Mõisteid "tulnukas" ja "maaväline" seostatakse sageli ulmeteoste tegelastega. Kuigi see on spekulatiivne, on bioloogia haru, mis uurib ja kaalub maavälise elu olemasolu: eksobioloogia.
Kuidas on aga võimalik uurida organisme, mille olemasolu pole tõestatud? Mida ja kust peaksid eksobioloogid vaatama, et mõista, kas universumis on elu?
LDrake'i võrrandiks
1960. aastal viis Ameerika astronoom Frank Drake riiklikus raadioastronoomia vaatluskeskuses läbi esimese uurimise, et püüda tuvastada maaväliste tsivilisatsioonide raadiosignaale. Aasta hiljem sõnastas Drake võrrandi, mida kasutatakse tänapäevalgi eksobioloogia valdkonnas ja mille eesmärk oli hinnata meie galaktikas asuvate maaväliste tsivilisatsioonide arvu, mida tähistab kiri. N.
Drake'i võrrand võtab arvesse mitmeid parameetreid ja on sõnastatud järgmiselt:
Võrrandi väärtused
Esimene väärtus on R *, mis on tähtede tekkimise kiirus Linnuteel. Pärast seda tuleks arvesse võtta ainult planeedisüsteemidega seotud tähti; neil peavad olema elu korraldamiseks vajalikud tingimused, nõuded, mida ei ole lihtne rahuldada ja mis on vastavalt esindatud f p y n e . F l vastab nende planeetide osale, kus elu peaks arenema, samas fi es murdosa neist, kus arenev elu on intelligentne.
See ei pea olema mitte ainult nutikas, vaid ka muutuja f cütleb, et need eluvormid peavad suutma välja töötada tehnoloogia, mis kiirgab kosmosesse raadiosignaali. Viimane muutuja on L, ajavahemik, mille jooksul signaale tuleks saata. Nagu näha, on muutujaid palju ja iga üksikut väärtust on raske täpselt kindlaks määrata, seega räägime tõenäosusest. Siiski on hinnanguid ja tulemusi, mis võivad vähemalt teoreetiliselt anda muutujale väärtuse N ja vastake küsimusele.
Tõlgendused ja lahendused
Alates võrrandi esimesest sõnastusest on paljud teadlased püüdnud selle tulemust täpsustada. Alates 1960. aastatest kuni tänapäevani on väärtuste töötlemiseks saadaolevad teaduslikud vahendid arenenud, kuid tegelikult on võrrand endiselt viis seda küsimust teaduslikult arutada, mitte anda kindlaid vastuseid.
Viimased hinnangud eeldavad kuni 23 maavälist tsivilisatsiooni (eksobioloogia)
Aga miks meil pole siis kunagi olnud tõendeid selle olemasolu kohta? See on täpselt dilemma, mida tuntakse kui Fermi paradoks, mis sai oma nime selle esimesena välja pakkunud itaalia füüsiku Enrico Fermi järgi. Kuna selles osas pole kindlust, on tänapäeval eksobioloogiaga tegelevad teadlased püüdnud suunata oma tähelepanu nõuetele, mis peavad organismil arenemiseks olema, välistamata seejuures kõige vaenulikumad keskkonnad.
Eksobioloogia: elu eksisteerimise tingimused
Kosmosest eluvorme otsides eeldatakse, et neid leidub planeetidel, mille omadused on väga sarnased Maa omadega: vee, energiaallikate ja muude põhimolekulide rohkus.
Eksobioloogide sõnul on need miinimumnõuded, kuid me peame meeles pidama, et me ei saa kindlalt väita, et elu põhineb alati samadel identsetel molekulidel.
Üldisemalt öeldes pole me isegi kindlad, et see nii saab oletada elu olemasolu, kui kõik koostisosad, mida kipume asendamatuks pidama, on olemas: vedel lahusti, energiaallikas ja nn põhikomponendid, st põhimolekulid, orgaanilised ja anorgaanilised , mis omavahel kombineerituna tekitavad keerukamaid struktuure. Muud muutuvad parameetrid on pH, temperatuur, rõhk, soolsus ja kiirgus. Planeete, mille omadused sarnanevad Maa omaga, nimetatakse sagedamini eksoplaneedid.
Kuid tänu ekstremofiilidele tuntud organismidele teame, et elu võib areneda mitte ainult eksoplaneetidel, kuid seal, kus on olemas miinimumtingimused.
eksoplaneedid ja valgusaasta
Mida me kutsume Eksoplaneedid Need on taevakehad, mis on meie või teiste galaktikate päikesesüsteemi osa. Nad tiirlevad ümber oma päikese kaugusel, mis võimaldab vedelat vett või muid lahusteid, mis on elu arengu üks olulisemaid nõudeid. Nendel planeetidel, nagu Maal, võib olla palju keskkondi, kus keemilised ja füüsikalised tingimused on potentsiaalselt head elu toetamiseks. Kahjuks on enamik neist meie päikesesüsteemist mitme valgusaasta kaugusel.
El valgusaasta on vahemaa, mille valgus läbib ühe aasta jooksul. Valgus Päikeselt jõuab meieni 8 ja poole minutiga, läbides 150 miljoni km kaugusele Valguse läbitav vahemaa ühe aasta (valgusaasta) jooksul on ligikaudu 63.000 63 korda suurem kui Päikese poolt Maani läbitav vahemaa. Seega 150 tuhat korda XNUMX miljonit km.
Eksobioloogia: Proxima B
Lähim on järgmine b, on osa Proxima Centauri süsteemist meie galaktikas Linnutees. Proxima b asub 4,2 valgusaasta kaugusel ja on ESI indeksi järgi, mis on teiste planeetide võrdlemiseks Maaga kasutatav füüsiline mõõteskaala, kaheksandal kohal. Selle indeksi väärtus jääb vahemikku 0 (sarnasus puudub) kuni 1 (planeet on Maaga identne) ja arvutatakse raadiuse, tiheduse, põgenemiskiiruse ja pinnatemperatuuri põhjal. Proxima b ESI väärtus on 0,87 ja see näitab, et planeet on Maaga väga sarnane. Need andmed ei anna aga teavet selle elamiskõlblikkuse kohta.
Kuud
Elu otsimine kosmoses ei piirdu ainult eksoplaneetidega, vaid mõjutab ka nende satelliite, kuid. Näiteks võib leida meie päikesesüsteemi seest. Arvatakse, et Saturni kuu, enceladusja Jupiteri kuu, Euroopa, potentsiaalselt sadamaelu.
Kaugus päikesest Enceladussee ei lase tal saada piisavalt päikesekiirgust, et ennast soojendada, mistõttu on selle pinnatemperatuur vahemikus -128°C kuni -240°C: kindlasti mitte koht, kust tavaliselt elu otsitaks. Tänu Cassini sondile õnnestus aga kindlaks teha, et sellel külmunud kuul leidub vett ja orgaanilisi molekule. Analüüsid on näidanud, et pinnale eralduvates veeaurujugades on lämmastikku, süsihappegaasi ja metaani. Sel põhjusel arvatakse, et külmunud pinna all on rohke veekiht, milles on lahustunud erinevad molekulid, mis vastutavad substraadi hüdrotermilise aktiivsuse ja ka pinnal olevate geisrite eest. Võib arvata, et seda nähtust mõjutab hüpoteetiline metanogeensete organismide olemasolu.
2018. aastal üritasid mõned teadlased Enceladuse tingimusi katsega rekonstrueerida, näidates, et mikroorganism Methanothermococcus okinawensis sellel oleksid ideaalsed omadused elamiseks ja selle all olevas kihis metaani tootmiseks. Selle uuringu järeldus ütleb meile, et sarnased organismid võivad seda teha ja seetõttu tegelikult olla Enceladusel.
Millised bakterid võiksid elada teistel planeetidel?
Eriliste võimetega mikroorganismid on identifitseeritud kui ekstremofiilid, kuna nad elavad sageli tingimustes, mis on keerulisemate organismide jaoks takistavad. Tuleb märkida, et need organismid elavad tavaliselt sellistes tingimustes, seega võib arvata, et nad jäävad ellu ja neid leidub ka keerulisemates stsenaariumides.
Bioloogiamaailma kuulsaim on kindlasti Thermus aquaticus, mis on võimeline kasvama temperatuuril 75 °C; tänu temale õnnestus oluliselt parandada DNA amplifikatsiooni meetodit. Selliseid mikroorganisme on palju, millest igaüks on kohanenud ühe või mitme erineva olukorraga, muutudes seega polüekstremofiilseks.
Siin on mõned põnevad näited:
- Picrophilus oshimae see elab sulfaadis väga happelistes pH tingimustes väärtusega 0,6/14, tugevam kui vesinikkloriidhape.
- Thermococcus piezophilus elab kuristikus rõhul 125 MPa, mis vastab ligikaudu 1275 kg ühe sentimeetri suurusele alale. On tõestatud, et teised mikroorganismid suudavad jääda metaboolselt aktiivseks isegi rõhul 2000 MPa;
- Halarsenatibacter silvermanii elab väga aluselises järves, kus NaCl soolade kontsentratsioon on 35% mg/L;
- Deinococcus radioduran s, mida on siiani peetud mudelmikroorganismiks kiirgus- ja vaakumiresistentsuse uurimisel, polüekstremofiil, mis suudab ellu jääda planeedi Marsi tingimustes.
Kas Marsil on elu?
Marss on meie päikesest kõige kaugemal neljas planeet, enne kui Maa. Viimastel aastakümnetel on selle uurimiseks ja uuringute läbiviimiseks tehtud palju missioone. NASA Perseverance on uusim, endiselt aktiivne ja peaks naasma 2033. aastal.
Marsi pinnaseandmed ja -tingimused ei tundu praegu eksobioloogia jaoks paljulubavad. 2003. aastal tuvastas uurimisrühm Vikingi missiooni kogutud mullaproovi ja Tšiilis asuva Atacama kõrbe kaugema piirkonna pinnase koostise vastavuse ning leidis pärast mitmeid katseid, et pinnas ei sobi. igat tüüpi maheviljeluse jaoks. Kust on siis veel võimalik Marsil elu jälgi leida?
maa-alune elu
2022. aasta avastus on andnud eksobioloogidele energiat nende otsimisel maavälise elu kohta. Need on väikesed kristallid, mis esinevad Kesk-Austraalia kivimites ja pärinevad 830 miljonist aastast. Nendes väikestes kristallides on tuvastatud orgaanilised ühendid ja prokarüootsete ja eukarüootsete rakkude olemasolu, mis on elanud selles mikrokeskkonnas säilinud. Ekspertide sõnul tuleks seda tüüpi maapealset või maavälist päritolu setteid pidada iidsete mikroorganismide ja orgaaniliste ühendite potentsiaalseteks peremeesteks. See viitab potentsiaalsele otsingu- ja leidmiskohale teistel planeetidel: aluspinnas.
Lisaks on maapõues nähtus serpentiin. Leeliselise pH tingimustes toimuv keemilis-füüsikaline reaktsioon, mis tänu vee ja kivimite vastasmõjule vabastab vesinikku, orgaanilisi ja anorgaanilisi süsinikuühendeid. Serpentiniseerumine on eksobioloogide sõnul levinud Päikesesüsteemi taevakehades, sealhulgas Kuudel, samuti arvatakse, et see võis mängida Maal olulist rolli, soodustades konkreetsete mikroorganismide elu.
Järeldused eksobioloogia kohta
Eksobioloogiaalased uuringud alles käivad, 2024. aasta oktoobris käivitab NASA kosmoseagentuur uue missiooni: CLIPPER. Eesmärgiks on otsida elu jälgi aurujugadest, mida kiirgab üks Jupiteri jäistest kuudest: Euroopa.
Hetkel pole maaväliseid organisme kunagi tuvastatud, kuid välistada ei saa ka nende võimalikku olemasolu kosmoses. Peame aga arvestama, et elu võib areneda Maa omadest täiesti erinevates tingimustes ning seetõttu kohaneb ja areneb meile tundmatutel viisidel. Maaväliste eluvormide avastamine tooks teadusringkondade suure tähelepanu eksobioloogia harule, avades seni täiesti uurimata teid.