Пятница, 23 февраля, 2024
ДомойКосмосМы одни? – Жизнь на других планетах: что такое жизнь и...

Мы одни? – Жизнь на других планетах: что такое жизнь и что ей нужно?

- Advertisement -

НАСА использует передовые инструменты, такие как космический телескоп Джеймса Уэбба, для поиска признаков жизни за пределами Земли. Основное внимание уделяется обнаружению биосигнатур, и они разрабатывают шкалу для интерпретации доказательств. Ключевые маркеры потенциальной жизни включают химические системы, способные к эволюции, жидкую воду, источники энергии и дисбаланс атмосферного газа. Наличие экологических «градиентов» также указывает на потенциальную среду обитания.

Однажды, возможно, в недалеком будущем, далекая планета может намекнуть на то, что на ней может быть какая-то форма жизни, но неохотно раскроет свои секреты.

Наши космические телескопы могут обнаружить в его атмосфере смесь газов, напоминающую нашу. Компьютерные модели предложат прогнозы о потенциале жизни на планете. Эксперты будут спорить о том, являются ли доказательства вескими аргументами в пользу присутствия жизни, или попытаются найти еще больше доказательств, подтверждающих такую ​​новаторскую интерпретацию.

«Сейчас мы находимся в начале золотой эры», — сказал Рави Коппарапу, ученый из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд, изучающий обитаемые планеты. «Впервые в истории цивилизации мы сможем ответить на вопрос: есть ли жизнь за пределами Земли?»

Для экзопланет — планет вокруг других звезд — эта эра открывается космическим телескопом Джеймса Уэбба НАСА. Приборы на борту космического корабля определяют состав атмосфер экзопланет. По мере того, как в ближайшие годы мощность телескопов будет увеличиваться, будущие усовершенствованные инструменты смогут регистрировать возможные признаки жизни — «биосигнатуры» — с планеты, находящейся в световых годах от нас.

Далекий, Скалистый, Живоносный Мир

Иллюстрация того, как далекий, каменистый, живой мир, вращающийся вокруг красного карлика, может выглядеть для приближающегося наблюдателя. Авторы и права: NASA/JPL-Caltech/Лизбет Б. Де Ла Торре

В пределах нашей солнечной системы марсоход Perseverance на Марсе собирает образцы горных пород для возможного возвращения на Землю, чтобы ученые могли исследовать их на наличие признаков жизни. А предстоящая миссия Europa Clipper посетит ледяную луну Юпитер. Его цель: определить, позволяют ли условия на этой луне жизни процветать в ее глобальном океане, погребенном под глобальным ледяным панцирем.

Но любые намеки на жизнь за пределами Земли повлекут за собой еще один большой вопрос: насколько достоверными могут быть какие-либо научные выводы?

«Задача состоит в том, чтобы решить, что такое жизнь — когда сказать: «Я ее нашла», — сказала Лори Бардж из Лаборатории происхождения и обитаемости в Лаборатории реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии.

Поскольку так много неизвестно о том, что вообще представляет собой «признак жизни», астробиологи работают над новой структурой, чтобы понять силу доказательств. Примерная структура, предложенная в 2021 году, включает шкалу от 1 до 7, с намеками на другую жизнь на уровне 1, до все более существенных доказательств, вплоть до уверенности в существовании жизни где-то еще на уровне 7. Эта структура, которая обсуждается и пересматривается, признает, что научные исследования в поисках жизни — это извилистый, извилистый путь, а не прямой путь.

И определение окончательных признаков остается достаточно сложным для «жизни, какой мы ее знаем». Еще более сомнительным было бы обнаружение свидетельств жизни, какой мы ее не знаем, состоящей из незнакомых молекулярных комбинаций или основанной на растворителе, отличном от воды.

Тем не менее, поскольку поиски жизни начинаются всерьез среди планет нашей Солнечной системы, а также в далеких системах, известных только своим светом, НАСА у ученых и их партнеров во всем мире есть некоторые идеи, которые служат отправной точкой.

Жизнь, которая развивается

Во-первых, есть менее формальное, не имеющее обязательной силы, но все же полезное рабочее определение жизни НАСА: «Самоподдерживающаяся химическая система, способная к дарвиновской эволюции». Чарльз Дарвин классно описал эволюцию путем естественного отбора, когда характеристики сохраняются из поколения в поколение, что приводит к изменениям в организмах с течением времени.

Определение, полученное в 1990-х годах рабочей группой НАСА по экзобиологии, не используется для разработки миссий или исследовательских проектов. Это действительно помогает формировать ожидания и направлять дебаты по критическим вопросам вокруг другого щекотливого вопроса: когда не-жизнь становится жизнью?

«Биология — это химия с историей», — говорит Джеральд Джойс, один из членов рабочей группы, которая помогла создать определение НАСА, а ныне профессор-исследователь в Институте Солка в Ла-Хойя, Калифорния.

Это означает, что история записана самой химией – в нашем случае записана в нашей ДНКкоторый кодирует генетические данные, которые могут быть преобразованы в структуры и физические процессы, из которых состоят наши тела.

Запись ДНК должна быть надежной, сложной, самовоспроизводящейся и открытой, предполагает Джойс, чтобы сохраняться и адаптироваться в течение миллиардов лет.

«Это было бы неопровержимым доказательством того, что информация записана в молекулах», — сказал Джойс.

Такая молекула из другого мира в нашей Солнечной системе, будь то ДНК, РНК или что-то еще, может появиться в образце из Марсскажем, из миссии по возврату образцов с Марса, которую сейчас планирует НАСА.

Или его можно найти среди «миров-океанов» во внешней Солнечной системе — спутника Юпитера, Европы, СатурнЭнцелад или один из других спутников газовых гигантов, которые скрывают обширные океаны под ледяными панцирями.

Мы не можем получить образцы таких несущих информацию молекул с планет за пределами нашей Солнечной системы, поскольку они находятся так далеко, что путешествие туда заняло бы десятки тысяч лет даже на самых быстрых космических кораблях, когда-либо построенных. Вместо этого нам придется полагаться на дистанционное обнаружение потенциальных биосигнатур, измерение типов и количества газов в организме. экзопланета атмосферы, чтобы попытаться определить, были ли они созданы формами жизни. Вероятно, для этого потребуется более глубокое знание того, что нужно жизни, чтобы зародиться — и сохраняться достаточно долго, чтобы ее можно было обнаружить.

Место, где зарождается жизнь

Нет подлинного консенсуса относительно списка требований для жизни, будь то в нашей Солнечной системе или на звездах за ее пределами. Но Джойс, который исследует происхождение и развитие жизни, предлагает несколько «обязательных вещей».

Возглавляет список жидкая вода. Несмотря на широкий спектр условий окружающей среды, в которых живут живые существа на Земле, все живое на планете, по-видимому, в этом нуждается. Жидкая вода обеспечивает среду, в которой химические компоненты жизни сохраняются с течением времени и объединяются для реакций, в отличие от воздуха или поверхности камня.

Инфографика «Обнаружение признаков жизни в далеких мирах»

Звездный свет, проходящий через атмосферу экзопланеты, можно преобразовать в спектр с помощью инструментов на космических телескопах, показав, какие молекулы присутствуют на экзопланете. Авторы и права: NASA/JPL-Caltech/Лизбет Б. Де Ла Торре

Также важно: источник энергии, как для химических реакций, которые создают структуры, так и для создания «порядка» против универсальной тенденции к «беспорядку» — также известной как энтропия.

Дисбаланс атмосферных газов также может служить явным признаком присутствия жизни.

«В атмосфере Земли кислород и метан очень активно реагируют друг с другом», — сказал Коппарапу. Предоставленные сами себе, они быстро уничтожили бы друг друга.

«Их нельзя видеть вместе», — сказал он. «Так почему мы видим метан, почему мы видим кислород? Что-то должно постоянно пополнять эти соединения».

На Земле этим «что-то» является жизнь, выбрасывающая все больше и больше в атмосферу и выводящая ее из равновесия. Такой дисбаланс в этих или других соединениях может быть обнаружен на далекой экзопланете, что предполагает наличие живой биосферы. Но ученым также придется исключить такие геологические процессы, как вулканическая или гидротермальная активность, которые могут генерировать молекулы, которые в противном случае мы могли бы связать с жизнью.

Чтобы увидеть разницу, потребуются тщательная лабораторная работа и точное моделирование возможных атмосфер экзопланет.

Преодолевая изменения

Бардж также ставит на первое место идею «градиентов» или изменений, которые происходят с течением времени и расстояния, например, от влаги к сухости, от жары к холоду и во многих других возможных средах. Градиенты создают места для направления энергии, изменяясь по пути и создавая молекулы или химические системы, которые позже могут быть включены в формы жизни.

Тектоника плит на Земле и круговорот газов, таких как углекислый газ, возможно, погребенных под земной корой в результате субдукции или выброшенных обратно в атмосферу извержениями вулканов, представляют собой один вид градиента.

Другая специализация Баржи — химия гидротермальных жерл на дне океана миллиарды лет назад. Это один из возможных путей создания своего рода примитивного метаболизма — преобразования органических соединений в энергию — как потенциального предшественника настоящих форм жизни.

«Какие градиенты существовали до появления жизни?» она спрашивает. «Если жизнь так сильно зависит от градиентов, могло ли происхождение жизни также выиграть от этих градиентов?»

Более четкое картирование возможных путей зарождения жизни в конечном итоге может помочь в разработке будущих космических телескопов, которым будет поручено анализировать газы в атмосферах потенциально обитаемых экзопланет.

«Если мы хотим быть уверены, что это происходит из биологии, мы должны искать не только газы; мы должны посмотреть, как он излучается с планеты, если он излучается в правильных количествах и правильным образом», — сказал Коппарапу. «С будущими телескопами мы будем более уверены, потому что они будут предназначены для поиска жизни на других планетах».

Поиск жизни

  • Часть 1: Начало: жизнь в нашем мире и других
  • Часть 2: Жизнь на других планетах: что такое жизнь и что ей нужно?

Исходная ссылка

- Advertisement -

Популярное по теме