Sterrekunde

Kan daar vloeibare water op Mars bestaan?

Kan daar vloeibare water op Mars bestaan?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Kan daar vloeibare water op 'n spesiaal vervaardigde omgewing bestaan? Nie 'n geruime tyd in die verre verlede nie, maar binne die laaste paar jaar. Mars se atmosfeer is te dun vir water om te bestaan, of hoe?

As die water miskien met soute of ander minerale gemeng word, kan die sublimasiepunt daarvan genoeg wees om te bestaan? Mars kan gedurende sy somerdae warm word, tot ongeveer 20 grade Celsius by die ewenaar. Miskien kan ons in sekere gebiede en tydperke 'n soort vloeibare water kry?

Jammer vir die bespiegelende aard van hierdie vraag, maar nadat NASA oor die moontlikheid van vloeibare water gepraat het, het dit my laat wonder of dit moontlik was.


Vloeibare water kan in beginsel op baie plekke op die huidige Mars bestaan, maar daar is 'n paar interessante kinkels in die verhaal.

  1. By lae hoogte is die atmosferiese druk hoog genoeg. Die drievoudige druk van H2O is 611 Pascal, wat ooreenstem met ongeveer middelhoogte. By lae hoogtes, soos die noordelike laaglande, sal die atmosferiese druk die drievoudige druk oorskry, sodat die vloeistoffase van H2O moontlik word.

  2. Daar sal aansienlike "sublimasieverkoeling" of verdampingskoeling wees. Wanneer die gedeeltelike druk van H2O amper so hoog is as die totale druk, ontsnap damp vinnig in die atmosfeer, wat baie energie verg. As u 'n ysblokkie by die ewenaar van Mars plaas, sal dit nie smelt nie, omdat die sublimasieverkoeling selfs teen die middaguur groter is as die inkomende sonenergie.

  3. As die ysblokkie egter met 'n dun lagie stof bedek is, of stof bevat wat bo-op sal ophoop as die ys sublimeer, sal die verlies aan dampe verminder word. In hierdie geval kan ys smelt tot vloeibare water.

  4. Dit laat die vraag na hoe die ysblokkie aanvanklik daar sou gekom het. Ek noem dit die "bronprobleem". Plekke op Mars wat warm word, het al hul ys verloor, en plekke op Mars met ys word nie warm genoeg nie. Dit is dus moeilik om vloeibare water op Mars te kry, maar dit is in beginsel moontlik.

  5. Met soute wat die smeltpunt verlaag, word alles baie makliker, alhoewel benodigdhede ys / ryp en sout nodig is. Wanneer water met sout verdamp, neem die soutkonsentrasie toe, sodat die oplossing na die eutektiese punt gedryf word, waar die smeltpuntonderdrukking die sterkste is.


Dit is nie net die temperatuur wat vloeibare water veroorsaak nie, maar ook die atmosferiese druk.

Op aarde kook water by ~ 96 ° C omdat die atmosferiese druk ongeveer 1 bar is. As u die druk verlaag, is die kookpunt vir water ook verloor.

Op Mars wissel die atmosferiese druk van 30 Pa op Olympus mon (hoogste berg) tot 1,155 Pa in die diepte van hellas planitia.

As u na die grafiek vir dampdruk kyk, sal u sien dat 1,155 Pa (0,001155 kPa) nie genoeg druk is vir vloeibare water as die ys op Mars smelt nie. Dit sou onmiddellik in gas verander.

Daarbenewens kan u na die drievoudige punt van water en die kaart op hierdie webwerf kyk en sien wanneer water 'n vaste stof, vloeistof of gas sal wees.


As u 'n paar maande gelede gevra het, sou die antwoord "waarskynlik ja" wees, nou is dit meer "miskien".

Suiwer water kon nie in die Marsomgewing bestaan ​​nie. Die druk is te laag, dus kan die water na waterdamp verander.

Ja, as u hiper-gekonsentreerde pekel produseer, kan dit in sommige martiale omgewings 'n rukkie in vloeibare vorm bly. Daar is getoon dat oplossings van perchlorate vloeistowwe bevries, selfs al is die toestande so koud as minus 70 Celsius. Dit is vermoedelik die oorsaak van herhalende hellinglyne (dws lyne wat herhaaldelik op hellings rondom die ewenaar verskyn). Die werklike model van hoe water (of pekelwater) daar kon kom, was uitdagend.

Verdere modellering van hierdie jaar dui daarop dat die kenmerke blyk te wees van "korrelvloei", dit wil sê sand, nie water nie. Dit bestaan ​​nie op vlak hellings nie. Water sal in enige helling afdraand vloei, maar sand moet 'n steil helling hê om te vloei. Aangesien die lyne net op steiler hellings verskyn, lyk dit meer soos sandvloei en nie water nie.

Daar is egter water betrokke, aangesien gehidreerde soute aan die hange met die lyne opgespoor is. Daar is geen duidelike meganisme om sand te laat gly op sommige hange en nie in ander nie.


Sout vloeistowwe op Mars - teenwoordig, maar nie bewoonbaar nie?

Houston, TX en Columbia, MD en mdash 11 Mei 2020. Verskeie onlangse waarnemings van Mars het daarop gewys dat dit tans vloeibare water kan bevat, 'n vereiste vir lewe soos ons dit ken. In 'n nuwe referaat in Natuursterrekunde, het 'n span navorsers getoon dat stabiele vloeistowwe op die huidige Mars nie geskikte omgewings vir bekende aardse organismes is nie. (https://astronomycommunity.nature.com/users/394217-edgard-g-rivera-valentin/posts/salty-water-everywhere-nor-any-drop-to-drink).

Verspreiding van pekels op Mars, met kleure wat die persentasie van die jaar toon dat 'n vloeistof op die oppervlak kan bestaan. Beeldkrediet: Rivera-Valent & iacuten et al. (2020) Natuurastronomie, Figuur 2b, doi: 10.1038 / s41550-020-1080-9

& ldquoLife on Earth, selfs ekstreme lewe, het sekere omgewingsperke wat dit kan weerstaan, & rdquo het opgemerk Dr. Edgard G. Rivera-Valent & iacuten, 'n wetenskaplike van die Universities Space Research Association (USRA) aan die Lunar and Planetary Institute (LPI) en hoofskrywer van die ondersoek. & ldquo Ons het die verspreiding en chemie van stabiele vloeistowwe op Mars ondersoek om te verstaan ​​of hierdie omgewings geskik sou wees vir ten minste 'n ekstreme lewe op aarde. & rdquo

As daar 'n vloeibare waterdruppel op Mars geplaas word, sou Mars amper 'n oomblik gevries, gekook of verdamp word. Dit is tensy die druppel soute opgelos het. Sulke soutwater, of pekelwater, het 'n laer vries temperatuur en sal verdamp teen 'n stadiger tempo as suiwer vloeibare water. Omdat sout regoor Mars aangetref word, kan daar pekels vorm. & ldquo Ons het bewyse gesien van pekeldruppels wat op die stut van die Phoenix-lander gevorm het, waar hulle sou gevorm het onder die warm ruimtevaartomgewing & rdquo, het dr. Germ & aacuten Mart & iacutenez, 'n USRA-wetenskaplike by die LPI, mede-ondersoeker van die Mars 2020 Perseverance Rover, en mede-outeur van die studie.

Beeld van die stutte van NASA & rsquos Phoenix-lander wat potensiële pekeldruppels toon. Beeldkrediet: Marco Di Lorenzo, Kenneth Kremer, Phoenix Mission, NASA, JPL, UA, Max Planck Inst., Ruimtevlieg

Verder kan sommige Mars-soute 'n proses genaamd deliquescence ondergaan. As 'n sout op die regte temperatuur en relatiewe humiditeit is, sal dit water uit die atmosfeer inneem om 'n sout vloeistof te word. & ldquoOns & rsquove doen al baie jare eksperimente onder Mars-gesimuleerde toestande aan die Universiteit van Arkansas om hierdie tipe reaksies te bestudeer. Met behulp van wat ons in die laboratorium geleer het, kan ons voorspel wat waarskynlik op Mars sal gebeur, & rdquo, sê dr Vincent Chevrier, medeskrywer van die ondersoek aan die Universiteit van Arkansas.

Die span navorsers het laboratoriummetings van Mars-relevante soute gebruik saam met Mars-klimaatinligting van beide planetêre modelle en ruimtetuigmetings. Hulle het 'n model ontwikkel om te voorspel waar, wanneer en hoe lank pekelwater stabiel is op die oppervlak en vlak ondergrond van Mars. Hulle het gevind dat pekelvorming uit sommige soute meer as 40% van die Marsoppervlak tot vloeibare water kan lei, maar slegs gedurende 2% van die Marsjaar seisoenaal.

& ldquo In ons werk wys ons dat die hoogste temperatuur wat 'n stabiele pekel op Mars sal ervaar, is -48 & ° C (-55 & ° F). Dit is ver onder die laagste temperatuur wat ons weet die lewe kan verdra, & rdquo sê dr Rivera-Valent & iacuten. & ldquo Vir baie jare is ons bekommerd oor die besoedeling van Mars met die aardse lewe, aangesien ons ruimtetuie gestuur het om die oppervlak daarvan te verken. Hierdie nuwe resultate verminder die risiko om Mars te verken, en Dr. Alejandro Soto aan die Southwest Research Institute en medeskrywer van die studie.

& ldquoOns het getoon dat die oppervlak van die Mars en die vlak ondergrond op planetêre skaal nie geskik sou wees vir landorganismes nie, want vloeistowwe kan slegs op seldsame tye vorm, en selfs dan vorm dit onder moeilike omstandighede. Daar kan egter onontginde lewe op aarde wees wat gelukkig sal wees onder hierdie omstandighede, & het dr Rivera-Valent & iacuten bygevoeg. Meer omgewingsdata van Mars, soos deur die komende Mars 2020-missie na die Jezero-krater, tesame met die verdere verkenning van die Aarde & rsquos-bioom, kan 'n bietjie lig werp op die potensiaal om vandag lewe op Mars te vind.


Die poolkappe

Deur middel van 'n teleskoop is die mees opvallende oppervlakkenmerke op Mars die helder poolkappe, wat met die seisoene verander, soortgelyk aan die seisoenale sneeubedekking op aarde. Ons beskou gewoonlik nie die wintersneeu in die noordelike breedte as 'n deel van ons poolkappe nie, maar vanuit die ruimte gesien smelt die dun wintersneeu saam met die aarde se dik, permanente yskappe om 'n indruk te skep soos op Mars (Figuur 2). ).

Figuur 2. Noord-noordkappie van Mars: (a) Dit is 'n saamgestelde beeld van die noordpool in die somer, wat in Oktober 2006 deur die Mars Reconnaissance Orbiter verkry is. Dit wys die oorblywende pet van water-ys bo-op ligte, bruinkleurige, gelaagde sedimente. Let daarop dat hoewel die rand van hierdie foto sirkelvormig is, dit slegs 'n klein gedeelte van die planeet vertoon. (b) Hier sien ons 'n klein gedeelte van die gelaagde terrein naby die Noordpool van Mars. Daar is 'n heuwel van ongeveer 40 meter hoog wat in die middel van die prent uit 'n trog steek. (krediet a: wysiging van werk deur NASA / JPL / MSSS krediet b: wysiging van werk deur NASA / JPL-Caltech / Universiteit van Arizona)

Die seisoenale pette op Mars bestaan ​​nie uit gewone sneeu nie, maar uit bevrore CO2 (droë ys). Hierdie neerslae kondenseer direk vanaf die atmosfeer as die oppervlaktemperatuur onder ongeveer 150 K daal. Die kappies ontwikkel gedurende die koue Mars-winters en strek teen die begin van die lente tot ongeveer 50 ° breedtegraad.

Heel anders as hierdie dun seisoenale kepies CO2 is die permanent of oorblywende doppies wat altyd naby die pole is. Die suidelike permanente kap het 'n deursnee van 350 kilometer en bestaan ​​uit bevrore CO2 neerslae tesame met baie waterys. Gedurende die suidelike somer bly dit by die vriespunt van CO2, 150 K, en hierdie koue reservoir is dik genoeg om die somerhitte ongeskonde te oorleef.

Die noordelike permanente pet is anders. Dit is baie groter, krimp nooit tot 'n deursnee van minder as 1000 kilometer nie, en bestaan ​​uit waterys. Somertemperature in die noorde is te hoog vir die bevrore CO2 behou te word. Metings vanaf die Mars Global Surveyor het die presiese aansigte in die noordpoolgebied van Mars vasgestel, wat toon dat dit 'n groot wasbak is so groot soos ons eie Noordpoolgebied. Die yskap self is ongeveer 3 kilometer dik, met 'n totale volume van ongeveer 10 miljoen km 3 (soortgelyk aan dié van die Aarde se Middellandse See). As Mars ooit uitgebreide vloeibare water gehad het, sou hierdie noordpoolgebied 'n vlak see bevat het. Daar is 'n aanduiding van ou kuslyne wat sigbaar is, maar beter beelde is nodig om hierdie voorstel te verifieer.

Figuur 3. Verdampende ys op Mars: In Junie 2008 sien ons 'n loopgraaf wat deur Phoenix-lander in die noordpoolgebied gegrawe is. As u na die skaduweestreek kyk, links onder in die loopgraaf, kan u drie yskolle in die linkerkant sien weggesublimeer in die regte beeld. (krediet: wysiging van werk deur NASA / JPL-Caltech / University of Arizona / Texas A & ampM University)

Beelde wat van 'n wentelbaan geneem is, toon ook 'n kenmerkende tipe terrein rondom die permanente poolkappe, soos getoon in Figuur 2. Op breedtegrade bo 80 ° in albei hemisfere, bestaan ​​die oppervlak uit onlangse laagafsettings wat die ouer kratergrond onder bedek. Individuele lae is gewoonlik tien tot 'n paar tien meter dik, gekenmerk deur afwisselende ligte en donker sedimentbande. Die materiaal in die poolafsettings bevat waarskynlik stof wat deur wind van die ekwatoriale streke van Mars afgevoer word.

Wat vertel hierdie terraslae ons van Mars? Een of ander sikliese proses is om stof en ys oor tydperke neer te lê. Die tydskale wat deur die poollae voorgestel word, is tienduisende jare. Klaarblyklik ervaar die marsklimaat periodieke veranderinge met tussenposes soortgelyk aan dié tussen die ystydperke op aarde. Berekeninge dui aan dat die oorsake waarskynlik ook soortgelyk is: die swaartekrag van die ander planete produseer variasies in die wentelbaan en kanteling van Mars terwyl die groot klokwerk van die sonnestelsel deur sy treë gaan.

Die Phoenix ruimtetuie het in die somer naby die noordpoolkaap geland (Figuur 3). Beheerders het geweet dat dit nie 'n poolwinter sou kon oorleef nie, maar om die eienskappe van die poolgebied regstreeks te meet, is belangrik genoeg geag om 'n toegewyde missie te stuur. Die opwindendste ontdekking het gekom toe die ruimtetuig 'n vlak loopgraaf onder die ruimtetuig probeer grawe het. Toe die oorliggende stof afgestroop word, sien hulle helderwit materiaal, blykbaar 'n soort ys. Van die manier waarop hierdie ys die volgende paar dae gesublimeer het, was dit duidelik dat dit bevrore water was.

Voorbeeld 1: Vergelyk die hoeveelheid water op Mars en Aarde

Dit is interessant om die hoeveelheid water (in die vorm van ys) op Mars te skat en te vergelyk met die hoeveelheid water op aarde. In elk geval kan ons die totale volume van 'n laag op 'n sfeer vind deur die oppervlakte van die sfeer te vermenigvuldig (4πR 2) volgens die dikte van die laag. Vir die aarde is die oseaanwater gelyk aan 'n laag van 3 km dik oor die hele planeet en die radius van die aarde is 6,378 × 10 6 m (sien Fisiese en Orbitale Gegevens vir die Planete). Vir Mars is die meeste water waarvan ons seker is, in die vorm van ys naby die pole. Ons kan die hoeveelheid ys in een van die oorblywende poolkappe bereken as dit (byvoorbeeld) 2 km dik is en 'n radius van 400 km het (die oppervlakte van 'n sirkel is πR 2 ).

Die volume van die Aarde se water is dus die area 4πR 2

vermenigvuldig met die dikte van 3000 m:

Dit gee 1,5 × 10 18 m 3 water. Aangesien water 'n digtheid van 1 ton per kubieke meter (1000 kg / m 3) het, kan ons die massa bereken:

Vir Mars bedek die ys nie die hele planeet nie, net die kap wat die poolkappie is

(Let daarop dat ons kilometers in meter omgeskakel het.)

Die volume = oppervlakte × hoogte, so ons het:

Dit is ongeveer 0,1% van die Aarde se oseane.

Kontroleer u leer

'N Beter vergelyking kan wees om die hoeveelheid ys in die Mars-yskappe te vergelyk met die hoeveelheid ys in die Groenland-ys op die aarde, wat geskat is as 2,85 × 10 15 m 3. Hoe vergelyk dit met die ys op Mars?


Mars het & # 8216 meer liggame & # 8217; s van vloeibare water, sluit die nuwe studie af

Sterrekundiges het gevind dat Mars sout mere onder sy ysige poolgebiede kan verseël.

Stel u voor & # 8212 massas vloeibare water begrawe onder al hierdie sneeu en ys. Beeldkrediete: Krediet: ESA / DLR / FU Berlyn / Bill Dunford.

Die lae druk as gevolg van die gebrek aan 'n atmosfeer maak oppervlakwater op Mars onmoontlik & # 8212, tensy dit deur iets beskerm word. Daardie iets, blyk dit, bestaan ​​dat dit op die Mars-suidpool lê, en u kan dit dalk as ys ken.

Sterrekundiges het die eerste keer in 2018 verslag gedoen oor die moontlikheid van 'n subglasiale meer op Mars, en hulle het pas 'n nuwe artikel gepubliseer waarin hulle erken dat hulle verkeerd was. Daar is nie een meer op Mars nie, daar is verskeie, en hulle is sout & # 8212 wat hulle des te interessanter maak vir die buitelandse lewe.

"Ons het dieselfde watermassa geïdentifiseer, maar ons het ook drie ander watermassas rondom die hoofliggaam gevind," sê die planetêre wetenskaplike Elena Pettinelli aan die Universiteit van Rome, wat een van die mede-outeurs van die artikel is. 'Dit is 'n komplekse stelsel.'

Die ontdekking is gemaak met behulp van 'n radar van die Europese Ruimtevaartuig & Mars-ruimtetuig Mars Express. Die bestaan ​​van die eerste meer is voorgestel na 29 waarnemings van 2012 tot 2015. Nou bevat die datastel 134 waarnemings van 2012 tot 2019 en maak dit 'n baie sterker saak vir die bestaan ​​van water op Mars. Die eerste meer, volgens waarnemings, is ongeveer 20 x 30 kilometer (12 x 18 myl) begrawe onder 1,5 km (1 myl) ys. Afgesien van die hoofmeer, word daar gedink dat daar verskillende watermassas van verskillende groottes bestaan.

Hierdie mere is verleidelik soortgelyk aan subglaciale mere wat ons hier op aarde het, soos die Vostok-meer, hoewel die Mars-mere baie souter word. Trouens, die skrywers stel voor dat die vloeibare liggame hipersalienoplossings is, wat sou verklaar waarom hulle vloeibaar kan bly ondanks die koue omgewing aan die Marspool. Maar tog is dit nie onwaarskynlik dat hulle die lewe kan ondersteun nie.

'N Paar miljard jaar gelede was Mars warm en nat, net soos die aarde. Maar nadat sy atmosfeer stadig verdwyn het, het Mars sy water verloor en verander in die droë woestyn wat ons vandag sien. Daar is egter steeds tekens van water op die Rooi Planeet.

Satellietdata en analise ter plaatse het die bestaan ​​van voormalige waterliggame op Mars ondersteun, dit is die eerste keer dat navorsers goeie bewyse vind van werklike liggame van water op Mars.

Of dit 'n werklike meer is of iets meer soortgelyk aan 'n slyk of slik is, kan bespreek word, en daar word steeds oor die mere gedebatteer. Jack Holt, 'n planetêre wetenskaplike aan die Universiteit van Arizona in Tucson, vertel Aard dat hy nie dink dat dit mere is nie.

Dus, vir nou, is ons weg met 'n sterker, maar steeds nie heeltemal bewese saak vir mere op Mars nie. Gelukkig kan daar binnekort addisionele data wees om die debat te besleg. Die Tianwen-1-sending sal in Maart 2021 in 'n wentelbaan van Mars wees en 'n rover op sy oppervlak ontplooi.

Maar dit is moeilik om nie opgewonde te raak oor die moontlikheid van vloeibare water op Mars nie, want waar daar water is, kan daar ook lewe bestaan. As daar regtig lewe in hierdie soutwater is, kan dit verskillende vorme aanneem, maar dit sal byna seker mikrobies wees. Die meeste wetenskaplikes bespiegel dat anaërobë (ekstremofiele mikroörganismes wat nie suurstof benodig nie) die waarskynlikste kandidate is, maar die bestaan ​​van suurstof-asemhalende mikroörganismes is ook moontlik.

& # 8220Die waterliggame aan die voet van die (suid-polêre laagafsettings) verteenwoordig dus gebiede van potensiële astrobiologiese belang en kommer oor die beskerming van die planeet, & # 8221 het die studie tot die gevolgtrekking gekom en aangedring op meer ondersoekstudies om hierdie subglaciale liggame te ontleed.


Bewyse bevat dat subgletsiale mere op Mars bestaan, maar sou hulle regtig die lewe kon huisves?

Die Vostokmeer word voorgehou as 'n moontlike habitat vir die lewe wat miljoene jare van die aardoppervlak geïsoleer is en as analoog vir voorgestelde omgewings wat bewoonbaar is deur mikrobes (en moontlik meer ingewikkelde organismes) in die binnelandse oseane van ysige mane soos Jupiter's. Europa en Saturnus se Enceladus.

Venus kan die lewe ongeveer 50 km bo sy oppervlak huisves, het ons 'n paar weke gelede geleer. Nou onthul 'n nuwe artikel, gepubliseer in Nature Astronomy, dat die beste plek vir lewe op Mars meer as 'n kilometer kan wees hieronder sy oppervlak, waar 'n hele netwerk subglaciale mere ontdek is.

Mars was nie altyd so koud en droog soos nou nie. Daar is oorvloedige tekens dat water in die verre verlede oor die oppervlak daarvan gevloei het, maar vandag sukkel jy om selfs skeure te vind wat jy klam kan noem.

Daar is nogtans baie water op Mars vandag, maar dit is feitlik alles bevrore, dus nie veel lewenslank nie. Selfs op plekke waar die middaguur bo vriespunt kruip, is die tekens van vloeibare water frustrerend skaars. Dit is omdat die atmosferiese druk op Mars te gering is om water in sy vloeibare toestand te beperk, sodat ys gewoonlik direk in damp verander wanneer dit verhit word.

Mere onder ys

Dit begin lyk asof die gunstigste plek vir vloeibare water op Mars onder sy uitgestrekte suid-yspap geleë is. Op die aarde het sulke mere in die 1970's in Antarktika begin ontdek, waar byna 400 nou bekend is. Die meeste hiervan is gevind deur 'radio-echo-klank' (in wese radar), waarin toerusting op 'n opnamevliegtuig radiopulse uitstraal.

'N Gedeelte van die sein weerkaats van die ysoppervlak af, maar sommige word van onder af gereflekteer - veral sterk waar daar 'n grens tussen ys en onderliggende vloeibare water is. Antarktika se grootste subglasiale meer is die Vostokmeer - wat 240 km lank, 50 km breed en honderde meter diep is - 4 km onder die oppervlak.

Aanduidings van soortgelyke mere onder die suidelike yskap van Mars is die eerste keer voorgestel deur radarweerkaatsings 1,5 km onder die ysoppervlak in 'n streek met die naam Ultimi Scopuli. Dit is tussen Mei 2012 en Desember 2015 opgespoor deur MARSIS (Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionosphere Sounding), 'n instrument wat gedra word deur die Mars Express van die Europese Ruimteagentskap wat sedert 2003 om die planeet wentel.

Die nuwe studie van MARSIS-data met behulp van seinverwerkingstegnieke wat beide die intensiteit en die skerpte ('skerpte') van die weerkaatsings in ag neem, het getoon dat die streek wat voorheen bespeur is, die bokant van 'n vloeibare liggaam is. Dit is die subglaciale meer van Ultimi Scopuli, en dit lyk asof daar ook kleiner vloeistowwe in die omgewing van 250 km by 300 km in die omgewing is. Die skrywers stel voor dat die vloeibare liggame bestaan ​​uit hipersalienoplossings, waarin hoë soutkonsentrasies in water opgelos word.

Hulle wys daarop dat soute van kalsium, magnesium, natrium en kalium bekend is dat hulle oral in die Marsgrond voorkom, en dat opgeloste soute kan help om te verduidelik hoe subgletsiale mere op Mars vloeibaar kan bly ondanks die lae temperatuur aan die onderkant van die yskap. . Die gewig van die oorliggende ys sal die nodige druk lewer om die water in vloeibare toestand te hou eerder as om na damp te draai.

Lewe in subglasiale mere?

Die Vostokmeer word voorgehou as 'n moontlike habitat vir die lewe wat miljoene jare van die aardoppervlak geïsoleer is en as analoog vir voorgestelde omgewings wat bewoonbaar is deur mikrobes (en moontlik meer ingewikkelde organismes) in die binnelandse oseane van ysige mane soos Jupiter's. Europa en Saturnus se Enceladus.

Alhoewel hipersalienwater mikrobes 'n heenkome sou gee onder die suidpool van Mars, sonder 'n energiebron (voedsel) van die een of ander aard, sou hulle nie kon oorleef nie. Chemiese reaksies tussen water en gesteente kan energie vrystel, maar waarskynlik nie genoeg nie, sou dit help as daar soms 'n vulkaanuitbarsting, of ten minste 'n warmwaterbron, in die meer plaasvind.

Ons het nie bewyse hiervoor op Mars nie, anders as in Europa en Enceladus. Alhoewel die nuwe bevindings Mars nog interessanter maak as voorheen, het hulle nie die ranglys gevorder in die lys van sonnestelselliggame wat waarskynlik die lewe kan huisves nie.

Dit gesê, die soutwater kan as 'n bewaringskamer dien en ons help om uitheemse organismes op te spoor wat nou uitgesterf het, maar een keer uit ander dele van die sonnestelsel na Mars gekom het.

Hierdie artikel is gepubliseer vanaf The Conversation onder 'n Creative Commons-lisensie. Lees die oorspronklike artikel.


Odds of Life

Hier is wat wetenskaplikes weet. Ontledings het bevestig dat raaiselagtige strepe wat in die somer op die hange van die planeet voorkom, deur vloeibare water geproduseer word - soutwater, wat moontlik chemiese reaksies en selfs lewe kan onderhou.

Net soos Mars self, is die donker wateragtige strepe ruig mooi, soos gesien op foto's wat deur die HiRISE-kamera aan boord van die Mars Reconnaissance Orbiter geneem is. Maar ondanks al hul skilderagtige drama, verteenwoordig hierdie donker merke meer 'n druppel as 'n vloei.

Dit is moontlik dat hulle gevoed word deur 'n soort ondergrondse waterdraer, of 'n begrawe ysveld wat in warmer weer ontdooi en gesmelte Marswater afdraand laat gly.

Alhoewel dit nie buite die sfeer van die moontlikheid is nie - ons weet wel dat daar ys onder die Marsoppervlak begrawe is - is sulke scenario's nie so waarskynlik soos wat wetenskaplikes voorkeur nie: die water kom uit die atmosfeer. As dit waar is, sal dit 'n baie moeiliker hulpbron wees.

Maar hoe kon water uit die atmosfeer hierdie donker strepe vorm? Soute op die oppervlak, net soos op die aarde, kan atmosferiese waterdamp absorbeer en dit in hul kristalstrukture vasvang. Dan, wanneer die pap kristalle opwarm, los dit op. Die hele vloeibare mengsel gee oor aan die swaartekrag, en gaan af en tuimel bergaf.

In Chili se superdroë Atacama-woestyn is hierdie presiese tipe stelsel, genaamd deliquescence, die sleutel tot 'n taamlike ekstreme lewe, sê Chris McKay, astrobioloog van die NASA.

Maar daar is geen waarborg dat dit op Mars gebeur nie. McKay merk op dat die soort soute naby die Marsstrepe, perchlorate genoem, verskillende waterige mengsels vorm as die soute waaraan ons die meeste op aarde gewoond is. In werklikheid is dit moontlik dat die perchloraatstrepe soortgelyk kan optree as die Don Juan Pond van Antarktika, wat die soutigste vloeibare waterliggaam op aarde is - en heeltemal dood is.

"So 'n pekelwater is nie geskik vir die lewe nie en is biologies van geen belang nie," sê McKay. 'Niks kan in die pekelwater van Don Juan Pond woon nie.'


Het ons uiteindelik vloeibare water op (wel, onder) Mars gekry? Maaaaaaaybe.

Planetêre wetenskaplikes het aangekondig dat hulle bewyse gevind het dat 'n aansienlike hoeveelheid vloeibare water op een plek onder die oppervlak van Mars bestaan.

Meer slegte sterrekunde

Laat my van vooraf duidelik wees: die bewyse is redelik goed, maar nie 100% afdoende nie. Daar is voorbehoude wat ek hieronder sal verduidelik. Maar as ek na hul werk kyk, moet ek erken dat dit (ironies) solied lyk. As ek sou moes wed, sou ek sê dat hulle inderdaad 'n vlak, maar wye meer vloeibare water gevind het wat diep onder die Marsoppervlak begrawe was.

Die waarnemings kom uit die Mars Express-ruimtetuig van die Europese Ruimteagentskap, wat sedert die einde van 2003 om die Son se vierde rots wentel. Dit is toegerus met die gewone vloot kameras en detektors om na Mars te loer, om dit opties sowel as mineralogies in kaart te bring, en ondersoek die nabye Mars-omgewing van die ruimte.

Dit het ook 'n radar-instrument genaamd die Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionosphere Sounding (MARSIS). Hierdie toestel is 'n 40 meter lange spuitbalk (gemaak van twee 20-spuitbalk wat wegstrek van die ruimtetuig) wat radarpulse (radiogolf) polse na die planeet hieronder stuur. Afhangend van die samestelling van die oppervlak en die golflengte wat gebruik word, weerkaats die pols van die oppervlak af en word dit na die ruimtetuig teruggestuur. Die tyd wat dit neem om af en terug op te gaan, kan gebruik word om die afstand tot die funksie te meet. Die afstand tot 'n bergtop en rug is korter as tot onder in 'n vallei, dus die pols neem minder tyd vir eersgenoemde en meer vir die laasgenoemde. MARSIS kan op hierdie manier as 'n hoogtemeter gebruik word om 'n topologiese oppervlakkaart van Mars te maak.

Maar daar is meer. Sommige golflengtes van radar dring deur die oppervlak en loop dwarsdeur die materiaal daar. Dit kan swak of sterk weerspieël word deur sommige materiale onder die oppervlak, wat wetenskaplikes toelaat om 'n dieptekaart van Mars tot enkele kilometers te bou! Die resolusie is nie wonderlik nie - dit skep 'n oppervlakte van ongeveer 3-5 kilometer breed - maar veelvuldige passasies kan gebruik word om genoeg sein op te bou om ordentlike kaarte te maak van wat hieronder lê.

Die deurdringende radarbeeld van Mars toon die ysige oppervlak as 'n helder, fuzzy lyn aan die bokant, en dieper na onder (na onder) die vlekkerige, golwende helder lyn wat 'n sein van vloeibare water kan wees. Krediet: ESA / NASA / JPL / ASI / Univ. Rome R. Orosei et al 2018

Hier raak dinge lekker. Die suidpool van Mars het 'n groot die neerlegging van ys onder die oppervlak genaamd die South Polar Layered Deposits (SPLD), wat baie duisend kilometer oor strek. Hierdie ys is byna suiwer water, gemeng met stof in verskillende hoeveelhede (ongeveer 10-20% plek-plek). 'N Gedeelte hiervan, 'n paar honderd kilometer dwars, steek bo die oppervlak uit en vorm die suidelike yskap, wat weer meestal waterys is, alhoewel dit 'n vel koolstofdioksied (' droë ys ') het wat 'n meter of so dik is. dek dit seisoenaal.

Dit is al 'n geruime tyd bekend dat vloeibare water kon bestaan ​​onder die Marsoppervlak. Die hitte van die binneland van Mars borrel op, en die warmte van die sonlig-oppervlak werk af. Afhangend van die termiese gradiënt (hoe die temperatuur verander met die diepte, wat afhang van die materiaal), beteken dit dat die temperatuur op sommige plekke op Mars sorg dat waterys kan smelt. Oor die algemeen is dit ongeveer 1 - 2 kilometer diep.

Jare gelede is gedink dat die SPLD te dun was om vloeibare water onder te hê, maar toe karteer MARSIS die streek (genaamd Planum Australe, of suidelike vlaktes) en wys dit is eintlik plek-plek tot 3,7 kilometer dik! Hmmmm.

Die Mars Express-ruimtetuig het die vloeibare water diep onder die oppervlak van Mars opgespoor. Die ligging van die sein (links) is naby die suidpool en veelvuldige oorvleuelende radarpassasies (regs) toon die besonderhede (blou is 'n sterker sein). Krediet: Kontekskaart: NASA / Viking TEMA agtergrond: NASA / JPL-Caltech / Arizona State University MARSIS data: ESA / NASA / JPL / ASI / Univ. Rome R. Orosei et al 2018

En nou, uiteindelik (wel, hopelik), paydirt. Of betaalwater. 29 passasies van MARSIS oor 'n gebied toon iets baie interessant: 'n 20 km-wye afsetting van materiaal ongeveer 400 km van die suidpool wat radar baie goed weerspieël. Vanweë die vertraging van die polsslag, is hierdie goed ongeveer 1,5 km onder die oppervlak en versprei in 'n laag wat baie dun is, slegs 'n paar dosyn sentimeter dik.

Daar is verskillende materiale wat onder die oppervlak kan bestaan ​​wat radarrefleksies kan veroorsaak, insluitend warmwaterys, CO2 ys, of selfs vloeibare CO2 (wat hoë druk benodig om vloeibaar te bly, anders verander dit direk van 'n vaste stof in 'n gas). Dit is egter nie genoeg om die signaal te weerspieël nie, of die fisiese toestande wat nodig is om die seine te skep, is redelik onwaarskynlik.

Die mees waarskynlike middel op lang skote wat daar kan bestaan ​​en so weerkaatsend is, is die eenvoudigste: vloeibare water.

Die suidelike yskap van Mars (met infrarooi, groen en blou lig), wat meestal waterys is met 'n dun laag koolstofdioksied bo-op, geneem deur Mars Express. Krediet: ESA / G. Neukum (Freie Universitaet, Berlyn) / Bill Dunford

Alhoewel dit die manier is om te wed, is dit nie 'n slot nie. Dit is moeilik om presies te weet hoe goed die radar die oppervlak binnedring, wat die sein modderig kan maak en die samestelling van die ondergrond bemoeilik. Alles in ag genome, is vloeibare water egter die beste werk om te verduidelik wat gesien word.

Sommige mense noem dit 'n meer, wat redelik genoeg is, maar op 20 km dwars met net die diepte van die water in 'n bad, is dit meer soos 'n dun lagie.

Steeds. Dit is regtig opwindend! Ons weet al dekades lank oor waterys op Mars (die yskappe van die pool maak dit redelik voor die hand liggend) sowel as ys net onder die oppervlak tot verrassend lae breedtegrade. Maar vloeibare water is mal ontwykend. Hierdie nuwe resultaat laat dit baie meer voorkom.

Die navorsingsouteurs merk op dat die lae resolusie van MARSIS beteken dat kleiner vloeibare waterlae (damme, ek veronderstel) ook onder die oppervlak van die Mars kan bestaan ​​en vir die instrument onsigbaar sou wees. Dit kan feitlik oral wees, hoewel dit waarskynlik op hoë breedtegrade is. Hopelik sal instrumente van toekomstige generasie dit kan vind en uitbeeld.

Wat beteken dit dan vir die lewe? Enigiets op hierdie stadium sou bespiegeling wees, maar dit is interessant om daarop te let dat Mars miljarde jare gelede mere, seë en oseane op sy oppervlak gehad het. Dit verdamp of word deur materiale onder geabsorbeer toe die atmosfeer van die planeet deur die son se sonwind gesandstraal is, sodat oppervlakwater nie so lank geduur het nie.

Lank genoeg om te lewe? Wie weet? Maar as dit wel gebeur, en daar nog vloeibare water onder die oppervlak bestaan, dan is dit 'n baie interessante plek om te boor en monsters te kry.


Vloeibare water kan op die oppervlak van Mars bestaan

Die saak vir lewe op Mars het hierdie week 'n hupstoot gekry danksy 'n nuwe studie deur navorsers aan die Universiteit van Michigan.

Met behulp van 'n spesiale kamer om die toestande op Mars na te boots, het die span ontdek dat, ondanks die ysige temperatuur van die planeet, gedurende sekere tye van die jaar klein hoeveelhede vloeibare water op sy oppervlak kan vorm en dat daar genoeg sout aanwesig is.

Die navorsing volg op die ontdekking deur wetenskaplikes in 2008 van wat blyk te wees krale met water wat aan die bene van die Phoenix Mars-lander vorm. Dr Nilton Renno is van mening dat hierdie krale geskep is danksy soute wat die ys onder die lander gesmelt het en op die ruimtetuig gespat het nadat die landingstrokies die bogrond weggeblaas het.

"Vir my is die opwindendste ding dat ek nou kan verstaan ​​hoe die druppels op die Phoenix-been gevorm het," het hy gesê en die implikasies vir die vind van lewe op Mars beklemtoon. "Selfs net 'n klein druppeltjie water is genoeg om bakterieë vas te vat en te oorleef."

Soortgelyke verhale gebaseer op hierdie onderwerp:


Inhoud

Die term is die eerste keer deur die Russiese (Sowjet-) sterrekundige Gavriil Tikhov in 1953 voorgestel. [28] Astrobiologie is etimologies afgelei van die Grieks ἄστρον, astron, "konstellasie, ster" βίος, bios, "lewe" en -λογία, -logie, studeer. Die sinonieme van astrobiologie is egter uiteenlopend, maar die sinonieme is gestruktureer in verhouding tot die belangrikste wetenskappe wat geïmpliseer word in die ontwikkeling daarvan: sterrekunde en biologie. 'N Noue sinoniem is eksobiologie uit die Grieks Έξω, "eksterne" Βίος, bios, "lewe" en λογία, -logia, studeer. Die term eksobiologie is deur die molekulêre bioloog en die Nobelpryswenner Joshua Lederberg geskep. [29] Eksobiologie word beskou as 'n beperkte omvang wat beperk is tot die soeke na lewe buite die aarde, terwyl die vakgebied van astrobiologie wyer is en die verband tussen lewe en die heelal ondersoek, wat die soeke na buiteaardse lewe insluit, maar ook die studie insluit. van die lewe op aarde, sy oorsprong, evolusie en perke.

'N Ander term wat in die verlede gebruik is, is xenobiologie, ("biologie van die buitelanders"), 'n woord wat in 1954 deur die wetenskapsfiksieskrywer Robert Heinlein in sy werk gebruik is. The Star Beast. [31] Die term xenobiologie word nou in 'n meer gespesialiseerde sin gebruik, wat beteken "biologie gebaseer op vreemde chemie", hetsy van buitenaardse of aardse (moontlik sintetiese) oorsprong. Aangesien alternatiewe chemiese analoë met sommige lewensprosesse in die laboratorium geskep is, word xenobiologie nou as 'n bestaande onderwerp beskou. [32]

Alhoewel dit 'n opkomende en ontwikkelende veld is, is die vraag of lewe elders in die heelal bestaan ​​'n verifieerbare hipotese en dus 'n geldige wetenskaplike ondersoek. [33] [34] Alhoewel astrobiologie eens beskou is as die hoofstroom van wetenskaplike ondersoek, het dit 'n geformaliseerde studieveld geword. Die planetêre wetenskaplike David Grinspoon noem astrobiologie 'n veld van natuurlike filosofie, wat die bekende onbekende in die bekende wetenskaplike teorie begrond. [35] NASA se belangstelling in eksobiologie het eers begin met die ontwikkeling van die Amerikaanse Ruimteprogram. In 1959 het NASA sy eerste eksobiologieprojek befonds, en in 1960 het NASA 'n eksobiologieprogram gestig, wat nou een van die vier hoofelemente van die huidige Astrobiologie-program van NASA is. [2] [36] In 1971 befonds NASA die soeke na buitenaardse intelligensie (SETI) om radiofrekwensies van die elektromagnetiese spektrum te soek vir interstellêre kommunikasie wat deur buitenaardse lewe buite die sonnestelsel oorgedra word. NASA se Viking-missies na Mars, wat in 1976 van stapel gestuur is, het drie biologie-eksperimente ingesluit om die metabolisme van die huidige lewe op Mars te ondersoek.

Vordering op die gebied van astrobiologie, waarnemingsterrekunde en die ontdekking van groot variëteite ekstremofiele met buitengewone vermoë om in die moeilikste omgewings op aarde te floreer, het gelei tot bespiegeling dat die lewe moontlik op baie van die buiteaardse liggame in die heelal kan gedy. [12] 'n Besondere fokus van die huidige astrobiologie-navorsing is die soeke na lewe op Mars as gevolg van die nabyheid van hierdie planeet aan die aarde en die geologiese geskiedenis. Daar is 'n groeiende hoeveelheid bewyse wat daarop dui dat Mars voorheen 'n aansienlike hoeveelheid water op sy oppervlak gehad het, [37] [38] water word beskou as 'n noodsaaklike voorloper vir die ontwikkeling van koolstofgebaseerde lewe. [39]

Missies wat spesifiek ontwerp is om die huidige lewe op Mars te soek, was die Viking-program en Beagle 2-sondes. Die Viking-uitslae was onoortuigend, [40] en Beagle 2 het minute na landing misluk. [41] 'n Toekomstige missie met 'n sterk astrobiologiese rol sou die Jupiter Icy Moons Orbiter gewees het, wat ontwerp is om die bevrore mane van Jupiter te bestudeer - waarvan sommige vloeibare water het - indien dit nie gekanselleer is nie. Laat in 2008 het die Phoenix-lander die omgewing vir die huidige en huidige planetêre bewoonbaarheid van die mikrobiese lewe op Mars ondersoek en die geskiedenis van water daar ondersoek.

Die astrobiologie-padkaart van die Europese Ruimteagentskap vanaf 2016, het vyf hoofonderwerpe vir navorsing geïdentifiseer en verskeie belangrike wetenskaplike doelstellings vir elke onderwerp gespesifiseer. Die vyf navorsingsonderwerpe is: [42] 1) Oorsprong en evolusie van planetêre stelsels 2) Oorsprong van organiese verbindings in die ruimte 3) Rots-water-koolstof-interaksies, organiese sintese op aarde en lewensstappe 4) Lewe en bewoonbaarheid 5) Biosignatures as fasilitering van lewensopsporing.

In November 2011 het NASA die Mars Science Laboratory-missie met die Nuuskierigheid rover, wat in Augustus op Mars by Gale Crater geland het. [43] [44] [45] Die Nuuskierigheid Rover ondersoek tans die omgewing vir die huidige en huidige planetêre bewoonbaarheid van die mikrobiese lewe op Mars. Op 9 Desember 2013 het NASA berig dat dit gebaseer is op bewyse van Nuuskierigheid Gale Crater, wat Aeolis Palus bestudeer het, bevat 'n ou varswatermeer wat 'n gasvrye omgewing vir die mikrobiese lewe kon wees. [46] [25]

Die Europese Ruimteagentskap werk tans saam met die Russiese Federale Ruimteagentskap (Roscosmos) en ontwikkel die ExoMars-astrobiologie-rover, wat in Julie 2020 van stapel gestuur sou word, maar is uitgestel tot 2022. [47] Intussen het NASA die Mars 2020-astrobiologie van stapel gestuur. Rover en monster cacher vir 'n later terugkeer na die aarde.

Planetêre bewoonbaarheid

As u na lewe op ander planete soos die aarde soek, is 'n paar vereenvoudigende aannames handig om die taak van die astrobioloog te verminder. Die een is die ingeligte aanname dat die oorgrote meerderheid lewensvorme in ons sterrestelsel gebaseer is op koolstofchemikalieë, net soos alle lewensvorme op aarde. [48] ​​Koolstof is bekend vir die buitengewone verskeidenheid molekules wat rondom dit gevorm kan word. Koolstof is die vierde element wat die meeste in die heelal voorkom en die energie wat nodig is om 'n binding te maak of te breek, is op die regte vlak vir die bou van molekules wat nie net stabiel is nie, maar ook reaktief is. Die feit dat koolstofatome maklik aan ander koolstofatome bind, maak die bou van baie lang en komplekse molekules moontlik.

Die aanwesigheid van vloeibare water is 'n veronderstelde vereiste, want dit is 'n algemene molekule en bied 'n uitstekende omgewing vir die vorming van ingewikkelde koolstof-gebaseerde molekules wat uiteindelik tot die ontstaan ​​van lewe kan lei. [49] [50] Sommige navorsers beskou omgewings van water-ammoniakmengsels as moontlike oplosmiddels vir hipotetiese tipes biochemie. [51]

'N Derde aanname is om te fokus op planete wat om Sonagtige sterre wentel vir groter waarskynlikheid van planetêre bewoonbaarheid. [52] Baie groot sterre het 'n relatiewe kort leeftyd, wat beteken dat die lewe miskien nie tyd het om op planete te kom nie. Baie klein sterretjies sorg vir so min hitte en warmte dat slegs planete in baie nabye wentelbane om hulle nie solied gevries kan word nie, en in sulke noue wentelbane sal die planete getyd "vir die ster" toegesluit word. [53] Die lang leeftyd van rooi dwerge kan die ontwikkeling van bewoonbare omgewings op planete met 'n dik atmosfeer moontlik maak. Dit is belangrik, aangesien rooi dwerge baie algemeen voorkom. (Sien Bewoonbaarheid van rooi dwergstelsels).

Aangesien die aarde die enigste planeet is wat die lewe huisves, is daar geen duidelike manier om te weet of een van hierdie vereenvoudigende aannames korrek is nie.

Kommunikasiepogings Wysig

Navorsing oor kommunikasie met buitenaardse intelligensie (CETI) fokus op die opstel en ontsyfer van boodskappe wat teoreties deur 'n ander tegnologiese beskawing verstaan ​​kan word. Mense se kommunikasiepogings het die uitsaai van wiskundige tale, prentstelsels soos die Arecibo-boodskap en rekenaarbenaderings tot die opsporing en ontsyfering van 'natuurlike' taalkommunikasie ingesluit. Die SETI-program gebruik byvoorbeeld beide radioteleskope en optiese teleskope om opsetlike seine van 'n buitenaardse intelligensie te soek.

Terwyl sommige hoëprofiel-wetenskaplikes, soos Carl Sagan, die oordrag van boodskappe voorgestaan ​​het, [54] [55] het die wetenskaplike Stephen Hawking daarteen gewaarsku, wat daarop dui dat vreemdelinge bloot die aarde vir sy hulpbronne sou kon aanval en dan voortgaan. [56]

Elemente van astrobiologie

Sterrekunde Redigeer

Die meeste astronomie-verwante astrobiologie-ondersoeke val in die kategorie van opsporing van buitekolêre planeet (eksoplanet); die hipotese is dat as daar lewe op aarde sou ontstaan, dit ook op ander planete met soortgelyke eienskappe kan ontstaan. Daarvoor is 'n aantal instrumente wat ontwerp is om eksoplanete op aarde op te spoor, oorweeg, veral NASA se Terrestrial Planet Finder (TPF) en Darwin-programme van ESA, wat albei gekanselleer is. NASA het die Kepler missie in Maart 2009, en die Franse Ruimteagentskap het die COROT-ruimtemissie in 2006 van stapel gestuur. [57] [58] Daar is ook 'n paar minder ambisieuse pogings op die grond aan die gang.

Die doel van hierdie missies is nie net om planete op aarde te bespeur nie, maar ook om lig van die planeet direk op te spoor sodat dit spektroskopies bestudeer kan word. Deur planetêre spektra te ondersoek, sou dit moontlik wees om die basiese samestelling van 'n buite-solare planeet se atmosfeer en / of oppervlak te bepaal. Gegewe hierdie kennis, is dit moontlik om die waarskynlikheid dat daar lewe op daardie planeet gevind word, te bepaal. 'N NASA-navorsingsgroep, die Virtual Planet Laboratory, [59] gebruik rekenaarmodellering om 'n wye verskeidenheid virtuele planete te genereer om te sien hoe dit sou lyk as dit deur TPF of Darwin gesien word. Daar word gehoop dat sodra hierdie missies aanlyn kom, hul spektra met hierdie virtuele planetêre spektra gekruis kan word vir funksies wat kan dui op die teenwoordigheid van lewe.

'N Skatting vir die aantal planete met intelligent kommunikatief buiteaardse lewe kan verkry word uit die Drake-vergelyking, in wese 'n vergelyking wat die waarskynlikheid van intelligente lewe uitdruk as die produk van faktore soos die breuk van planete wat bewoonbaar kan wees en die fraksie van planete waarop lewe kan ontstaan: [60]

N = R ∗ × f p × n e × f l × f i × f c × L

  • N = Die aantal kommunikatiewe beskawings
  • R * = Die tempo van vorming van geskikte sterre (sterre soos ons son)
  • fbl = Die fraksie van die sterre met planete (huidige bewyse dui aan dat planetêre stelsels algemeen kan wees vir sterre soos die son)
  • ne = Die aantal Aarde-grootte wêrelde per planetêre stelsel
  • fl = Die fraksie van daardie aardse planete waar lewe werklik ontwikkel
  • fi = Die fraksie van lewenswerwe waar intelligensie ontwikkel
  • fc = Die fraksie van kommunikatiewe planete (dié waarop elektromagnetiese kommunikasietegnologie ontwikkel)
  • L = Die "leeftyd" van kommunikeer beskawings

Alhoewel die rasionaal agter die vergelyking gesond is, is dit onwaarskynlik dat die vergelyking binnekort tot redelike perke van foute beperk sal word. Die probleem met die formule is dat dit nie gebruik word om hipoteses te genereer of te ondersteun nie, omdat dit faktore bevat wat nooit geverifieer kan word nie. Die eerste kwartaal, R *, aantal sterre, is oor die algemeen binne enkele ordes beperk. Die tweede en derde kwartaal, fbl, sterre met planete en fe, planete met bewoonbare toestande, word vir die ster se omgewing geëvalueer. Drake het die vergelyking oorspronklik slegs as 'n agenda vir bespreking tydens die Green Bank-konferensie geformuleer, [61] maar sommige toepassings van die formule is letterlik opgeneem en het verband gehou met simplistiese of pseudowetenskaplike argumente. [62] 'n Ander onderwerp wat verband hou, is die Fermi-paradoks, wat daarop dui dat as intelligente lewe algemeen in die heelal voorkom, daar duidelike tekens daarvan moet wees.

'N Ander aktiewe navorsingsgebied in astrobiologie is die vorming van planetêre stelsels. Daar word voorgestel dat die eienaardighede van die Sonnestelsel (byvoorbeeld die teenwoordigheid van Jupiter as 'n beskermende skild) [63] die waarskynlikheid dat intelligente lewe op ons planeet sou ontstaan, aansienlik verhoog het. [64] [65]

Biologie Edit

Biologie kan nie verklaar dat 'n proses of verskynsel, deur wiskundig moontlik te wees, met geweld in 'n buiteaardse liggaam moet bestaan ​​nie. Bioloë spesifiseer wat spekulatief is en wat nie. [62] Die ontdekking van ekstremofiele, organismes wat in ekstreme omgewings kan oorleef, het 'n kernnavorsingselement vir astrobioloë geword, aangesien dit belangrik is om vier gebiede in die lewensgrense in planetêre konteks te verstaan: die potensiaal vir panspermie, voorwaartse besoedeling as gevolg van menslike verkenningsondernemings, planetêre kolonisasie deur mense, en die verkenning van uitgestorwe en bestaande buiteaardse lewe. [66]

Daar is vermoedelik tot in die 1970's van die lewe afhanklik van die son se energie. Plante op die Aardeoppervlak vang energie op van sonlig om suikers uit koolstofdioksied en water te fotosintetiseer, wat suurstof vrystel in die proses wat dan deur suurstofrespirerende organismes verbruik word, wat hul energie deur die voedselketting lei. Daar word gedink dat selfs die lewe in die dieptes van die see, waar sonlig nie kan bereik nie, sy voeding kry deur die verbruik van organiese afval wat uit die oppervlakwater gereën het, of deur die eet van diere wat dit gedoen het. [67] Die vermoë van die wêreld om die lewe te onderhou, is vermoedelik afhanklik van die toegang tot sonlig. In 1977, tydens 'n verkennende duik na die Galapagos-skeuring in die diepsee-ondersoek Alvin, het wetenskaplikes kolonies van reuse-buiswurms, mossels, skaaldiere, mossels en ander verskillende wesens ontdek wat saamgevoeg is rondom onderwater vulkaniese kenmerke, bekend as swart rokers. [67] Hierdie wesens floreer ondanks die feit dat hulle geen toegang tot sonlig het nie, en daar is gou ontdek dat dit 'n heeltemal onafhanklike ekosisteem is. Alhoewel die meeste van hierdie multisellulêre lewensvorme opgeloste suurstof benodig (geproduseer deur suurstofagtige fotosintese) vir hul aërobiese sellulêre asemhaling en dus nie heeltemal onafhanklik van sonlig is nie, is die basis vir hul voedselketting 'n vorm van bakterie wat die energie ontleen aan oksidasie van reaktiewe chemikalieë, soos waterstof of waterstofsulfied, wat uit die aarde binneborrel. Ander lewensvorms wat heeltemal ontkoppel is van die sonlig-energie, is groen swaelbakterieë wat geotermiese lig vang vir anoksigene fotosintese of bakterieë wat chemolitho-outotrofie gebruik, gebaseer op die radioaktiewe verval van uraan. [68] Hierdie chemosintese het 'n rewolusie vir die studie van biologie en astrobiologie gemaak deur te onthul dat die lewe nie van die son afhanklik hoef te wees nie; dit benodig slegs water en 'n energiegradiënt om te bestaan.

Bioloë het ekstremofiele gevind wat floreer in ys, kookwater, suur, alkali, die kern van kernreaktors, soutkristalle, giftige afvalstowwe en in 'n reeks ander ekstreme habitatte wat voorheen as lewenslank onherbergsaam beskou is. [69] [70] Dit het 'n nuwe weg in astrobiologie geopen deur die aantal moontlike buiteaardse habitats op groot skaal uit te brei. Karakterisering van hierdie organismes, hul omgewings en hul evolusionêre weë, word beskou as 'n belangrike komponent om te verstaan ​​hoe lewe elders in die heelal kan ontwikkel. Byvoorbeeld, sommige organismes wat blootstelling aan die vakuum en bestraling van die buitenste ruimte kan weerstaan, sluit die kornswamme in Rhizocarpon geografiese en Xanthoria elegans, [71] die bakterie Bacillus safensis, [72] Deinococcus radiodurans, [72] Bacillus subtilis, [72] gis Saccharomyces cerevisiae, [72] sade van Arabidopsis thaliana ('muis-oor cress'), [72] sowel as die ongewerwelde dier Tardigrade. [72] Terwyl tardigrades nie as ware ekstremofiele beskou word nie, word dit beskou as ekstreme verdraagsame mikro-organismes wat bygedra het tot die veld van astrobiologie. Hul uiterste bestralingstoleransie en teenwoordigheid van DNA-beskermingsproteïene kan antwoorde bied of die lewe kan wegbly van die beskerming van die aarde se atmosfeer. [73]

Jupiter se maan, Europa, [70] [74] [75] [76] [77] [78] en Saturnus se maan, Enceladus, [79] [80] word nou beskou as die mees waarskynlike plekke vir 'n buite-aardse lewe in die Sonnestelsel. vanweë hul ondergrondse water oseane waar radiogene en getyverhitting vloeibare water moontlik maak. [68]

Die oorsprong van die lewe, bekend as abiogenese, anders as die evolusie van die lewe, is nog 'n deurlopende navorsingsveld. Oparin en Haldane het gepostuleer dat die toestande op die vroeë aarde bevorderlik was vir die vorming van organiese verbindings uit anorganiese elemente en dus vir die vorming van baie van die chemikalieë wat algemeen is vir alle lewensvorme wat ons vandag sien. Die bestudering van hierdie proses, bekend as prebiotiese chemie, het 'n mate gevorder, maar dit is nog onduidelik of die lewe op aarde op so 'n manier kon ontstaan. Die alternatiewe hipotese van panspermie is dat die eerste lewenselemente op 'n ander planeet met selfs gunstiger toestande (of selfs in die interstellêre ruimte, asteroïdes, ens.) Gevorm het en dan na die aarde oorgedra is - die panspermia-hipotese.

Die kosmiese stof wat die heelal deurdring, bevat komplekse organiese verbindings ('amorfe organiese vaste stowwe met 'n gemengde aromatiese-alifatiese struktuur') wat natuurlik, en vinnig, deur sterre geskep kan word. [81] [82] [83] Verder het 'n wetenskaplike voorgestel dat hierdie verbindings moontlik verband hou met die ontwikkeling van die lewe op aarde en het gesê: "As dit die geval is, het die lewe op aarde moontlik makliker begin aangesien hierdie organiese middels as basiese bestanddele vir die lewe kan dien. ' [81]

Meer as 20% van die koolstof in die heelal kan geassosieer word met polisikliese aromatiese koolwaterstowwe (PAH's), moontlike uitgangsmateriaal vir die vorming van lewe. Dit lyk asof PAH's kort na die oerknal gevorm is, dit is wydverspreid in die heelal en word geassosieer met nuwe sterre en eksoplanete. [84] PAK's word onderwerp aan interstellêre mediumtoestande en word getransformeer deur hidrogenering, oksigenasie en hidroksilering, tot meer komplekse organiese stowwe - ''n stap langs die weg na aminosure en nukleotiede, onderskeidelik die grondstowwe van proteïene en DNA'. [85] [86]

In Oktober 2020 het sterrekundiges die idee voorgestel om lewe op verre planete op te spoor deur die skaduwees van bome op sekere tye van die dag te bestudeer om patrone te vind wat opgespoor kan word deur die waarneming van eksoplanete. [87] [88]

Astroecology Edit

Astro-ekologie handel oor die interaksies van die lewe met ruimtelike omgewings en hulpbronne in planete, asteroïdes en komete. Op groter skaal gaan astroekologie oor lewensbronne oor sterre in die sterrestelsel deur die kosmologiese toekoms. Astro-ekologie probeer die toekomstige lewe in die ruimte kwantifiseer deur hierdie aspek van astrobiologie aan te spreek.

Eksperimentele astroekologie ondersoek hulpbronne in planeetgrond met behulp van werklike ruimtemateriaal in meteoriete. [89] Die resultate dui daarop dat mars- en koolstofhoudende chondrietmateriale bakterieë, alge en plantaardige (aspersies, aartappel) kulture kan ondersteun, met hoë grondvrugbaarheid. Die resultate ondersteun dat die lewe in vroeë wateragtige asteroïdes en soortgelyke materiale wat deur stof, komete en meteoriete na die aarde ingevoer is, kon oorleef, en dat sulke asteroïdes as grond vir toekomstige ruimtekolonies gebruik kan word. [89] [90]

Op die grootste skaal het kosmoekologie betrekking op die lewe in die heelal gedurende kosmologiese tye. Die belangrikste bronne van energie kan rooi reuse-sterre en wit en rooi dwergsterre wees, wat 10 tot 20 jaar lewe hou. [89] [91] Astroekoloë stel voor dat hul wiskundige modelle die potensiële hoeveelhede van toekomstige lewe in die ruimte kan kwantifiseer, wat 'n vergelykbare uitbreiding in biodiversiteit moontlik maak, wat moontlik tot verskillende intelligente lewensvorme kan lei. [92]

Astrogeologie Edit

Astrogeologie is 'n planetêre wetenskapsdissipline wat hom besig hou met die geologie van hemelliggame soos die planete en hul mane, asteroïdes, komete en meteoriete. Die inligting wat deur hierdie dissipline versamel word, laat die potensiaal van 'n planeet of 'n natuurlike satelliet om die lewe te ontwikkel en te onderhou, of planetêre bewoonbaarheid.

'N Bykomende dissipline van astrogeologie is geochemie, wat die chemiese samestelling van die aarde en ander planete, chemiese prosesse en reaksies wat beheer oor die samestelling van gesteentes en gronde, die siklusse van materie en energie en hul interaksie met die hidrosfeer en die atmosfeer behels. van die planeet. Spesialisasies sluit kosmochemie, biochemie en organiese geochemie in.

Die fossielverslag lewer die oudste bekende bewyse vir lewe op aarde. [93] Deur die fossielbewyse te ondersoek, kan paleontoloë die soorte organismes wat op die vroeë aarde ontstaan ​​het, beter verstaan. Sommige streke op Aarde, soos die Pilbara in Wes-Australië en die McMurdo Dry Valley van Antarktika, word ook as geologiese analoë beskou as streke van Mars, en as sodanig kan hulle dalk leidrade gee oor hoe om te soek na vorige lewens Mars.

Die verskillende organiese funksionele groepe, bestaande uit waterstof, suurstof, stikstof, fosfor, swael en 'n magdom metale, soos yster, magnesium en sink, bied die enorme verskeidenheid chemiese reaksies wat noodwendig deur 'n lewende organisme gekataliseer word. Daarteenoor wissel silikon met slegs 'n paar ander atome, en die groot silikonmolekules is eentonig in vergelyking met die kombinatoriese heelal van organiese makromolekules. [62] [94] Dit lyk inderdaad waarskynlik dat die basiese boustene van lewe oral soortgelyk sal wees aan dié op aarde, in die algemeen as dit nie in die besonderhede is nie. [94] Alhoewel die aardse lewe en die lewe wat onafhanklik van die aarde kan ontstaan, na verwagting baie soortgelyke, indien nie identiese, boustene sal gebruik, word daar ook verwag dat hulle biochemiese eienskappe het wat uniek is. As die lewe elders in die sonnestelsel 'n soortgelyke impak gehad het, kan die relatiewe groot hoeveelhede chemikalieë die belangrikste vir sy oorlewing wees - wat dit ook al mag wees - die teenwoordigheid daarvan verraai. Wat ook al die lewe buite die buiteland is, die neiging om die omgewing chemies te verander, kan dit dalk net weggee. [95]

Mense het lank bespiegel oor die moontlikheid van lewe in ander instellings as die Aarde, maar bespiegeling oor die aard van lewe elders het dikwels min aandag geskenk aan beperkings wat deur die aard van biochemie opgelê word. [94] Die waarskynlikheid dat lewe in die heelal waarskynlik op koolstof gebaseer is, word voorgestel deur die feit dat koolstof een van die hoër elemente is wat die volopste is. Daar is bekend dat slegs twee van die natuurlike atome, koolstof en silikon, die ruggraat van molekules is wat voldoende groot is om biologiese inligting te dra. As 'n strukturele basis vir die lewe, is een van die belangrikste kenmerke van koolstof dat dit, anders as silikon, maklik chemiese bindings met baie ander atome kan vorm en sodoende die chemiese veelsydigheid moontlik maak om die reaksies van biologiese metabolisme en voortplanting uit te voer.

Bespreking oor waar in die sonnestelsel die lewe kan voorkom, is histories beperk deur die begrip dat die lewe uiteindelik op lig en warmte van die son afhanklik is en dus beperk is tot die oppervlaktes van planete. [94] Die vier waarskynlikste kandidate vir lewe in die Sonnestelsel is die planeet Mars, die Joviese maan Europa en Saturnus se mane Titan [96] [97] [98] [99] [100] en Enceladus. [80] [101]

Mars, Enceladus en Europa word beskou as waarskynlike kandidate in die soeke na lewe, hoofsaaklik omdat hulle ondergrondse vloeibare water het, 'n molekule wat noodsaaklik is vir die lewe soos ons dit ken vir die gebruik daarvan as oplosmiddel in selle.[39] Water op Mars word bevrore in sy yskappe aangetref, en pas uitgekapte sluwe wat onlangs op Mars waargeneem is, dui daarop dat vloeibare water op die planeetoppervlak, ten minste kortstondig, kan voorkom. [102] [103] By die Mars se lae temperature en lae druk sal vloeibare water waarskynlik baie sout wees. [104] Wat Europa en Enceladus betref, bestaan ​​daar groot oseane van vloeibare water onder die ysige buite-korse van hierdie mane. [75] [96] [97] Hierdie water kan tot vloeibare toestand verhit word deur vulkaniese openinge op die seebodem, maar die primêre bron van hitte is waarskynlik getyverhitting. [105] Op 11 Desember 2013 meld NASA die opsporing van 'kleiagtige minerale' (spesifiek filosilikate), wat dikwels met organiese materiale verband hou, op die ysige kors van Europa. [106] Volgens die wetenskaplikes kan die minerale teenwoordig wees as gevolg van 'n botsing met 'n asteroïde of komeet. [106] Daarbenewens het sterrekundiges op 27 Junie 2018 berig dat die opsporing van komplekse makromolekulêre organiese stowwe op Enceladus [107] en volgens NASA-wetenskaplikes in Mei 2011 '' as die mees bewoonbare plek buite die aarde in die sonnestelsel na vore tree as ons weet dit ". [80] [101]

Nog 'n planetêre liggaam wat moontlik buiteaardse lewe kan onderhou, is Saturnus se grootste maan, Titan. [100] Titan word beskryf as toestande soortgelyk aan die vroeë Aarde. [108] Op die oppervlak het wetenskaplikes die eerste vloeibare mere buite die aarde ontdek, maar dit lyk asof hierdie mere bestaan ​​uit etaan en / of metaan, nie water nie. [109] Sommige wetenskaplikes meen dat dit moontlik is dat hierdie vloeibare koolwaterstowwe die plek van water in lewende selle kan inneem anders as dié op aarde. [110] [111] Nadat Cassini-data bestudeer is, is daar in Maart 2008 berig dat Titan moontlik ook 'n ondergrondse oseaan het wat bestaan ​​uit vloeibare water en ammoniak. [112]

Fosfien is in die atmosfeer van die planeet Venus opgespoor. Daar is geen bekende abiotiese prosesse op die planeet wat die teenwoordigheid daarvan kan veroorsaak nie. [113] Aangesien Venus die warmste oppervlaktemperatuur van enige planeet in die sonnestelsel het, is die Venusiese lewe, indien dit bestaan, waarskynlik beperk tot ekstremofiele mikroörganismes wat in die boonste atmosfeer van die planeet dryf, waar die omstandighede amper aardagtig is. [114]

Die meting van die verhouding waterstof- en metaanvlakke op Mars kan help om die waarskynlikheid van lewe op Mars te bepaal. [115] [116] Volgens die wetenskaplikes, ". Laag H2/ CH4 verhoudings (minder as ongeveer 40) dui aan dat die lewe waarskynlik aanwesig en aktief is. "[115] Ander wetenskaplikes het onlangs metodes gerapporteer om waterstof en metaan in buiteaardse atmosfeer op te spoor. [117] [118]

Komplekse organiese verbindings van die lewe, insluitend uracil, sitosien en timien, is in 'n laboratorium gevorm onder toestande in die buitenste ruim, met behulp van chemikalieë wat begin, soos pirimidien, wat in meteoriete voorkom. Pyrimidine, soos polisikliese aromatiese koolwaterstowwe (PAH's), is die mees koolstofryke chemikalie wat in die heelal voorkom. [119]

Die seldsame aarde-hipotese postuleer dat multisellulêre lewensvorme wat op die aarde voorkom, eintlik meer seldsaam kan wees as wat wetenskaplikes aanneem. Dit bied 'n moontlike antwoord op die Fermi-paradoks wat voorstel: 'As buitenaardse vreemdelinge algemeen voorkom, waarom is dit nie voor die hand liggend nie?' Dit is blykbaar in teenstelling met die beginsel van middelmatigheid wat deur die beroemde sterrekundiges Frank Drake, Carl Sagan en ander aanvaar word. Die beginsel van middelmatigheid dui daarop dat lewe op aarde nie buitengewoon is nie, en dat dit meer as waarskynlik in ontelbare ander wêrelde voorkom.

Die stelselmatige soeke na moontlike lewe buite die aarde is 'n geldige multidissiplinêre wetenskaplike poging. [120] Hipoteses en voorspellings oor die bestaan ​​en oorsprong daarvan verskil egter baie, en tans kan die ontwikkeling van hipoteses wat sterk op die wetenskap gebaseer is, beskou word as die mees praktiese toepassing van astrobiologie. Daar is voorgestel dat virusse waarskynlik op ander lewensdraende planete [121] [122] aangetref kan word, en selfs al is daar geen biologiese selle nie. [123]

Navorsingsuitkomste Redigeer

Vanaf 2019 [opdatering] is geen bewyse van buitelandse lewe geïdentifiseer nie. [126] Die ondersoek na die Allan Hills 84001-meteoriet, wat in 1984 in Antarktika herwin is en van Mars afkomstig is, word deur David McKay, sowel as min ander wetenskaplikes, gedink om mikrofossiele van buitenaardse oorsprong te bevat. Hierdie interpretasie is kontroversieel. [127] [128] [129]

Yamato 000593, die tweede grootste meteoriet van Mars, is in 2000 op die aarde gevind. Op 'n mikroskopiese vlak word sfere in die meteoriet aangetref wat ryk is aan koolstof in vergelyking met omliggende gebiede wat nie sulke sfere het nie. Volgens sommige NASA-wetenskaplikes kan die koolstofryke sfere gevorm word deur biotiese aktiwiteit. [130] [131] [132]

Op 5 Maart 2011 bespiegel Richard B. Hoover, 'n wetenskaplike van die Marshall Space Flight Centre, oor die bevinding van vermeende mikrofossiele soortgelyk aan sianobakterieë in CI1-koolstofagtige meteoriete in die rand. Tydskrif vir Kosmologie, 'n storie wat wyd berig word deur hoofstroommedia. [133] [134] NASA het hom egter formeel van Hoover se eis gedistansieer. [135] Volgens die Amerikaanse astrofisikus Neil deGrasse Tyson: "Op die oomblik is lewe op Aarde die enigste bekende lewe in die heelal, maar daar is dwingende argumente wat daarop dui dat ons nie alleen is nie." [136]

Ekstreme omgewings op aarde

Op 17 Maart 2013 het navorsers berig dat mikrobiese lewensvorme floreer in die Mariana-loopgraaf, die diepste plek op die aarde. [137] [138] Ander navorsers het gemeld dat mikrobes in rotse tot 580 m (580 m) onder die seebodem onder 2.600 m (2,600 m) oseaan voor die kus van die noordwestelike Verenigde State floreer. [137] [139] Volgens een van die navorsers: "U kan mikrobes oral vind - hulle is uiters aanpasbaar vir toestande en oorleef waar hulle ook al is." [137] Bewyse van perchlorate is dwarsdeur die sonnestelsel en spesifiek op Mars gevind. Dr. Kennda Lynch het die eerste bekende voorkoms van perchlorate en perchlorate-reducerende mikrobes in 'n paleolake in Pilot Valley, Utah, ontdek. [140] [141] Hierdie vondste brei die potensiële bewoonbaarheid van sekere nisse van ander planete uit.

In 2004 het die spektrale handtekening van metaan (CH
4 ) is in die Marsatmosfeer bespeur deur beide Aardse teleskope sowel as deur die Mars Express wentelbaan. Vanweë sonstraling en kosmiese bestraling word voorspel dat metaan binne 'n paar jaar uit die atmosfeer van die Mars sal verdwyn, dus moet die gas aktief aangevul word om die huidige konsentrasie te behou. [142] [143] Op 7 Junie 2018 het NASA 'n sikliese seisoenale variasie in atmosferiese metaan aangekondig, wat deur geologiese of biologiese bronne geproduseer kan word. [144] [145] [146] Die Europese ExoMars Trace Gas Orbiter meet en karteer tans die atmosferiese metaan.

Dit is moontlik dat sommige eksoplanete mane met vaste oppervlaktes of vloeibare oseane het wat gasvry is. Die meeste planete wat tot dusver buite die sonnestelsel ontdek is, is warm gasreuse wat as onherbergsame lewens beskou word, en dit is dus nog nie bekend of die sonnestelsel met 'n warm, rotsagtige, metaalryke binneplanet soos die aarde 'n afwykende komposisie. Verbeterde opsporingsmetodes en verhoogde waarnemingstyd sal ongetwyfeld meer planetêre stelsels ontdek, en moontlik sommige soos ons s'n. NASA se Kepler Mission wil byvoorbeeld planete op aarde rondom ander sterre ontdek deur klein veranderinge in die ster se ligkromme te meet terwyl die planeet tussen die ster en die ruimtetuig beweeg. Die vordering met die infrarooi sterrekunde en die submillimeter sterrekunde het die bestanddele van ander sterstelsels geopenbaar.

Pogings om vrae te beantwoord, soos die oorvloed potensiële bewoonbare planete in bewoonbare sones en chemiese voorlopers, het baie sukses behaal. Talle buitesolêre planete is met behulp van die wobble-metode en transito-metode opgespoor, wat wys dat planete rondom ander sterre meer is as wat voorheen gepostuleer is. Die eerste buitegewone planeet wat in die ster se bewoonbare sone ontdek is, is Gliese 581 c. [147]

Ekstremofiele Wysig

Die bestudering van ekstremofiele is nuttig om die moontlike oorsprong van lewe op aarde te verstaan, sowel as om die waarskynlikste kandidate vir toekomstige kolonisering van ander planete te vind. Die doel is om organismes op te spoor wat in staat is om ruimtevaartomstandighede te oorleef en die verspreidingsvermoë te handhaaf. Die beste kandidate is ekstremofiele, omdat hulle aangepas is om in verskillende ekstreme toestande op aarde te oorleef. In die loop van die evolusie het ekstremofiele verskillende strategieë ontwikkel om die verskillende strestoestande in verskillende ekstreme omgewings te oorleef. Hierdie stresreaksies kan hulle ook in moeilike ruimtetoestande laat oorleef, alhoewel evolusie ook die gebruik daarvan as analoë tot die buiteaardse lewe beperk. [148]

Thermofiele spesies G. thermantarcticus is 'n goeie voorbeeld van 'n mikro-organisme wat ruimtevaart kan oorleef. Dit is 'n bakterie van die spoorvormende genus Bacillus. Die vorming van spore laat toe dat dit ekstreme omgewings kan oorleef, terwyl dit steeds die sellulêre groei kan begin. Dit is in staat om die integriteit van DNA, membraan en proteïene effektief te beskerm in verskillende ekstreme toestande (uitdroging, temperature tot -196 ° C, UVC en C-straalbestraling.) Dit is ook in staat om die skade wat deur die ruimtelike omgewing veroorsaak word, te herstel.

Deur te verstaan ​​hoe ekstremofiele organismes die Aarde se ekstreme omgewings kan oorleef, kan ons ook verstaan ​​hoe mikroörganismes die ruimtevaart kon oorleef en hoe die hipotese van panspermie moontlik sou wees. [149]

Navorsing oor die omgewingsgrense van die lewe en die werking van ekstreme ekosisteme is aan die gang, wat navorsers in staat stel om beter te voorspel watter planetêre omgewings die grootste kans het om lewe te huisves. Sending soos die Phoenix lander, Mars Science Laboratory, ExoMars, Mars 2020 Rover na Mars, en die Cassini ondersoek na Saturnus se mane, is daarop gemik om die lewensmoontlikhede op ander planete in die Sonnestelsel verder te ondersoek.

Die twee Viking-landers het elk in die laat 1970's vier soorte biologiese eksperimente na die oppervlak van Mars gedra. Dit was die enigste Marslanders wat eksperimente uitgevoer het om spesifiek na metabolisme deur die huidige mikrobiese lewe op Mars te soek. Die landers het 'n robotarm gebruik om grondmonsters in verseëlde toetshouers op die tuig te versamel. Die twee landers was identies, dus is dieselfde toetse op twee plekke op Mars se oppervlak Viking 1 naby die ewenaar en Viking 2 verder noord uitgevoer. [150] Die resultaat was onoortuigend, [151] en word steeds deur sommige wetenskaplikes betwis. [152] [153] [154] [155]

Norman Horowitz was die hoof van die Bioscience-afdeling Jet Propulsion Laboratory vir die Mariner- en Viking-missies van 1965 tot 1976. Horowitz was van mening dat die groot veelsydigheid van die koolstofatoom dit die element maak wat waarskynlik die oplossing bied, selfs eksotiese oplossings, vir die probleme. van oorlewing van die lewe op ander planete. [156] Hy was egter ook van mening dat die toestande wat op Mars gevind is, nie versoenbaar is met die lewe wat op koolstof gebaseer is nie.

Beagle 2 was 'n onsuksesvolle Britse Marslander wat deel uitgemaak het van die Mars Express-sending van die Europese Ruimte-agentskap in 2003. Die primêre doel daarvan was om te soek na tekens van lewe op Mars, vroeër of hede. Alhoewel dit veilig geland het, kon hy nie sy sonpanele en telekommunikasie-antenna reg ontplooi nie. [157]

EXPOSE is 'n multigebruikersfasiliteit wat in 2008 buite die Internasionale Ruimtestasie, toegewy aan astrobiologie, opgerig is. [158] [159] EXPOSE is ontwikkel deur die Europese Ruimteagentskap (ESA) vir langtermyn-ruimtevlugte wat blootstelling van organiese chemikalieë en biologiese monsters aan die buitenste ruimte in lae aardebaan moontlik maak. [160]

Die Mars Science Laboratory (MSL) -missie het die Nuuskierigheid rover wat tans op Mars in gebruik is. [161] Dit is op 26 November 2011 van stapel gestuur en land op 6 Augustus 2012 by Gale Crater. [45] Die doel van die missie is om die bewoonbaarheid van Mars te help beoordeel en sodoende vas te stel of Mars die lewe kan of ooit kon onderhou, [162] versamel data vir 'n toekomstige menslike missie, bestudeer Marsgeologie, die klimaat daarvan, en beoordeel die rol wat water, 'n noodsaaklike bestanddeel vir die lewe soos ons dit ken, gespeel het in die vorming van minerale op Mars.

Die Tanpopo missie is 'n orbitale astrobiologie-eksperiment wat die potensiële interplanetêre oordrag van lewe, organiese verbindings en moontlike aarddeeltjies in die lae Aarde-baan ondersoek. Die doel is om die hipotese van panspermie en die moontlikheid van natuurlike interplanetêre vervoer van mikrobiese lewens asook prebiotiese organiese verbindings te beoordeel. Vroeë missieresultate toon bewyse dat sommige klompe mikro-organisme ten minste een jaar in die ruimte kan oorleef. [163] Dit kan die idee ondersteun dat polle van meer as 0,5 millimeter mikro-organismes een manier kan wees waarop die lewe van planeet tot planeet kan versprei. [163]

ExoMars is 'n robotmissie na Mars om te soek na moontlike biohandtekeninge van die Marslewe, verlede of hede. Hierdie astrobiologiese missie word tans ontwikkel deur die Europese Ruimteagentskap (ESA) in samewerking met die Russiese Federale Ruimteagentskap (Roscosmos). Daar word beplan vir 'n lansering in 2022. [164] [165] [166]

Maart 2020 het op 18 Februarie 2021 sy Persoonlikheidswerker suksesvol in die Jezero-krater geland. Dit sal omgewings op Mars wat relevant is vir astrobiologie ondersoek, die geologiese prosesse en geskiedenis van die oppervlak ondersoek, insluitend die beoordeling van die bewoonbaarheid daarvan en potensiaal vir die behoud van biosignatures en biomolekules binne toeganklike geologiese materiale . [167] Die Science Definition Team stel voor dat die Rover ten minste 31 monsters van rotskern en grond moet versamel en verpak vir 'n latere missie om terug te bring vir meer definitiewe ontleding in laboratoriums op aarde. Die rower kan metings en tegnologiedemonstrasies doen om ontwerpers van 'n menslike ekspedisie te help om die gevare van Marsstowwe te verstaan ​​en te demonstreer hoe om koolstofdioksied (CO2), wat 'n bron kan wees vir die vervaardiging van molekulêre suurstof (O2) en vuurpylbrandstof. [168] [169]

Europa Clipper is 'n missie wat deur NASA beplan word vir 'n 2025-lansering wat gedetailleerde verkenning van Jupiter se maan Europa sal onderneem en sal ondersoek of die binnelandse oseaan die lewensomstandighede kan bevat. [170] [171] Dit sal ook help met die keuse van toekomstige landingsplekke. [172] [173]

Voorgestelde konsepte Redigeer

Ysbrekerlewe is 'n landingsending wat die NASA se Discovery-program voorgestel het vir die lanseringsgeleentheid in 2021, [174], maar dit is nie gekies vir ontwikkeling nie. Dit sou 'n stilstaande lander gehad het wat 'n byna eksemplaar van die suksesvolle 2008 sou wees Phoenix en dit sou 'n opgegradeerde astrobiologiese wetenskaplike lading gehad het, insluitend 'n 1 meter lange kernboor om ysgesementeerde grond in die noordelike vlaktes te beproef om 'n soektog na organiese molekules en bewyse van huidige of vorige lewe op Mars te doen. [175] [176] Een van die belangrikste doelstellings van die Ysbrekerlewe Die missie is om die hipotese te toets dat die ysryke grond in die poolgebiede beduidende konsentrasies van organiese stowwe het as gevolg van die beskerming deur die ys teen oksidante en bestraling.

Reis na Enceladus en Titan

Reis na Enceladus en Titan (JET) is 'n konsep van astrobiologie om die bewoonbaarheidspotensiaal van Saturnus se mane Enceladus en Titan deur middel van 'n wentelbaan te bepaal. [177] [178] [179]

Enceladus Life Finder

Enceladus Life Finder (ELF) is 'n voorgestelde konsep vir astrobiologie-sending vir 'n ruimtesonde wat bedoel is om die bewoonbaarheid van die interne water oseaan van Enceladus, Saturnus se sesde grootste maan, te bepaal. [180] [181]

Lewensondersoek vir Enceladus

Lewensondersoek vir Enceladus (DIE LEWE) is 'n voorgestelde konsep vir die terugkeer van astrobiologie-monsters. Die ruimtetuig sou in 'n Saturnus-baan ingaan en verskeie vliegvliegtuie deur Enceladus se ysige pluime in staat stel om ysige pluimdeeltjies en vlugtige stowwe te versamel en op 'n kapsule na die aarde terug te bring. Die ruimtetuig kan die pluime van Enceladus, die E-ring van Saturnus en die boonste atmosfeer van Titan beproef. [182] [183] ​​[184]

Oceanus is 'n baan wat in 2017 voorgestel is vir die New Frontiers-sending nr. 4. Dit sal na die maan van Saturnus, Titan, reis om die bewoonbaarheid daarvan te bepaal. [185] Oceanus Die doelwitte is om Titan se organiese chemie, geologie, swaartekrag, topografie te openbaar, 3D-verkenningsdata te versamel, die organiese organismes te katalogiseer en te bepaal waar dit met vloeibare water in wisselwerking kan tree. [186]

Verkenner van Enceladus en Titan

Verkenner van Enceladus en Titan (E 2 T) is 'n wentelkonsep wat die evolusie en bewoonbaarheid van die Saturniese satelliete Enceladus en Titan sou ondersoek. Die missiekonsep is in 2017 deur die Europese Ruimte-agentskap voorgestel. [187]


Dus lek daar waterdamp uit Mars uit, maar wat kan dit beteken?

Nadat u deursettingsvermoë môre aanraak, kan dit wat in die rooierige stof van Mars voorkom, die rover (en sommige baie angstige wetenskaplikes op die aarde) vertel waarom sy atmosfeer verdwyn het of dat die Jezero-krater regtig 'n meer was, maar wat uit Mars uitkom onthul ook dinge oor die verre verlede van die Rooi Planeet.

Alhoewel daar al bekend is dat daar water op die oppervlak van Mars bestaan, maar dit is die eerste keer dat wetenskaplikes waterdamp in die Mars-atmosfeer ontdek. Die meeste water is in yskappe of ondergronds, maar sommige verdamp regstreeks in die lug deur sublimasie. Die waterstof uit daardie damp ontsnap uit die atmosfeer. Waterstofisotope uit die dampe kan al dan nie bewys lewer van hoe Mars sy vloeibare water verloor het, en of daar lewe op 'n planeet kon bestaan ​​wat vermoedelik van iets aardliks in 'n bevriesende distopiese hellandschap verander het.

Meer ruimte

NASA Goddard planetêre wetenskaplike Geronimo Villanueva spesialiseer in die soek na organiese molekules op Mars en is 'n mede-ondersoeker vir ESA en Roscosmos se gesamentlike ExoMars Trace Gas Orbiter-missie wat hierdie ontdekking gemaak het. Hy en sy span het hierdie isotope vir die eerste keer raakgesien deur sonbeskouings, 'n tegniek wat sonlig ontleed wat deur die oorblywende Mars-atmosfeer gaan - as u dit selfs so kan noem.

"Die voordeel van die uitvoering van sonbeskermings is dat ons die vertikale profiele van spesies op Mars ondersoek, terwyl die son die atmosfeer deurkruis soos gesien deur die ruimtetuig," het Villanueva, wat mede-outeur was van 'n studie wat onlangs in Wetenskaplike vooruitgang, het SYFY WIRE gesê. "Omdat die son so helder is, bied dit uitstekende sensitiwiteit, terwyl die groot skuins pad van die waarnemings ons vermoë om spoor- en isotopspesies op te spoor, verhoog."

Die ExoMars-ruimtetuig is toegerus met die NOMAD, of Nadir en Occultation for MArs Discovery, instrument wat die mens se oë vir die eerste keer ooit help om die atmosferiese waterisotope te sien. Van die ultraviolet tot die sigbare tot die infrarooi, ontleed dit 'n reeks golflengtes in die spektrum van sonlig om vas te stel watter voorheen onbekende deeltjies of molekules daar buite sou kon dryf. Waterisotope kan weggee hoe 'n onvrugbare planeet meer as miljarde jare die vloeibare water op sy oppervlak verloor het.

Die ExoMars Trace Gas Orbiter-ruimtetuig. Krediet: Adrian Mann / Future Publishing via Getty Images

Factoid: 'n nadir is die punt op 'n sferiese liggaam in die ruimte direk onder 'n waarnemende ruimtevaarder of ruimtetuig, wat die teenoorgestelde is van die hoogste punt, of die hoogste punt. NOMAD kan in nadir-modus werk indien nodig.

So hoe kan isotope van H2Vertel ons hoe Mars vroeër was voordat hy deur moordenaarstraling aangeval en alle vloeibare water van die oppervlak verloor het? In watter vorm hierdie isotope kom, kan dit 'n aanduiding wees van hoeveel water Mars gehad het toe dit moontlik 'n meer bewoonbare planeet was. Daar is waterstof, en dan is daar waterstof.

"Isotopiese verhoudings werk as evolusionêre chronometers," het Villanueva gesê. “Die ligte vorm van waterstof (H) ontsnap makliker van Mars as sy swaarder vorm, deuterium (D). Met verloop van tyd lei dit tot 'n verryking van D, en die D tot H-verhouding vertel ons van die hoeveelheid water in die verlede en hoe water op Mars gestoor word. ExoMars / TGO kan water in al sy vorms op Mars ondersoek. ”

As gevolg van die uitermatige druk op Mars, wat ongeveer een persent daarvan is op ons planeet, kan water net as ys of damp bestaan. Ys wat nie gedurende die Mars-somer kan koel bly nie, sublimiseer en verander regs in damp in plaas van smelt. Dit gebeur nie so gereeld met water op aarde nie. U het egter waarskynlik sublimasie in aksie gesien sonder om dit te besef. Die bevrore CO2 wat andersins bekend staan ​​as droë ys, sal byna 110 grade Fahrenheit begin sublimeer, dus kamertemperatuur is natuurlik geen probleem nie. Die damp wat daaruit opkom, het daardie spookagtige effek wat so gewild is onder spookhuise.

Noudat Villanueva en sy span bewyse gesien het dat waterdamp van Mars ontsnap, het hulle 'n beter idee van hoe water op die Rooi Planeet en daarbo optree.

"Ons het nou 'n nuwe siening in 3D van hoe water styg, sirkuleer en die isotopiese kenmerk daarvan in die Martin-atmosfeer verander," het hy gesê. "Dit stel ons in staat om beter te verstaan ​​hoe water verlore gaan, en hoe die reservoirs op die oppervlak van Mars (soos poolkappe en regoliet) in wisselwerking verkeer en water uitruil."