АСТРОБИОЛОГИЈА: ИСТОРИЈА, ПРЕДМЕТ ПРОУЧАВАЊА И ЗНАЧАЈ - БИОЛОГИЈА - 2025

Астробиологи или егзобиологија је грана биологије која се бави порекла, дистрибуцију и динамику живота у контексту у оба наше планете, као читавом универзуму. Могли бисмо тада рећи да је астрологија као наука свемиру, каква је биологија за планету Земљу.

Због широког спектра деловања астробиологије, у њему се конвертују друге науке, попут: физике, хемије, астрономије, молекуларне биологије, биофизике, биохемије, космологије, геологије, математике, рачунарства, социологије, антропологије, археологије, између осталих.

Слика 1. Умјетничка интерпретација повезаности живота и истраживања свемира. Извор: НАСА / Цхерисе Триано

Астробиологија замишља живот као феномен који би могао бити „универзалан“. Бави се њиховим могућим контекстима или сценаријима; његове захтеве и минимални услови; процеси који су укључени; његови експанзивни процеси; између осталих тема. Није ограничен на интелигентан живот, већ истражује сваку могућу врсту живота.

Историја астробиологије

Историја астробиологије можда сеже до почетака човечанства као врсте и његове способности да се пропитује о космосу и животу на нашој планети. Одатле произлазе прве визије и објашњења која су и данас присутна у митовима многих народа.

Аристотеловска визија

Аристотеловска визија сматрала је Сунце, Месец, остале планете и звезде, као савршене сфере које су нас окруживале, правећи концентричне кругове око нас.

Ова визија је представљала геоцентрични модел универзума и била је концепција која је обележила човечанство током средњег века. Вероватно тада није могло да има смисла питање постојања „становника“ изван наше планете.

Коперников поглед

У средњем веку Николас Коперник предложио је свој хелиоцентрични модел, којим је Земљу постављен као још једну планету, која се окреће око сунца.

Овај приступ је дубоко утицао на начин гледања у остатак универзума, па чак и на посматрање себе, јер нас је ставио на место које можда није било тако "посебно" као што смо мислили. Тада је могућност постојања других планета сличних нашој, а самим тим и живота другачијег од оне коју познајемо.

Слика 2. Хелиоцентрични систем Коперника. Извор: Јавно власништво, путем Викимедиа Цоммонса

Прве идеје о ванземаљском животу

Француски писац и филозоф, Бернард ле Бовиер де Фонтенелле, крајем 17. века већ је предложио да живот може постојати и на другим планетима.

Средином 18. века многи учењаци повезани са просветитељством писали су о ванземаљском животу. Чак су и водећи астрономи тог времена као што су Вригхт, Кант, Ламберт и Херсцхел, претпоставили да се планете, месеци, па чак и комете могу насељавати.

Тако је почело 19. век са већином академских научника, филозофа и теолога, делећи веровање о постојању изванземаљског живота на готово свим планетима. То се у то време сматрало звучном претпоставком, заснованом на растућем научном разумевању космоса.

Огромне разлике између небеских тела Сунчевог система (у погледу њиховог хемијског састава, атмосфере, гравитације, светлости и топлоте) биле су занемарене.

Међутим, како се снага телескопа повећавала и појавом спектроскопије, астрономи су били у стању да разумеју хемију оближњих планетарних атмосфера. Дакле, могло би се искључити да су оближње планете биле настањене организмима сличним земаљским.

Предмет проучавања астробиологије

Астробиологија се фокусира на проучавање следећих основних питања:

• Шта је живот?
• Како је настао живот на Земљи?
• Како се живот развија и развија?
• Постоји ли живот негде другде у свемиру?
• Каква је будућност живота на Земљи и другде у универзуму, ако постоји?

Многа друга питања произилазе из ових питања, а сва се односе на предмет проучавања астробиологије.

Марс као модел за проучавање и истраживање свемира

Црвена планета, Марс, био је последњи бастион хипотеза о ванземаљском животу унутар Сунчевог система. Идеја о постојању живота на овој планети првобитно је потекла од запажања астронома у касним 19. и почетком 20. века.

Тврдили су да су ознаке на марсовској површини заправо канали које је изградила популација интелигентних организама. Ови обрасци се данас сматрају производом ветра.

Мисије

Маринер-ове свемирске сонде представљају пример свемирског доба које је почело крајем 1950-их. Ова је ера омогућила директно визуелизацију и испитивање планетарних и лунарних површина унутар Сунчевог система; на тај начин одбацујући тврдње о вишећелијским и лако препознатљивим ванземаљским животним облицима Сунчевог система.

Године 1964. НАСА-ина Маринер 4 мисија послала је прве крупне фотографије Марсовске површине, које приказују у основи пустињску планету.

Међутим, касније мисије на Марс и вањске планете омогућиле су детаљан преглед тих тела и њихових месеци, а посебно у случају Марса, делимично разумевање њихове ране историје.

У разним ванземаљским срединама, научници су открили да се окружења не разликују много од насељених на Земљи.

Најважнији закључак ових првих свемирских мисија била је замена шпекулативних претпоставки хемијским и биолошким доказима, што омогућава да се она објективно проучи и анализира.

Постоји ли живот на Марсу? Мисија

У првом реду, резултати Маринер-ових мисија подржавају хипотезу о непостојању живота на Марсу. Међутим, морамо узети у обзир да се тражио макроскопски живот. Наредне мисије поставиле су сумњу у одсуство микроскопског живота.

Слика 3. Орбитална и земаљска сонда мисије Викинг. Извор: Дон Давис, путем Викимедиа Цоммонс

На пример, од три експеримента осмишљена да открију живот који је спровела земаљска сонда мисије Викинг, два су била позитивна и један негативан.

Упркос томе, већина научника укључених у експерименте сонде за викинг слаже се да нема доказа о бактеријском животу на Марсу, а резултати су званично неупитни.

Слика 4. Сонда за слетање (Ландер) мисије Викинг. Извор: НАСА / ЈПЛ-Цалтецх / Универзитет у Аризони, путем Викимедиа Цоммонса

Мисије

Након контроверзних резултата викиншких мисија, Европска свемирска агенција (ЕСА) је покренула мисију Марс Екпресс 2003. године, посебно осмишљену за егзобиолошке и геохемијске студије.

Ова мисија је укључивала сонду названу Беагле 2 (истоимени броду којим је путовао Цхарлес Дарвин), осмишљену да тражи знакове живота на плиткој површини Марса.

Ова сонда је нажалост изгубила контакт са Земљом и није могла на задовољавајући начин извршити своју мисију. Слична судбина је имала НАСА-ин сонда "Марс Полар Ландер" 1999. године.

Мисија

Након ових неуспелих покушаја, маја 2008, НАСА-ина мисија Пхоеник стигла је до Марса, постигавши изванредне резултате у само 5 месеци. Његови главни циљеви истраживања били су егзобиолошки, климатски и геолошки.

Ова сонда је успела да докаже постојање:

• Снег у атмосфери Марса.
• Вода у облику леда испод горњих слојева ове планете.
• Основна тла са пХ између 8 и 9 (барем на подручју близу спуштања).
• Течна вода на површини Марса у прошлости

Истраживање Марса се наставља

Истраживање Марса наставља се и данас, помоћу високотехнолошких роботских инструмената. Роверс мисије (МЕР-А и МЕР-Б) пружиле су импресивне доказе да је на Марсу била водена активност.

На пример, пронађени су докази о слаткој води, врелим изворима, густом атмосфером и активном воденом циклусу.

Слика 5. Цртање Ровера МЕР-Б (Прилика) на површини Марса. Извор: НАСА / ЈПЛ / Цорнелл Университи, Маас Дигитал ЛЛЦ, преко Викимедиа Цоммонс

На Марсу су добијени докази да су неке стене обликоване у присуству течне воде, као што је Јаросите, што је открио МЕР-Б (Прилика) Ровер, који је био активан од 2004. до 2018.

Ровер МЕР-А (куриозитет) је мерио сезонске флуктуације метана, што је увек било повезано са биолошком активношћу (подаци објављени 2018. године у часопису Сциенце). Такође је пронашао органске молекуле попут тиофена, бензена, толуена, пропана и бутана.

Слика 6. Сезонско флуктуирање нивоа метана на Марсу, мерено Ровер МЕР-А (Радозналост). Извор: НАСА / ЈПЛ-Цалтецх

На Марсу је било воде

Иако је површина Марса тренутно негостољубива, постоје јасни докази да је у далекој прошлости марсовска клима омогућила да се на површини накупља текућа вода, битан састојак живота какав знамо.

Подаци Ровер МЕР-А (куриозитет) откривају да је пре неколико милијарди година, језеро унутар кратера Гале садржавало све састојке потребне за живот, укључујући хемијске компоненте и изворе енергије.

Марсовски метеорити

Неки истраживачи сматрају марсовске метеорите добрим изворима информација о планети, чак и претпостављају да постоје природни органски молекули, па чак и микрофосили бактерија. Ови приступи су предмет научне расправе.

Слика 7. Микроскопски приказ унутрашње структуре метеорита АЛХ84001, приказујући структуре сличне бацилима. Извор: НАСА, путем Викимедиа Цоммонса

Ови метеорити са Марса су веома ретки и представљају једини директно анализирани узорак црвене планете.

Панспермија, метеорити и комете

Једна од хипотеза која фаворизује проучавање метеорита (а такође и комета) названа је панспермија. Ово се састоји од претпоставке да је у прошлости колонизација Земље наступила од стране микроорганизама који су дошли унутар ових метеорита.

Данас постоје и хипотезе које сугеришу да је земаљска вода долазила од комета који су у прошлости бомбардовали нашу планету. Поред тога, верује се да су ови комети можда са собом понели примарне молекуле, што је омогућило развој живота или чак већ развијени живот смјештен у њима.

Недавно, у септембру 2017. године, Европска свемирска агенција (ЕСА) успешно је завршила мисију Россета, започету 2004. године. Ова мисија се састојала од истраживања комете 67П / Цхуриумов-Герасименко са сондом Пхилае која је достигла и оборила га, затим се спустите. Резултати ове мисије се још увек проучавају.

Значај астробиологије

Фермијев парадокс

Може се рећи да је првобитно питање које мотивира за проучавање Аастробиологије гласи: Да ли смо сами у свемиру?

Само у Млечном путу постоје стотине милијарди звезданих система. Ова чињеница, заједно са временом свемира, сугерише да би живот требало да буде уобичајена појава у нашој галаксији.

Око ове теме познато је питање које је поставио физичар Нобелове награде Енрицо Ферми: "Где су сви?", Које је поставио у контексту ручка, где се расправљало о чињеници да би галаксија требало да буде пуна живота.

Питање је завршило парадокс који носи његово име и који је изнесен на следећи начин:

Програм СЕТИ и тражење ванземаљске интелигенције

Један могући одговор на Ферми парадокс могао би бити тај да цивилизације о којима размишљамо заправо постоје, али их нисмо тражили.

1960. године, Франк Драке заједно са другим астрономима покренуо је програм за претрагу ванземаљске интелигенције (СЕТИ).

Овај програм је уложио заједничке напоре са НАСА-ом у потрази за знаковима ванземаљског живота, као што су радио и микроталасни сигнали. Питања како и где потражити ове сигнале довела су до великог напретка у многим гранама науке.

Слика 8. Радио-телескоп који СЕТИ користи у Арецибу у Порторику. Извор: ЈидоБГ, из Викимедиа Цоммонс

Конгрес САД је 1993. године отказао средства НАСА-и у ту сврху, као резултат заблуде о значењу онога што претрага подразумева. Данас се пројекат СЕТИ финансира из приватних средстава.

Пројект СЕТИ покренуо је чак холивудске филмове, попут Контакт-а, у коме глуми глумицу Јодие Фостер и инспирисао је истоимени роман који је написао познати светски астроном Карл Саган.

Дракеова једначина

Франк Драке је проценио број цивилизација са комуникацијским вештинама, користећи израз који носи његово име:

Н = Р * кф _п кн _е кф _л кф _и кф _ц к Л

Где Н представља број цивилизација са способношћу да комуницирају са Земљом и изражава се функцијом других променљивих као што су:

• Р *: стопа формирања звезда слична нашем сунцу
• ф _п : део ових звезданих система са планетима
• н _е : број планета сличних Земљи по планетарном систему
• ф _л : део ових планета у којима се развија живот
• ф _и : део у коме се појављује интелигенција
• ф _ц : део планета у комуникацији
• Л: „животни век“ ових цивилизација.

Драке је ову једначину формулисао као алат за "величину" проблема, а не као елемент за прављење конкретних процена, јер је многе његове појмове изузетно тешко проценити. Међутим, постоји консензус да је број који тежи бацању велик.

Нови сценарији

Треба напоменути да је, када је формулисана Дракеова једнаџба, било врло мало доказа о планетима и месецима изван нашег Сунчевог система (егзопланети). Деведесетих година прошлог века појавили су се први докази егзопланета.

Слика 9. Кеплер телескоп. Извор: НАСА, путем Викимедиа Цоммонса

На пример, НАСА-ова мисија Кеплер открила је 3.538 кандидата за егзопланету, од којих се најмање 1.000 налази у "насељеној зони" система који се разматра (удаљеност која омогућава постојање течне воде).

Астробиологија и истраживање крајева Земље

Једна од предности астробиологије је што је у великој мери инспирисала жељу за истраживањем сопствене планете. То са надом да ћемо аналогно разумети рад живота у другим срединама.

На пример, истраживање хидротермалних отвора на дну океана омогућило нам је да први пут посматрамо живот који није повезан са фотосинтезом. Односно, ова истраживања показала су нам да могу постојати системи у којима живот не зависи од сунчеве светлости, што се одувек сматрало неопходним захтевом.

То нам омогућава да претпоставимо могуће сценарије живота на планетама на којима се може наћи течна вода, али под дебелим слојевима леда, који би спречили долазак светлости у организме.

Други пример је проучавање сувих долина Антарктика. Тамо су добили фотосинтетске бактерије које преживе заклоњене у стијенама (ендолитичке бактерије).

У овом случају стена служи и као потпора и као заштита од неповољних услова на месту. Ова стратегија је такође откривена у соланама и топлим изворима.

Слика 10. МцМурдо сухе долине на Антарктику, једно од места на Земљи најсличније Марсу. Извор: Државно министарство САД-а из Сједињених Држава, путем Викимедиа Цоммонса

Астробиолошка перспектива

Научна потрага за ванземаљским животом до сада није била успешна. Али, она постаје све софистициранија јер астробиолошка истраживања дају нове увиде. Следећа деценија астробиолошког истраживања видеће:

• Већи напори у истраживању Марса и ледених месеци Јупитера и Сатурна.
• Невиђена способност посматрања и анализирања екстрасоларних планета.
• Већи потенцијал за дизајнирање и проучавање једноставнијих животних форми у лабораторији.

Сви ови помаци несумњиво ће повећати нашу вероватноћу да пронађемо живот на планетама сличним Земљи. Али можда, ванземаљски живот не постоји или је толико распршен по целој галаксији да скоро да немамо шансе да га пронађемо.

Чак и ако је последњи сценарио тачан, истраживања у астробиологији све више проширују нашу перспективу живота на Земљи и његовог места у свемиру.

Референце

1. Цхела-Флорес, Ј. (1985). Еволуција као колективни феномен. Часопис за теоријску биологију, 117 (1), 107-118. дои: 10.1016 / с0022-5193 (85) 80166-1
2. Еигенброде, ЈЛ, Суммонс, РЕ, Стееле, А., Фреиссинет, Ц., Миллан, М., Наварро-Гонзалез, Р., … Цолл, П. (2018). Органска материја сачувана је у блатњацима старим 3 милијарде година у кратеру Гале, Марс. Наука, 360 (6393), 1096-1101. дои: 10.1126 / сциенце.аас9185
3. Голдман, АД (2015). Астробиологија: преглед. У: Колб, Вера (ур.). АСТРОБИОЛОГИЈА: Еволуцијски приступ ЦРЦ Пресс
4. Гоордиал, Ј., Давила, А., Лацелле, Д., Поллард, В., Маринова, ММ, Греер, ЦВ,… Вхите, ЛГ (2016). Близу хладно-сушних граница живота микроба у вечном мразу горње суве долине, Антарктика. Часопис ИСМЕ, 10 (7), 1613–1624. дои: 10.1038 / исмеј.2015.239
5. Краснополски, ВА (2006). Неки проблеми повезани са пореклом метана на Марсу. Икар, 180 (2), 359–367. дои: 10.1016 / ј.ицарус.2005.10.015
6. ЛЕВИН, ГВ, & СТРААТ, ПА (1976). Експеримент биологије са издањем Викинга: привремени резултати. Наука, 194 (4271), 1322-1329. дои: 10.1126 / наука.194.4271.1322
7. Тен Кате, ИЛ (2018). Органски молекули на Марсу. Наука, 360 (6393), 1068-1069. дои: 10.1126 / сциенце.аат2662
8. Вебстер, ЦР, Махаффи, ПР, Атреиа, СК, Моорес, ЈЕ, Флесцх, ГЈ, Малеспин, Ц.,… Васавада, АР (2018). Позадински нивои метана у Марсовој атмосфери показују снажне сезонске варијације. Наука, 360 (6393), 1093-1096. дои: 10.1126 / сциенце.аак0131
9. Вхитеваи, ЈА, Комгуем, Л., Дицкинсон, Ц., Цоок, Ц., Иллницки, М., Сеаброок, Ј.,… Смитх, ПХ (2009). Марс водено-ледени облаци и падавине. Наука, 325 (5936), 68-70. дои: 10.1126 / наука.1172344