabidopsis thaliana (Tal's rezukhovidka) [27] magvai , valamint a gerinctelen Tardigrade [27] .
2010. december 2-án a tudósok bejelentették, hogy az extremofil baktériumok ( GFAJ -1 ) foszforhiányos körülmények között arzénnal helyettesíthetik azt a DNS - molekulában [28] . Ez a felfedezés hitelt kölcsönöz annak a régi elképzelésnek, hogy más bolygókon az életnek teljesen más kémiája lehet, és így segíthet a földönkívüli élet keresésében [28] [29] . Később kiderült, hogy ez nem így van [30] .
A jelenleg folyó kutatás másik területe az élet eredetének vizsgálata , amely különbözik az evolúciós úttól. Alexander Oparin és John Haldane úgy vélte, hogy a korai Föld körülményei kedvezőek voltak a szervetlen elemekből szerves vegyületek képződéséhez, és így számos olyan vegyi anyag kialakulásához, amelyek a most megfigyelt életformákra jellemzőek. Ennek a prebiotikus kémiának nevezett folyamatnak a tanulmányozása során a tudósok némi haladást értek el, de még mindig nem világos, hogy létrejöhetett-e ilyen módon élet a Földön. A pánspermia egy alternatív elmélete szerint az élet első elemei egy másik bolygón, még kedvezőbb körülmények között keletkezhettek (vagy akár a csillagközi térben, aszteroidákon stb.), majd valamilyen módon átkerültek a Földre. A Jupiter Europa holdját jelenleg a Földön kívüli élet legvalószínűbb helyszínének tartják a Naprendszerben [25] [31] [32] [33] [34] [35] .
AsztrogeológiaFőcikk: Földi bolygók geológiája a Naprendszerben
Az asztrogeológia egy tudományos tudományág, amelynek tárgya a bolygók és műholdaik, aszteroidák , üstökösök , meteoritok és más csillagászati testek geológiájának tanulmányozása . Az e tudományág által gyűjtött információk lehetővé teszik egy bolygó vagy műholdjának alkalmasságának értékelését az élet fejlődésére és fenntartására.
A geokémia az asztrogeológia egy résztudománya, amely magában foglalja a Föld és más bolygók kémiai összetételének, a kőzet- és talajösszetételt meghatározó kémiai folyamatoknak és reakcióknak, az anyag- és energiaciklusoknak, valamint ezeknek a bolygókkal való kölcsönhatásának tanulmányozását . hidroszféra és légkör . A szakterületek közé tartozik az asztrokémia , a biokémia és a szerves geokémia.
A kövületek a földi élet legrégebbi ismert bizonyítékai [36] . Elemzésükkel a paleontológusok jobban megérthetik a Földön a távoli múltban keletkezett organizmusok típusait. mint például a nyugat- Pilbara és antarktiszi Száraz-völgyek a Mars egyes régióinak geológiai analógjainak tekinthetők, és így betekintést nyújthatnak abba, hogyan keressünk olyan életet a Marson, amely ott létezhetett. a múlt.
A Földön túli élet létezéséről szóló vitákban gyakran kevés figyelmet fordítanak a biokémia alapelvei által támasztott korlátokra [37] . Annak a valószínűségét, hogy az élet a világegyetemben szénen alapul, megnöveli az a tény, hogy a szén az egyik legnagyobb mennyiségben előforduló elem. Csak két elem, a szén és a szilícium képezheti az alapját olyan molekuláknak, amelyek elég nagyok ahhoz, hogy biológiai információkat hordozzanak. Az élet szerkezeti alapjaként a szén egyik fontos tulajdonsága, hogy a szilíciummal ellentétben könnyen részt tud venni kémiai kötések kialakításában sok más atommal, így biztosítja az anyagcsere és szaporodás reakcióinak lebonyolításához szükséges kémiai sokoldalúságot. . A hidrogénből, oxigénből, nitrogénből , foszforból , kénből és különféle fémekből , például vasból , magnéziumból és cinkből álló különféle szerves funkciós csoportok a kémiai reakciók széles választékát biztosítják. A szilícium viszont csak néhány atommal lép kölcsönhatásba, és a nagy szilícium alapú molekulák egységesek a szénalapú makromolekulák kombinatorikus univerzumához képest [37] . Valójában nagyon valószínű, hogy az élet alapvető építőkövei valahol hasonlóak lesznek a miénkhez, ha nem is részletekben, de általában [37] . Míg a földi élet és az élet, amely a Földtől függetlenül keletkezhetett volna, feltételezések szerint sok hasonló, ha nem azonos építőelemet használ, az idegen életnek lehetnek egyedi biokémiai tulajdonságai. Ha az élet hasonló hatással van a környezetre a Naprendszer más részein, akkor a vegyi anyagok relatív bősége, bármi legyen is az, elárulhatja jelenlétét [38] .
Annak az elképzelésnek, hogy a Naprendszerben honnan eredhet az élet, történelmileg korlátozta az a hiedelem, hogy az élet végső soron a nap fényétől és hőjétől függ, és ezért a bolygó felszínére korlátozódik [37] . A három legvalószínűbb jelölt az életre a Naprendszerben a Mars, a Jupiter Europa holdja és a Szaturnusz Titán holdja [39] [40] [41] [42] [43] . Ez a feltételezés elsősorban azon alapul, hogy (a Mars és az Európa esetében) a csillagászati testekben lehet folyékony víz, amelynek molekulái az élethez szükségesek, mint oldószer a sejtekben [15] . A Marson a víz sarki jégsapkákban található, és a közelmúltban a Marson megfigyelt új szakadékok arra utalnak, hogy legalább átmenetileg folyékony víz létezhet a bolygó felszínén [44] [45] és esetleg a föld alatt, geotermikus forrásokban . Alacsony marsi hőmérsékleten és alacsony nyomáson a folyékony víz valószínűleg nagyon sós [46] . Ami az Európát illeti, valószínűleg folyékony víz található a felszíni jégréteg alatt [32] [39] [40] . Ez a víz az óceán fenekén zajló vulkáni tevékenység hatására folyékony halmazállapotúvá melegedhet, de a fő hőforrás valószínűleg az árapály-melegedés [47] .
Egy másik csillagászati objektum, amely potenciálisan támogathatja a földönkívüli életet, a Szaturnusz legnagyobb holdja, a Titán [43] . Úgy gondolják, hogy a Titán körülményei közel állnak a korai Földhöz [48] . Felszínén a tudósok felfedezték az első folyékony tavakat a Földön kívül, de ezek nagy valószínűséggel etánból és/vagy metánból állnak [49] . A Cassini szonda 2008 márciusi adatainak tanulmányozása után bejelentették, hogy a Titánnak is lehet egy folyékony vízből és ammóniából álló földalatti óceánja [50] . Ezenkívül a Szaturnusz Enceladus holdjának jégsapkája alatt óceán is lehet [51] .
Ez az asztrobiológiai eredményeken alapuló hipotézis azt állítja, hogy a többsejtű életformák ritkábbak lehetnek, mint azt a tudósok eredetileg gondolták. Lehetséges választ ad Fermi paradoxonára : "Ha a földönkívüli civilizációk meglehetősen gyakoriak, akkor miért nem figyeljük meg az intelligens földönkívüli élet nyomait?" Ez az elmélet ellentétes a középszerűség elvével , amelyet a híres csillagászok, Frank Drake , Carl Sagan és mások javasoltak . A középszerűség elve azt sugallja, hogy az élet a Földön nem kivételes, és valószínűleg számtalan más világon is megtalálható.
Az antropikus elv kimondja, hogy az univerzum alapvető törvényei kifejezetten úgy vannak elrendezve, hogy lehetséges legyen az élet létezése. Az antropikus elv alátámasztja az egyedülálló Föld-hipotézist, kijelentve, hogy a földi élet fenntartásához szükséges elemek olyan "finomhangoltak", hogy máshol kicsi az esélye, hogy megismétlődjenek. Stephen Jay Gould összehasonlította azt az állítást, miszerint "az univerzum jól alkalmazkodott a mi életfajtáinkhoz" azzal a kijelentéssel, miszerint "a kolbászokat szándékosan készítették hosszúra és keskenyre, hogy elférjen a modern hot dog zsemlében", vagy hogy "a hajókat a a kagylók otthona" [52] [53] .
Bár a földönkívüli élet leírása megoldatlan kérdés, a létezésére és eredetére vonatkozó hipotézisek és előrejelzések igen változatosak, ennek ellenére az életkeresést támogató elméletek kidolgozása jelenleg az asztrobiológia legkonkrétabb gyakorlati alkalmazásának tekinthető.
Többek között Jack Cohen biológus és Ian Stuart matematikus a xenobiológiát az asztrobiológiától különállónak tekinti. Cohen és Stewart úgy gondolja, hogy az asztrobiológia a Naprendszerünkön kívüli Földön létező élet keresése, míg a xenobiológia olyan esetek kutatásával foglalkozik, ahol feltételezzük, hogy az élet nem szén- vagy oxigénlégzésen alapul, de eddig ez a meghatározó. az élet jellemzői. (Lásd szénsovinizmus ).
Az elmúlt évszázadokban nagyon valószínűnek tartották az élet létezését a Naprendszer bolygóin. Ez különösen az évszakok (évszakok), a lehetséges tengerek és szárazföldek stb. csillagászati módszerekkel történő kimutatásával járt együtt. csatornák a Marson . Még absztrakt feltételezések is léteztek a szelenitek , marslakók stb. létezéséről. A 20. század elején egyes tudósok a marsi növényzet jelenlétét bizonyítottnak, a vénuszi – lehetségesnek tartották.
A 20. század második fele óta a tudósok célirányosan kutatnak földönkívüli élet után a Naprendszeren belül és azon kívül, különösen az automatikus bolygóközi állomások (AMS) és az űrtávcsövek segítségével . A meteoritokkal , a Föld felső légkörével kapcsolatos tanulmányok adatai , valamint az űrprogramok részeként gyűjtött adatok lehetővé teszik egyes tudósok számára, hogy azzal érveljenek, hogy az élet legegyszerűbb formái a Naprendszer más bolygóin is létezhetnek. Ugyanakkor a modern tudományos elképzelések szerint rendkívül kicsi annak a valószínűsége, hogy a Naprendszer összes bolygóján magasan szervezett életet találjanak, kivéve a Marsot , valamint a Jupiter és a Szaturnusz egyes műholdait .
A mai napig nem találtak bizonyítékot földönkívüli életre.
1996. augusztus 6-án azonban a NASA tudósai az ALH 84001 meteorit tanulmányozása után bejelentették, hogy a meteorit életnyomokat tartalmazhat a Marson. A meteoritszerkezetek pásztázó elektronmikroszkóppal történő pásztázása során olyan kövületekre bukkantak, amelyek földi élőlények - az úgynevezett magnetotaktikus baktériumok - "nyomaira" emlékeztették a tudósokat. A kutatók azzal érveltek, hogy ezek a sajátos kövületek hagyják el a baktériumokat a Földön, így az azonos kövületek felfedezése egy meteoritban a baktériumok szülőbolygóján való létezése mellett szól. Ugyanakkor az ALH 84001-en található struktúrák 20-100 nanométer átmérőjűek, ami közel áll az elméleti nanobaktériumokhoz , és sokszor kisebb, mint bármely, a tudomány által ismert sejtes életforma. Továbbra sem világos, hogy ez arra utal, hogy volt vagy van élet a Marson, vagy valószínűsíthető élőlények találták el a meteoritot már a Földön a leesése után [54] [55] [56] [57] .
Élőlények lehetséges jelenlétét a Vénusz felszínén 2012 januárjában jelentette be Leonid Ksanfomality , az Orosz Tudományos Akadémia Űrkutatási Intézetének vezető kutatója . Miközben az 1970-es és 1980-as években szovjet eszközökkel továbbított fényképeket tanulmányozta, talált néhány tárgyat, amelyek egymás utáni felvételek sorozatában jelennek meg és tűnnek el. Például a "skorpió" tárgy 90 perccel a fényképezőgép bekapcsolása után jelenik meg a fényképen, majd 26 perc múlva eltűnik, és egy barázdát hagy maga után a talajban. Xanfomality úgy véli, hogy a leszállás során a modul nagy zajt keltett, és a "lakók" elhagyták a leszállóhelyet, majd egy idő után, amikor minden megnyugodott, visszatértek [58] .
2010-ben a NASA tudósainak egy csoportja a Cassini szondától kapott adatok alapján bejelentette, hogy a Szaturnusz Titán holdján a primitív organizmusok élettevékenységének közvetett jeleit találták (lásd: Life on Titan ). Az élet in situ keresését a Jupiter műholdain feltételezik az ígéretes AMS programok leszálló járművekkel, kriobotokkal , Laplace -P típusú hidrobotokkal stb.
Metán2004- ben földi teleszkópok és a Mars Express szonda a metán spektrális markerét mutatták ki a marsi légkörben . A napsugárzás és a kozmikus sugárzás miatt a tudósok szerint a metánnak néhány éven belül el kellett volna tűnnie a Mars légköréből. Így a gázt aktívan pótolni kell az aktuális koncentráció fenntartásához [59] [60] . A 2011. november 25-én felbocsátott Mars Science Laboratory rover egyik kísérlete az lesz, hogy pontos méréseket végezzen a marsi légkörben lévő szén-dioxid (CO 2 ) és metán (CH 4 ) oxigén és szén izotóp arányáról a metán geokémiai vagy biológiai eredetének meghatározására [61] [62] [63] .
BolygórendszerekLehetséges, hogy a Naprendszer egyes bolygóinak, például a Jupiter gázóriásnak lehetnek szilárd felszínű vagy folyékony óceáni holdjai, amelyek lakhatóbbak. A Naprendszeren kívül található bolygók többsége forró gáz óriás és lakhatatlan. Így nem lehet biztosan tudni, hogy a Naprendszer olyan bolygóval, mint a Föld, egyedülálló-e vagy sem. A továbbfejlesztett észlelési módszerek és a meghosszabbított megfigyelési idő kétségtelenül több bolygórendszer felfedezését teszi lehetővé, és talán ezek közül néhány olyan lesz, mint a Föld. A Kepler-missziót például arra tervezték, hogy észlelje a Föld méretű bolygókat más csillagok körül azáltal, hogy méri a csillag fénygörbéjének apró változásait, amikor a bolygó elhalad a csillag és a távcső között. Az infravörös és szubmilliméteres csillagászat fejlődése feltárta más csillagrendszerek összetevőit. Az infravörös vizsgálatok porsávokat és aszteroidákat találtak a távoli csillagok körül, amelyek a bolygók kialakulásának hátterében állnak.
A bolygó életképességeA „Mi a rengeteg potenciálisan lakható bolygó” kérdés megválaszolására tett erőfeszítések sikerrel jártak. 2011. február 2-án a Kepler-teleszkóp adatait vizsgáló tudósok bejelentették, hogy csillagaik lakható zónájában 54 bolygójelölt található. Sőt, közülük 5 mérete a Földéhez hasonló [64] .
Kutatások folynak a szélsőséges ökoszisztémák életének és működésének környezeti korlátairól is, ami lehetővé teszi a kutatók számára, hogy megjósolják, mely bolygókörnyezetek lehetnek a legalkalmasabbak az élethez. Az olyan küldetések, mint a Phoenix leszállóegység , a Mars Science Laboratory és az ExoMars to Mars, a Cassini szonda a Szaturnusz Titán holdjára, valamint az Ice Clipper küldetés a Jupiter Europa-holdjára reményt adnak a naprendszerünk más bolygóin való élet lehetőségének további feltárására.
Kutatások zajlanak az élet ökológiai körülményeivel és a szélsőséges ökoszisztémák működésével kapcsolatban, így a kutatók jobban megjósolhatják, mely bolygók lehetnek a legvalószínűbbek lakhatóak. Az olyan küldetések, mint a Phoenix lander , a Mars Science Laboratory , az ExoMars , a Mars 2020 és a Cassini szonda (küldetés a Szaturnusz holdjain) célja a Naprendszer más bolygóinak életlehetőségeinek további feltárása.
Az 1970-es évek végén két viking leszálló négyféle biológiai kísérletet végzett a Mars felszínén. Ezek voltak az egyedüli Mars-leszállók, amelyek kifejezetten a modern mikrobiális élet anyagcseréjére tervezett kísérleteket végeztek a Marson. Az ültetők egy robotkar segítségével talajmintákat gyűjtöttek a hajón lévő nyomás alatti teszttartályokba. Mindkét leszálló egyforma volt, így a Mars felszínén két helyen végezték el ugyanazokat a teszteket; Viking 1 az Egyenlítő közelében és Viking 2 északabbra. Az eredmény nem volt meggyőző, és egyes tudósok máig vitatják [65] [66] [67] [68] .
A Beagle 2 egy sikertelen brit Mars leszálló volt, amely az Európai Űrügynökség Mars Express küldetésének része volt 2003-ban. Fő célja az volt, hogy életjeleket keressen a Marson, a múltban vagy a jelenben. Bár biztonságosan landolt, nem tudta megfelelően kihelyezni napelemeit és távközlési antennáját [69] .
Az EXPOSE egy többfelhasználós létesítmény, amelyet 2008-ban telepítettek a Nemzetközi Űrállomáson kívülre, és amelyet az asztrobiológiának szenteltek. Az EXPOSE-t az Európai Űrügynökség (ESA) fejlesztette ki olyan hosszú távú űrmissziók számára, amelyek szerves, kémiai és biológiai mintákat tesznek ki a világűrbe alacsony Föld körüli pályán [70] .
A Mars Science Laboratory (MSL) küldetése egy jelenleg a Marson működő roveren landolt . 2011. november 26-án bocsátották vízre, és 2012. augusztus 6-án landolt a Gale-kráterben . A küldetés célja, hogy segítse a Mars alkalmasságának értékelését, és ennek során annak megállapítását, hogy a Mars támogatja-e vagy támogatta-e valaha az életet, adatokat gyűjtsön egy jövőbeli emberi küldetéshez, tanulmányozza a Mars geológiáját, éghajlatát, és tovább értékelje a víz szerepét. az élet fontos összetevője, mint tudjuk, szerepet játszott a Marson az ásványok képződésében [71] .
Az ExoMars egy robotos küldetés a Marsra, hogy a Marson a múltban vagy a jelenben lévő élet lehetséges bioszignáljait kutassa. Ezt az asztrobiológiai küldetést jelenleg az Európai Űrügynökség (ESA) fejleszti az Orosz Szövetségi Űrügynökséggel (Roszkoszmosz) együttműködve; az indulást 2018-ra tervezik [72] [73] [74] . (A küldetés elindítását 2020 júliusára tervezték, de 2022-re tolták.)
A Red Dragon egy tervezett, olcsó Mars-leszállási küldetéssorozat, amely egy SpaceX Falcon Heavy hordozórakétát , valamint egy módosított Dragon V2 kapszulát használ majd, hogy visszaemlékezések segítségével bejusson a marsi és a földi légkörbe. A leszállóhely fő küldetése a technológia bemutatása és a Marson létező élet bizonyítékainak felkutatása (biojelek), a múltban vagy a jelenben. Ennek a koncepciónak az volt a célja, hogy 2012/2013-ban a NASA Discovery küldetéseként versenyezzen a finanszírozásért. 2016 áprilisában a SpaceX bejelentette, hogy a NASA technikai támogatásával küldetést indítanak, egy Falcon Heavy rakétával 2018-ban. Ezek a marsi küldetések egyben a 2016 szeptemberében bejelentett sokkal nagyobb SpaceX-telepítés kiindulópontjai is [75] . 2017 júliusában a küldetést törölték.
A Mars 2020 útközbeni küldetés a NASA által kidolgozott koncepció, amely 2020-ban várható. Célja, hogy megvizsgálja az asztrobiológiával kapcsolatos viszonyokat a Marson, tanulmányozza felszíni geológiai folyamatait és történetét, beleértve a múltbeli lakhatóság, valamint a biojelek és biomolekulák megőrzésének lehetőségét a rendelkezésre álló geológiai anyagokban. A Science Definition Team azt javasolja, hogy gyűjtsenek legalább 31 kőzet- és talajmintát egy nyomon követési küldetéshez, hogy visszatérhessenek a földi laboratóriumokban végzett véglegesebb elemzéshez. A rover képes lesz méréseket végezni és műszaki adatokat szolgáltatni, hogy segítsen az emberi expedíció tervezőinek megérteni a marsi por által jelentett veszélyeket, és bemutatni, hogyan lehet begyűjteni a szén-dioxidot (CO 2 ), amely a molekuláris oxigén (O 2 ) és a rakéta erőforrása lehet. üzemanyag [76] [77] .
Az Icebreaker Life a NASA Discovery programja által javasolt küldetés 2018-ban. Ha kiválasztják és finanszírozzák, a rögzített leszálló a sikeres 2008-as Phoenix legközelebbi mása lesz, és frissített tudományos hasznos teherrel rendelkezik majd az asztrobiológia számára, beleértve egy 1 méteres fúrótornyot is, amellyel az északi síkságon jégmintát vehetnek a kutatások elvégzéséhez. szerves molekulák és bizonyítékok a Mars jelenlegi vagy korábbi életére. Az Icebreaker Life küldetés egyik legfontosabb célja annak a hipotézisnek a tesztelése, miszerint a sarkvidéki jeges talajban jelentős a szervesanyag-koncentráció a jég oxidálószerekkel és sugárzással szembeni védelme miatt.
Az Utazás az Enceladushoz és a Titánhoz egy asztrobiológiai pályakoncepció a Szaturnusz Enceladus és Titán holdjainak lakhatósági potenciáljának értékelésére [78] [79] [80] .
Az Enceladus Life Finder (ELF) egy javasolt asztrobiológiai küldetési koncepció egy űrszondához, amelyet arra terveztek, hogy felmérje a Szaturnusz hatodik legnagyobb holdja, az Enceladus belvízi óceánjának lakhatóságát [81] [82] .
Az Europa Clipper a NASA által 2025-ben induló küldetés, amely a Jupiter Europa-holdjának részletes felderítését végzi, és megvizsgálja, hogy a jeges hold alkalmas-e az életre. Ez a jövőbeni leszállóhelyek kiválasztásában is segít [83] [84] .
Szótárak és enciklopédiák | |
---|---|
Bibliográfiai katalógusokban |
|
Biológia szekciók | |||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Fő szakaszok |
| ||||||||||||||||||||||||||||||||
Egyéb szakaszok |
| ||||||||||||||||||||||||||||||||
Kapcsolódó tudományok | |||||||||||||||||||||||||||||||||
Lásd még | Az élet megjelenése |