Ein Planet zum Experimentieren: Wie Wissenschaftler die Erde nutzen, um nach außerirdischem Leben zu suchen

Heutzutage ist die Suche nach fremdem Leben nur durch die technologischen Fähigkeiten der Menschheit begrenzt. Auf

am nächsten zur Erde Mars ging vor kurzem SondeInSight, dessen Landung die NASA live übertrug. Astrobiologen interessieren sich nicht nur für den Roten Planeten im Sonnensystem. Die Bandbreite der potentiell „bewohnbar“ Himmelskörper sind Venus, Jupiter Mond Europa, Enceladus und Titan, Saturn umkreist - sie sind lebende Mikroorganismen oder Spuren des Lebens, die einst existierte.

Bedingungen auf diesen entfernten Nachbarn der Erde werden genanntextrem. Venusian Temperatur ist nicht möglich, die brennende Oberfläche des Planeten zu untersuchen, die auf 470 ° C erhitzt wird, während die Unzugänglichkeit von Europa, Enceladus und Titan wird noch größeres Hindernis für die Wissenschaftler: die nächste Start Sonde nach Europa für das Jahr 2025 geplant, und die Frage der ähnlichen Projekte für andere Satelliten ist noch nicht gelöst überhaupt.

InSight-Sonde auf der Marsoberfläche. Bild: Die NASA

Schwerlast-Weltraumteleskope entdecktPlaneten der Menschheit, die außerhalb des Sonnensystems existieren. Der berühmte Kepler wurde durch das verbesserte Exoplaneten-Teleskop SPECULOOS ersetzt, das detaillierte Bilder der Oberflächen der nächsten Exoplaneten und kleineren Exosatelliten erhalten wird. Astronomische Objekte dieser Art sind auch außerhalb unserer Galaxie zu finden - Wissenschaftler der Universität von Oklahoma verwendeten Mikrolinsen, um Exoplanetenhaufen in einer Entfernung von 3,8 Milliarden Lichtjahren zu erkennen.

Exoplaneten - Planeten, die sich um andere Leuchten drehen, ausgenommenDie sonne Heute sind sich Wissenschaftler der Existenz von ungefähr 100 Milliarden solcher Exoplaneten in der Milchstraßengalaxie bewusst, und bis zu 20 Milliarden von ihnen können der Erde ähnlich sein.

Trotz des enormen Potenzialsbewohnten Planeten ist die Aufgabe, außerirdisches Leben zu finden, nicht erleichtert. Ein Team von Astronomen der Washington State University unter der Leitung von Dirk Schulze-Makuch hat ein spezielles Klassifizierungsschema für Exoplaneten entwickelt, um die Katalogisierung zu erleichtern - die Formel des Planetary Living Index (PHI), die die Härte der Oberfläche des Planeten, seine mögliche Atmosphäre, Energiequelle und chemische Zusammensetzung der Umwelt berücksichtigt. Das Problem ist, dass Wissenschaftler keine Daten über die Atmosphäre eines Exoplaneten oder Exosatelliten, die Anwesenheit oder Abwesenheit von flüssigem Wasser und schließlich mögliche organische Elemente auf oder unter der Oberfläche des Objekts erhalten können.

Astronomen sind jedoch positiv undHypothese die bevorstehenden Empfindungen einer kosmischen Skala. Solches Vertrauen ist das Ergebnis von Studien des Kosmos und nicht der Erde. Auf dem Heimatplaneten haben die Menschen bereits die notwendigen Voraussetzungen, um unfreundliche äußere Umgebungen nachzuahmen.

Zerstören Sie das Leben einmal auf dem Planeten erschienen, ist es schwierig. Die Voraussetzungen für die Aufrechterhaltung der einfachsten Formen sind einfach: Wasser, eine permanente Energiequelle, und sich in einem Gürtel des planetarischen Lebensraums zu befinden.

Das Hauptinteresse der Wissenschaftler richtet sich an die archaea Domäne, andie lebende Organismen Extremophile einschließen. Diese Art kann bei extrem niedrigen und hohen Temperaturen in alkalischen und sauren Umgebungen überleben. Solche Bakterien leben beispielsweise im subglazialen See "Vostok", wo Druck und Temperatur mit ähnlichen Indikatoren im europäischen Ozean vergleichbar sind.

Überleben Extremophile im Weltall - offen?Frage, aber die Anwesenheit von Wasser auf astronomischen Körpern ermutigt Wissenschaftler. In den nächsten fünf Jahren werden die Wissenschaftler keine wertvollen Eis- oder Bodenproben aus potenziell bewohnten Welten beschaffen. Daher werden Experimente zum Nachweis von Mikroorganismen fortgesetzt, bei denen die Erde leicht mit der fremden Welt verwechselt werden kann.

Jets und Stratostaten für die Venus

Wissenschaftler haben nachgewiesen, dass Bakterien fliegen können oderzum Beispiel in der zweiten Schicht der Erdatmosphäre - der Stratosphäre. Wenn sich ein Mensch in einem solchen Raum befindet, ist es unwahrscheinlich, dass er lange leben kann - eine kalte und trockene Umgebung erhebt sich 10-50 km von der Erdoberfläche entfernt. Temperaturen von –56 ° C und Jetwinde mit einer Geschwindigkeit von 160 km / h machen die Stratosphäre für das Leben ungeeignet. Auch die Atmung funktioniert nicht: Ozon schützt die gesamte irdische Welt vor ultravioletter Strahlung aus dem Weltraum, aber über der Ozonschicht in einer Entfernung von 32 km von der Oberfläche des Planeten gibt es keinen entsprechenden Schutz. Es scheint, dass selbst Extremophile nichts mit der Stratosphäre der Erde zu tun haben.

Biologen sagen das Gegenteil. Untersuchungen von Mikroorganismen in der oberen Atmosphäre wurden seit den 30er Jahren durchgeführt, und früher benötigten sie viel mehr Geld und Humanressourcen. Der Pilot Charles Lindberg stieg über dem Atlantik in den Himmel, um atmosphärische Proben zu nehmen - während solcher "Einsätze" fuhr die Frau des Fliegers das Eindecker. Flugzeuge eignen sich gut für die obere Atmosphäre, können aber nicht höher aufsteigen - in die Stratosphäre und Mesosphäre. Weniger dichte Strömungen halten die Apparatur einfach nicht.

In den 70er Jahren war die Technologie der Erforschung der Stratosphäreverbessert. Sie begannen, Luftballons und Raketen in den Himmel zu schießen - sie nahmen buchstäblich "Tupfer" von der Lufthülle und brachten sie dann zur Erde zurück. Die ersten Ergebnisse waren nicht zuverlässig: Die Instrumente wurden nicht sterilisiert. Moderne Wissenschaftler stehen vor der Aufgabe, Daten aus dem 20. Jahrhundert zu bestätigen und zu klären.

David Smith, Astrobiologe von der NASA, untersuchtStratosphäre und obere Atmosphäre. Daten über die Umwelt werden mit einem Gulfstream III-Jet gesammelt, der in der Lage ist, die Höhe der Stratosphäre zu erreichen. Der Kaskaden-Probenehmer lässt Luft durch dünne Schockplatten mit mikroskopischen Löchern strömen. Das Prinzip dieser Methode ähnelt einem Sieb: Staub und Mikroorganismen setzen sich auf den Platten ab und werden auf die Erde abgegeben.

Smith selbst glaubt, dass Mikroorganismen nicht könnenwachsen oder vermehren sich auf der Höhe der Stratosphäre: zu kalt und trocken. Diese Umgebung eignet sich jedoch gut zum „Schutz“: Organismen überleben 10 bis 50 km von der Erde entfernt. Wenn Mikroorganismen an einem Ort bleiben, in Strömen verdünnter Luft wandern und die Troposphäre erreichen, warten sie darauf, in die komfortable Umgebung des Planeten zurückzukehren.

Sie können die obere Atmosphäre ohne Jet erkunden. Stratostat - ein spezielles Gerät des Aerostat-Typs, das eine Person auf die Höhe der Stratosphäre heben kann.

Der erste Stratostat wurde von den Schweizern entworfenAuguste Picard zum Studium der kosmischen Strahlung. Der Wissenschaftler machte den ersten Flug mit einem neuen Gerät im Jahr 1931, aber seit fast 100 Jahren seiner Geschichte hat das Gerät das Forschungstoolkit noch nicht verlassen.

Wissenschaftler der University of Sheffield haben entdecktaus der Stratosphäre auf die Erde gebrachte Mikroorganismen. Im Jahr 2013 startete ein Forscherteam einen speziellen Ballon in einer Höhe von 27 km, und zwar genau zu dieser Zeit, als der Perseid-Meteorschauer über die Erde regnete.

Die Größe der von der Stratosphäre mitgebrachten Partikelso groß, dass ihre Entdeckung auf der Höhe der Stratosphäre überraschend war. Die Tatsache, dass sie von der Erde gebracht wurden, ist fast unmöglich: In den letzten drei Jahren gab es nicht so starke Vulkanausbrüche. Der Biologe Milton Wainwright glaubt, dass die Hypothese einer fremden Herkunft dieser Mikroorganismen durchaus möglich ist.

Panspermia-Theorie - die Hypothese der Entstehung des irdischen Lebens. Erklärt die Entstehung des Lebens auf der Erde aufgrund einiger Kometen ersten gebracht Mikroorganismen auf dem Planeten.

Die vom Wainwright-Team erzielten Ergebnisse konntenverändere die Vorstellungen über das Leben - es kommt weiterhin aus dem Weltall auf die Erde. Die Ergebnisse der Isotopenfraktionierung bestätigten keine ermutigenden Schlussfolgerungen: Das Isotopenverhältnis der Mikroorganismen entsprach dem der terrestrischen Proben. Diese Erfahrung zeigt jedoch, dass Bakterien in der Stratosphäre überleben.

Venusianische Atmosphäre

Im Zuge des Weltraumfiebers in den 60er JahrenDer Populärwissenschaftler und Astronom Karl Sagan schlug vor, dass die obere Atmosphäre der Venus die verbleibenden Mikroorganismen verbergen könnte, die einst auf der kühlen Oberfläche des Planeten existierten. Heute überleben die Bakterien nicht mehr an der Oberfläche und werden aufgrund des venusianischen Treibhauseffekts ständig heiß - die Temperatur erreicht 465 ° C und der Luftdruck ist 92-mal so hoch wie der der Erde.

Aber terrestrische Experimente in der Stratosphäre helfenbegründen die Hypothese der Existenz des Lebens auf der Venus. Aber in den Wolken. Eine kürzlich in der Zeitschrift Astrobiology veröffentlichte Studie berichtet, dass die Temperatur, der Druck und die chemische Zusammensetzung der Atmosphäre in 48 km Entfernung von der Oberfläche des Planeten für das Überleben riesiger Kolonien fremder Bakterien geeignet sind.

Die Temperatur in der Stratosphäre der Venus erreicht 60 ° C - heiß, aber lebenslang akzeptabel. Der Druck stoppt bei ca. 775 mm Hg. Art.

Die chemische Zusammensetzung der oberen Schichten der Venussaurer als die Erde: Schwefelsäure, Kohlendioxid und Wassertropfen. Für Extremophile wie irdische Menschen werden selbst solche Zustände nicht tödlich erscheinen. Wenn das Leben auf der Erde etwas bewiesen hat, überlebt es an den plötzlichsten Stellen - in kochenden Quellen und unter dem Eis des Permafrosts. Rakesh Mogul, Mitautor eines Artikels über das Leben auf der Venus, erklärt: "Auf der Erde kann das Leben unter extrem sauren Bedingungen gedeihen, es kann sich von Kohlendioxid ernähren oder selbst Schwefelsäure produzieren." Daher scheint die Vermutung über die fremde Herkunft von Mikroben, die auf der Erde aufgezeichnet wurden, keine Fiktion zu sein.

Bilder der Venus zeigen dunkle Flecken in der Atmosphäredie Planeten. Sie verändern Form, Größe und Position, verschwinden aber nicht vollständig. Moderne Analysen zeigen, dass die Spots aus Punkten bestehen, die in ihrer Größe terrestrischen Bakterien entsprechen. Die von den Venus-Partikeln absorbierten Lichtspektren ähneln auch den Spektren derselben terrestrischen Bakterien.

Unterwasserforschung

Nutzen in der Erforschung des fremden Lebens bringennicht nur die subglazialen Seen der Antarktis, sondern auch die Gletscherspeicher Chiles. In den Anden, an den Seen Laguna Negra und Lo Encasado, testen Wissenschaftler Geräte zum Nachweis von Mikroorganismen. In den Andengewässern gibt es nur wenige Nährstoffe, und die Sonne dringt durch ultraviolette Strahlen in das Wasser ein. Diese Seen sind echte Friedhöfe, weil sich auf dem Boden Spuren von einst lebenden Mikroorganismen als Biomoleküle ansiedeln. Eine kürzlich in der Fachzeitschrift Astrobiology veröffentlichte Studie zeigt, wie Mikrostationen dazu beitragen, Bakterien auf dem Mars oder auf dem Titan zu entdecken.

Hochgebirgsseen der Anden befördern Forscher nachVergangenheit des Mars, wo angenommen wird, dass Seen mit flüssigem Wasser dem gleichen UV-Licht ausgesetzt waren. Mars-Bakterien könnten sich also genau wie chilenische Mikroorganismen an die Strahlen anpassen.

Um Biomoleküle zu erhalten, verwenden Sie LDChip -450-Biosensor-Chip zum Nachweis von Proteinen oder DNA aus der Antike oder der Moderne. Dies ist der Hauptteil des Gerätes Signs of Life Detector (SOLID), der bis zu 2 g Erde und Eis sammelt. Sie werden auf Biomaterialien untersucht. Das Tool ist praktisch, da Sie die Ergebnisse vor Ort entziffern können.

In den Bodensedimenten wurden sulfatreduzierende Bakterien, Methan bildende Archaeen und Exopolymersubstanzen, Produkte von Gamma-Proteobakterien, gefunden.

Professor Don Cowan, MikrobenforscherÖkologie von der Universität von Pretoria in Südafrika, sagte: "Alle Forschungsergebnisse können dazu beitragen, die gleichen Elemente in astrobiologischen Proben vom Mars zu identifizieren, die ein Beweis für das Leben von Außerirdischen sein werden." Je breiter die Biomarkerbibliothek wird, desto genauer ist die Untersuchung fremder Proben. Die universellen Ergebnisse werden bestimmt: Wie werden Bakterien gespeichert, wie reagieren sie auf Strahlung und die Umwelt. Neue Informationen werden verwendet, um Tests zu verbessern, die das Leben entdecken.