Astrobiologie geschiedenis, object van studie en belang

de astrobiologie of exobiologie Het is een tak van de biologie die zich bezighoudt met de oorsprong, verspreiding en dynamiek van het leven, in de context van zowel onze planeet als het hele universum. We zouden dan kunnen zeggen dat als een wetenschap, astrobiologie voor het universum is, welke biologie voor de planeet Aarde is.

Vanwege het brede spectrum van de werking van astrobiology, brengt het andere wetenschappen, zoals natuurkunde, scheikunde, astronomie, moleculaire biologie, biofysica, biochemie, kosmologie, geologie, wiskunde, informatica, sociologie, antropologie, archeologie, onder anderen.

Astrobiologie vat het leven op als een fenomeen dat "universeel" zou kunnen zijn. Het behandelt hun contexten of mogelijke scenario's; uw vereisten en uw minimumvoorwaarden; de betrokken processen; zijn expansieve processen; onder andere onderwerpen. Het is niet beperkt tot intelligent leven, maar het onderzoekt elk mogelijk type leven.

index

• 1 Geschiedenis van de astrobiologie
  • 1.1 De Aristotelische visie
  • 1.2 De Copernicaanse visie
  • 1.3 Eerste ideeën over buitenaards leven
• 2 Object van studie van astrobiologie
• 3 Mars als een studiemodel en verkenning van de ruimte
  • 3.1 De Mariner-missies en de paradigmaverschuiving
  • 3.2 Is er leven op Mars? De Viking-missie
  • 3.3 Missies Beagle 2, Mars Polar Lander
  • 3.4 Missie Phoenix
  • 3.5 De ​​verkenning van Mars gaat verder
  • 3.6 Er was water op Mars
  • 3.7 Martiaanse meteorieten
  • 3.8 Panspermia, meteorieten en kometen
• 4 Belang van astrobiologie
  • 4.1 Fermi's paradox
  • 4.2 Het SETI-programma en de zoektocht naar buitenaardse intelligentie
  • 4.3 De Drake-vergelijking
  • 4.4 Nieuwe scenario's
• 5 Astrobiologie en verkenning van de uiteinden van de aarde
• 6 Perspectieven van astrobiologie
• 7 Referenties

Geschiedenis van de astrobiologie

De geschiedenis van de astrobiologie kan teruggaan tot het begin van de mensheid als een soort en haar vermogen om zichzelf te bevragen over de kosmos en het leven op onze planeet. Van daaruit komen de eerste visies en verklaringen naar voren die vandaag nog steeds aanwezig zijn in de mythen van veel mensen.

De Aristotelische visie

De Aristotelische visie beschouwde de zon, de maan, de rest van planeten en sterren als perfecte bollen die om ons draaiden, concentrische cirkels om ons heen maakten.

Deze visie vormde het geocentrische model van het universum en was de opvatting die de mensheid in de Middeleeuwen kenmerkte. Waarschijnlijk kon het op dat moment niet logisch zijn, de kwestie van het bestaan ​​van 'bewoners' buiten onze planeet.

De Copernicaanse visie

In de Middeleeuwen stelde Nicolaus Copernicus zijn heliocentrische model voor, dat de aarde als één meer planeet plaatste, die rond de zon draaide.

Deze benadering heeft een grote impact op de manier waarop we naar de rest van het universum kijken en zelfs naar onszelf kijken, omdat het ons op een plek bracht die misschien niet zo "speciaal" was als we dachten. Het opende toen de mogelijkheid van het bestaan ​​van andere planeten die vergelijkbaar zijn met de onze en, daarmee, van een leven dat verschilt van het andere dat we kennen.

Eerste ideeën over buitenaards leven

De Franse schrijver en filosoof, Bernard le Bovier de Fontenelle, aan het einde van de 17e eeuw, stelde al dat het leven op andere planeten zou kunnen bestaan.

In het midden van de achttiende eeuw hadden veel van de geleerden betrekking op de verlichting, ze schreven over buitenaards leven. Zelfs de vooraanstaande astronomen van die tijd, zoals Wright, Kant, Lambert en Herschel, gingen ervan uit dat planeten, manen en zelfs kometen bewoond konden worden..

Zo begon de negentiende eeuw met een meerderheid van de wetenschappers, filosofen, theologen en geleerden, het delen van het geloof van het bestaan ​​van buitenaards leven in bijna alle planeten. Dit werd in die tijd als een vaste veronderstelling beschouwd, gebaseerd op een groeiend wetenschappelijk inzicht in de kosmos.

De overweldigende verschillen tussen de hemellichamen van het zonnestelsel (met betrekking tot hun chemische samenstelling, atmosfeer, zwaartekracht, licht en warmte) werden genegeerd.

Echter, met de toenemende macht van telescopen en met de komst van spectroscopie, astronomen in staat waren om te beginnen met de chemie van planetaire atmosferen in de omgeving te leren kennen. Het kon dus worden uitgesloten dat nabije planeten werden bewoond door organismen die vergelijkbaar zijn met aardse.

Object van studie van astrobiologie

Astrobiology richt zich op de studie van de volgende basisvragen:

• Wat is het leven?
• Hoe kwam het leven op aarde tot stand?
• Hoe het leven evolueert en zich ontwikkelt?
• Is er elders in het universum leven?
• Wat is de toekomst van het leven op aarde en op andere plaatsen in het universum, als die er is?

Uit deze vragen ontstaan ​​vele anderen die allemaal verband houden met het object van studie van de astrobiologie.

Mars als een studiemodel en verkenning van de ruimte

De rode planeet Mars is het laatste bastion geweest van de buitenaardse levenshypothesen binnen het zonnestelsel. Het idee van het bestaan ​​van het leven op deze planeet kwam aanvankelijk voort uit waarnemingen van astronomen van de late negentiende en vroege twintigste eeuw.

Deze argumenteerden dat markeringen op het oppervlak van Mars feitelijk kanalen waren die door een populatie van intelligente organismen werden gebouwd. Deze patronen worden nu beschouwd als het product van de wind.

De missies zeeman en de paradigmaverschuiving

De ruimtesondes zeeman, ze illustreren het ruimtetijdperk dat begon aan het einde van de jaren 1950. Dit tijdperk stelde ons in staat om planetaire en maanoppervlakken binnen het zonnestelsel rechtstreeks te visualiseren en te onderzoeken; aldus de affirmaties van multicellulaire en gemakkelijk herkenbare buitenaardse levensvormen in het zonnestelsel overboord gooien.

In 1964 de missie van NASA Mariner 4, Hij stuurde de eerste korte foto's van het oppervlak van Mars en liet een in wezen woestenij zien.

Daaropvolgende naar Mars en de buitenste planeten, kon een gedetailleerd aanzicht van deze organen en hun manen en vooral bij Mars, een gedeeltelijk begrip van de vroege geschiedenis.

In verschillende buitenaardse scenario's vonden wetenschappers omgevingen die niet ongelijksoortig waren aan de omgevingen die op Aarde leefden.

De belangrijkste conclusie van deze eerste ruimtemissies was de vervanging van speculatieve aannames voor chemisch en biologisch bewijs, die het mogelijk maakt om objectief te worden bestudeerd en geanalyseerd.

Is er leven op Mars? De missie viking

In eerste instantie de resultaten van de missies zeeman de hypothese ondersteunen van het niet-bestaan ​​van het leven op Mars. We moeten echter bedenken dat het macroscopisch leven zocht. Latere missies hebben de afwezigheid van microscopisch leven in twijfel getrokken.

Bijvoorbeeld van de drie experimenten die zijn ontworpen om het leven te detecteren, gemaakt door de terrestrische sonde van de missie viking, twee leverden positieve resultaten op en één negatief.

Desondanks zijn de meeste wetenschappers die betrokken zijn bij de sonde-experimenten viking het erover eens zijn dat er geen bewijs is van bacterieel leven op Mars en de resultaten zijn officieel niet overtuigend.

missies Beagle 2, Mars Polar Lander

Na de controversiële resultaten gegooid door de missies viking, Het Europees Ruimteagentschap (ESA) heeft de missie in 2003 gelanceerd Mars Express, speciaal ontworpen voor exobiologische en geochemische studies.

Deze missie omvatte een sonde genaamd Beagle 2 (gelijk aan het schip waar Charles Darwin reisde), ontworpen voor het zoeken naar tekenen van leven op het ondiepe oppervlak van Mars.

Deze sonde verloor helaas het contact met de aarde en kon zijn missie niet bevredigend ontwikkelen. Hetzelfde lot had de NASA-sonde "Mars Polar Lander"In 1999.

missie Phoenix

Na deze mislukte pogingen, in mei 2008, de missie Phoenix van NASA kwam naar Mars en behaalde in slechts 5 maanden buitengewone resultaten. De belangrijkste onderzoeksdoelstellingen waren exobiologisch, klimatologisch en geologisch.

Deze sonde kan het bestaan ​​aantonen van:

• Sneeuw in de atmosfeer van Mars.
• Water in de vorm van ijs onder de bovenste lagen van deze planeet.
• Basis pH-bodems tussen 8 en 9 (ten minste in het gebied nabij de afdaling).
• Vloeibaar water op het oppervlak van Mars in het verleden

De verkenning van Mars gaat verder

De verkenning van Mars gaat vandaag door met high-tech robotinstrumenten. De missies van de Rovers (MER-A en MER-B) hebben indrukwekkend bewijs geleverd dat er wateractiviteit op Mars was.

Er is bijvoorbeeld bewijs gevonden van het bestaan ​​van vers water, kokende bronnen, dichte atmosfeer en actieve watercyclus.

Op Mars is bewijs verkregen dat sommige rotsen zijn gevormd in de aanwezigheid van vloeibaar water, zoals Jarosite, dat door de zwerver MER-B (kans), die actief was van 2004 tot 2018.

de zwerver MER-A (nieuwsgierigheid), heeft seizoensfluctuaties van methaan gemeten, die altijd verband hield met biologische activiteit (gegevens gepubliceerd in 2018 in het tijdschrift Science). Het heeft ook organische moleculen gevonden zoals thiofeen, benzeen, tolueen, propaan en butaan.

Er was water op Mars

Hoewel het oppervlak van Mars is onherbergzaam dit moment, is er duidelijk bewijs dat in het verre verleden, de Mars klimaat toegestaan ​​vloeibaar water, een essentieel ingrediënt voor het leven zoals wij dat kennen, te accumuleren op het oppervlak.

De gegevens van zwerver MER-A (nieuwsgierigheid), onthullen dat miljarden jaren geleden, een meer in de Gale-krater, alle noodzakelijke ingrediënten voor het leven bevatten, inclusief chemische componenten en energiebronnen.

Martiaanse meteorieten

Sommige onderzoekers beschouwen de meteorieten van Mars als goede informatiebronnen over de planeet en gaan zelfs zo ver dat ze beweren dat ze natuurlijke organische moleculen en zelfs microfossielen van bacteriën bevatten. Deze benaderingen zijn het onderwerp van wetenschappelijk debat.

Deze meteorieten van Mars zijn erg schaars en vertegenwoordigen de enige monsters die direct vanaf de rode planeet kunnen worden geanalyseerd.

De panspermia, meteorieten en kometen

Een van de hypothesen die de studie van meteorieten (en ook kometen) begunstigt, is panspermia genoemd. Dit bestaat uit de aanname dat in het verleden de kolonisatie van de aarde plaatsvond, door micro-organismen die in deze meteorieten kwamen.

Tegenwoordig zijn er ook hypothesen die stellen dat landwater afkomstig is van kometen die onze planeet in het verleden hebben gebombardeerd. Bovendien wordt aangenomen dat deze kometen primaire osmoleculen met zich mee hebben gebracht, waardoor de ontwikkeling van leven mogelijk is of zelfs al het ontwikkelde leven in hen is gehuisvest..

Onlangs, in september 2017, heeft de European Space Agency (ESA) de missie met succes afgerond Rosseta, gelanceerd in 2004. Deze missie bestond in de verkenning van de komeet 67P / Churyumov-Gerasimenko met de sonde Philae die reikten en cirkelden, en dan afdalen. De resultaten van deze missie worden nog bestudeerd.

Het belang van astrobiologie

Fermi's paradox

Men kan zeggen dat de oorspronkelijke vraag die de studie van Aastrobiology motiveert, is: zijn we alleen in het universum??

Alleen in de Melkweg zijn er honderden miljarden sterrenstelsels. Dit feit, gekoppeld aan de ouderdom van het universum, brengt ons ertoe te denken dat het leven een veel voorkomend fenomeen zou moeten zijn in onze melkweg.

Rond dit onderwerp is de vraag van de Nobelprijswinnaar Enrico Fermi beroemd: "Waar zijn ze allemaal?", Die hij formuleerde in de context van een lunch, waar het feit dat de melkweg vol moest zijn besproken was van het leven.

De vraag heeft uiteindelijk geleid tot de Paradox die zijn naam draagt ​​en die op de volgende manier wordt verkondigd:

"Het geloof dat het universum veel technologisch geavanceerde beschavingen bevat, gecombineerd met ons gebrek aan observationeel bewijs om die visie te ondersteunen, is inconsistent."

Het SETI-programma en de zoektocht naar buitenaardse intelligentie

Een mogelijk antwoord op de paradox van Fermi, zou kunnen zijn dat de beschavingen waar we aan denken, eigenlijk zijn als ze er zijn, maar we hebben er niet naar gezocht.

In 1960 startten Frank Drake en andere astronomen een extraterestrestrial intelligence search-programma (SETI)..

Dit programma heeft gezamenlijke inspanningen geleverd met NASA, op zoek naar tekenen van buitenaards leven, zoals radiosignalen en magnetrons. De vragen over hoe en waar te zoeken naar deze signalen hebben geleid tot grote vooruitgang in vele takken van de wetenschap.

In 1993 heeft het Amerikaanse Congres voor dit doel de financiering van NASA geannuleerd, als gevolg van misvattingen over de betekenis van wat de zoekopdracht inhoudt. Tegenwoordig wordt het SETI-project gefinancierd met particuliere middelen.

Het SETI-project heeft zelfs aanleiding gegeven tot Hollywood-films, zoals contact, met in de hoofdrol actrice Jodie Foster en geïnspireerd door de gelijknamige roman geschreven door de wereldberoemde astronoom Carl Sagan.

De Drake-vergelijking

Frank Drake heeft het aantal beschavingen met communicatieve capaciteit geschat op basis van de uitdrukking die zijn naam draagt:

N = R * x f_p x n_en x f_l x f_ik x f_c x L

Waar N het aantal beschavingen vertegenwoordigt dat in staat is om met de aarde te communiceren en wordt uitgedrukt als een functie van andere variabelen zoals:

• R *: de snelheid van stervorming vergelijkbaar met onze zon
• F_p: de fractie van deze sterrenstelsels met planeten
• n_en: het aantal planeten dat overeenkomt met de aarde volgens het planetaire systeem
• F_l: de fractie van de planeten waar het leven zich ontwikkelt
• F_ik: de breuk waarin intelligentie naar voren komt
• F_c: de fractie van communicatief passende planeten
• L: de verwachting van het 'leven' van deze beschavingen.

Drake formuleerde deze vergelijking als een hulpmiddel om het probleem te 'verkleinen', in plaats van als een element om concrete schattingen te maken, omdat veel van zijn termen buitengewoon moeilijk in te schatten zijn. Er is echter consensus dat het aantal dat de neiging heeft om te gooien groot is.

Nieuwe scenario's

We moeten opmerken dat toen de vergelijking van Drake werd geformuleerd, er zeer weinig aanwijzingen waren voor planeten en manen buiten ons zonnestelsel (exoplaneten). Het was in het decennium van de jaren negentig dat het eerste bewijs van exoplaneten verscheen.

Bijvoorbeeld de missie Kepler van NASA, 3538 kandidaten voor exoplaneten gedetecteerd, waarvan er minstens 1000 worden beschouwd als in de "bewoonbare zone" van het beschouwde systeem (afstand die het bestaan ​​van vloeibaar water mogelijk maakt).

Astrobiologie en verkenning van de uiteinden van de aarde

Een van de verdiensten van astrobiologie is dat het voor een groot deel heeft geleid tot de wens om onze eigen planeet te verkennen. Dit met de hoop om naar analogie het functioneren van het leven in andere scenario's te begrijpen.

De studie van hydrothermale bronnen in het oceanische bed heeft ons bijvoorbeeld in staat gesteld om voor het eerst leven te observeren dat niet geassocieerd is met fotosynthese. Dat wil zeggen dat deze studies ons hebben laten zien dat er systemen kunnen zijn waarbij het leven niet afhankelijk is van zonlicht, wat altijd als een onmisbare vereiste werd beschouwd..

Dit stelt ons in staat mogelijke scenario's te bedenken voor het leven op planeten waar vloeibaar water kan worden verkregen, maar onder dikke lagen ijs, die de komst van licht naar organismen zouden verhinderen..

Een ander voorbeeld is de studie van de droge valleien van Antarctica. Daar overleefden fotosynthetische bacteriën die binnen in de rotsen waren beschermd (endolithische bacteriën).

In dit geval dient de rots zowel als ondersteuning en bescherming tegen de ongunstige omstandigheden van de plaats. Deze strategie is ook aangetroffen in zoutvlakten en warmwaterbronnen.

Perspectieven van astrobiologie

De wetenschappelijke zoektocht naar buitenaards leven is tot nu toe niet succesvol geweest. Maar het wordt steeds geavanceerder, omdat astrobiologisch onderzoek nieuwe kennis oplevert. Het volgende decennium van astrobiologische exploratie zal getuigen van:

• Meer inspanningen om Mars en de ijzige manen van Jupiter en Saturnus te verkennen.
• Een ongekend vermogen om exoplaneten te observeren en analyseren.
• Groter potentieel om eenvoudiger levensvormen in het laboratorium te ontwerpen en bestuderen.

Al deze ontwikkelingen zullen ongetwijfeld onze waarschijnlijkheid vergroten om leven te vinden op planeten die op de aarde lijken. Maar misschien bestaat buitenaards leven niet of is het zo verspreid door de melkweg dat we bijna geen kans hebben om het te vinden.

Zelfs als dit laatste scenario waar is, breidt onderzoek in de astrobiologie ons perspectief op het leven op aarde en zijn plaats in het universum steeds verder uit.

referenties

1. Chela-Flores, J. (1985). Evolutie als een collectief fenomeen. 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). Organische stof bewaard in 3-miljard jaar oude modderstenen in Gale krater, Mars. Science, 360 (6393), 1096-1101. doi: 10.1126 / science.aas9185
3. Goldman, A.D. (2015). Astrobiologie: een overzicht. In: Kolb, Vera (eds). ASTROBIOLOGIE: een evolutionaire benadering CRC Press
4. Goordial, J., Davila, A., Lacelle, D., Pollard, W., Marinova, M., Greer, C.W., ... Whyte, L.G. (2016). Het naderen van de koud-droge grenzen van het microbiële leven in permafrost van een bovenste droge vallei, Antarctica. The ISME Journal, 10 (7), 1613-1624. doi: 10.1038 / ismej.2015.239
5. Krasnopolsky, V. A. (2006). Sommige problemen hadden betrekking op de oorsprong van methaan op Mars. Icarus, 180 (2), 359-367. doi: 10.1016 / j.icarus.2005.10.015
6. LEVIN, G. V., & STRAAT, P. A. (1976). Viking-label Release Biology Experiment: tussentijdse resultaten. Science, 194 (4271), 1322-1329. doi: 10.1126 / science.194.4271.1322
7. Ten Kate, I.L. (2018). Organische moleculen op Mars. 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). Achtergrondniveaus van methaan in de atmosfeer van Mars vertonen sterke seizoensvariaties. 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). Mars Water-ijswolken en neerslag. Science, 325 (5936), 68-70. doi: 10.1126 / science.1172344