كوكب للتجريب: كيف يستخدم العلماء الأرض للبحث عن حياة غريبة

اليوم ، البحث عن حياة غريبة يقتصر فقط على القدرات التكنولوجية للبشرية. في

الأقرب إلى الأرض المريخ ذهب مؤخرا التحقيقInSight ، الهبوط الذي تبثه ناسا على الهواء مباشرة. علماء الفلك ليست مهتمة فقط في الكوكب الأحمر في النظام الشمسي. تشمل دائرة الأجرام السماوية التي يحتمل أن تكون مأهولة "فينوس" ، القمر الصناعي لكوكب المشتري ، إنسيلادوس وتيتان ، التي تدور حول زحل - قد تحتوي على كائنات حية حية أو آثار للحياة كانت موجودة من قبل.

تسمى الظروف على هؤلاء الجيران البعيدين للأرضأقصى الحدود. لا تسمح درجة حرارة كوكب الزهرة باستكشاف السطح الساخن للكوكب ، والذي يتم تسخينه إلى 470 درجة مئوية ، وعدم إمكانية الوصول إلى أوروبا ، ويصبح Enceladus و Titan عقبة أكبر أمام العلماء: يتم التخطيط لإطلاق أقرب مسبار إلى أوروبا في عام 2025 ، ولم يتم بعد حل مشكلة مشاريع مماثلة لسواتل أخرى على الإطلاق.

التحقيق في البصر على سطح المريخ. الصورة: ناسا

التلسكوبات الفضائية الثقيلة المكتشفةكواكب الإنسانية الموجودة خارج النظام الشمسي. تم استبدال كبلر الشهير بواسطة التلسكوب المحسّن خارج الكواكب SPECULOOS ، والذي سيتلقى صورًا مفصلة عن أسطح أقرب الكواكب الخارجية والكواكب الخارجية الصغيرة. تم العثور على أشياء فلكية من هذا النوع أيضًا خارج مجرتنا - استخدم علماء من جامعة أوكلاهوما الإقراض الدقيق للكشف عن مجموعات الكواكب الخارجية على مسافة 3.8 مليار سنة ضوئية.

الكواكب الخارجية - الكواكب التي تدور حول النجوم الأخرى ، باستثناءالشمس واليوم ، يدرك العلماء وجود ما يقرب من 100 مليار من هذه الكواكب الخارجية في مجرة ​​درب التبانة ، وقد يكون ما يصل إلى 20 مليار منها مشابهًا للأرض.

على الرغم من الكم الهائل من المحتملالكواكب المأهولة ، لم يتم تسهيل مهمة العثور على حياة خارج كوكب الأرض. قام فريق من علماء الفلك في جامعة ولاية واشنطن برئاسة ديرك شولز ماكوش بتطوير خطة تصنيف خاصة للكواكب الخارجية المصممة لتسهيل الفهرسة - صيغة مؤشر مؤشر الكواكب الحي (PHI) ، والتي تأخذ في الاعتبار صلابة سطح الكوكب والغلاف الجوي المحتمل ومصدر الطاقة والتركيب الكيميائي للبيئة. تكمن المشكلة في أنه لا يمكن للعلماء الحصول على بيانات حول غلاف كوكب خارجي أو كوكب خارج المجموعة الشمسية ، أو وجود أو عدم وجود مياه سائلة ، وأخيراً ، عناصر عضوية ممكنة على سطح الكائن أو أسفله.

ومع ذلك ، فإن علماء الفلك إيجابية وافترض الأحاسيس الوشيكة للمقياس الكوني. هذه الثقة هي نتيجة لدراسات الكون وليس للأرض على كوكب المنزل للأشخاص الذين لديهم بالفعل الشروط اللازمة لتقليد البيئات الخارجية غير الودية.

تدمير الحياة ظهرت مرة واحدة على هذا الكوكب ، فإنه من الصعب. متطلبات الحفاظ على أبسط الأشكال بسيطة: المياه ، مصدر دائم للطاقة ، وكونها في حزام من الموائل الكوكبية.

يتم توجيه الاهتمام الرئيسي للعلماء إلى المجال القديم ، إلىوالتي تشمل الكائنات الحية المتطرفة. هذا النوع قادر على البقاء في درجات حرارة منخفضة للغاية وعالية ، في البيئات القلوية والحمضية. تعيش مثل هذه البكتيريا ، على سبيل المثال ، في بحيرة "فوستوك" تحت الجليدية ، حيث يمكن مقارنة الضغط ودرجة الحرارة مع مؤشرات مماثلة في محيط أوروبا.

هل البقاء على قيد الحياة المتطرفة في الفضاء - مفتوحةالسؤال ، ولكن وجود الماء على الهيئات الفلكية يشجع العلماء. في السنوات الخمس المقبلة ، لن يحصل العلماء على عينات ثمينة من الجليد أو التربة من عوالم يحتمل أن تكون مأهولة بالسكان ، لذلك تستمر التجارب على اكتشاف الكائنات الحية الدقيقة حيث يتم خلط الأرض بسهولة مع العالم الأجنبي.

الطائرات و ستراتوستاتس فينوس

لقد أثبت العلماء أن البكتيريا قادرة على الطيران أوحتى ترتفع ، على سبيل المثال ، في الطبقة الثانية من الغلاف الجوي للأرض - الستراتوسفير. إذا وجد الشخص نفسه في مثل هذه المساحة ، فمن غير المرجح أن يكون قادرًا على العيش لفترة طويلة - حيث ترتفع البيئة الباردة والجافة على بعد 10 إلى 50 كم من سطح الأرض. درجات الحرارة - 56 درجة مئوية والرياح النفاثة بسرعة 160 كم / ساعة تجعل طبقة الستراتوسفير غير مناسبة للحياة. لن ينجح التنفس أيضًا: إن الأوزون يؤوي العالم الأرضي بأكمله من الأشعة فوق البنفسجية من الفضاء ، ولكن فوق طبقة الأوزون ، على مسافة 32 كم من سطح الكوكب ، لا توجد حماية مماثلة. يبدو أنه حتى المتطرفين ليس لديهم ما يفعلونه في الستراتوسفير للأرض.

يقول علماء الأحياء العكس. أجريت دراسات على الكائنات الحية الدقيقة في الغلاف الجوي العلوي منذ ثلاثينيات القرن الماضي ، وكانت في وقت سابق تتطلب المزيد من المال والموارد البشرية. صعد الطيار تشارلز ليندبرج إلى السماء فوق المحيط الأطلسي لأخذ عينات من الغلاف الجوي - خلال هذه "الطلعات الجوية" ، قادت زوجة الطيار الطائرة أحادية السطح. تعتبر الطائرات مناسبة تمامًا للغلاف الجوي العلوي ، لكنها لا تستطيع الصعود أعلى - في الستراتوسفير والميزوسفير. تدفقات أقل كثافة ببساطة لا تحمل الجهاز.

في السبعينيات ، كانت تقنية دراسة الستراتوسفيرتحسن. بدأوا في إطلاق البالونات والصواريخ على السماء - حرفيًا "أخذوا مسحات" من الغلاف الجوي ، ثم أعادوهم إلى الأرض. النتائج المبكرة لم تكن موثوقة: لم يتم تعقيم الأدوات. يواجه العلماء المعاصرون مهمة تأكيد وتوضيح البيانات من القرن العشرين.

ديفيد سميث ، عالم الفلك من ناسا ، يستكشفالستراتوسفير والجو العلوي. عن البيانات البيئية التي تم جمعها من خلال طائرة غلف ستريم الثالث، قادرة على ارتفاع لارتفاع طبقة الستراتوسفير. عينات الخيوط يمر الهواء من خلال الطبول صفيحة رقيقة مع الثقوب المجهرية. مبدأ هذه الطريقة تشبه المنخل: الغبار وتودع الكائنات الحية الدقيقة على الرقائق ويتم تسليم وصولا الى الأرض.

سميث نفسه يعتقد أن الكائنات الدقيقة لا يمكنينمو أو يتكاثر في ارتفاع الستراتوسفير: بارد وجاف للغاية. ولكن هذه البيئة مناسبة تمامًا لـ "الحفظ": حيث تعيش الكائنات الحية على بعد 10 إلى 50 كم من الأرض. البقاء في مكان واحد ، والسفر في تيارات من الهواء الغريب ، والوصول إلى التروبوسفير ، الكائنات الحية الدقيقة "تنتظر" للعودة إلى بيئة مريحة للكوكب.

يمكنك استكشاف الغلاف الجوي العلوي دون طائرة. ستراتوستات - جهاز خاص من نوع الإيروستات قادر على رفع شخص إلى أوج طبقة الستراتوسفير.

تم تصميم ستراتوستات الأول من قبل السويسريينأوغست بيكارد لدراسة الأشعة الكونية. قام العالم بأول رحلة على جهاز جديد في عام 1931 ، لكن لمدة 100 عام تقريبًا من تاريخه ، لم يترك الجهاز مجموعة أدوات البحث.

اكتشف علماء من جامعة شيفيلدالكائنات الحية الدقيقة التي جلبت إلى الأرض من الستراتوسفير. في عام 2013 ، أطلق فريق من الباحثين بالونًا خاصًا يصل ارتفاعه إلى 27 كم ، وفي ذلك الوقت ، عندما أمطار دش نيزك بيرسيد على الأرض.

تبين أن حجم الجزيئات التي جلبها الستراتوسفير كانكبير لدرجة أن اكتشافهم في ذروة الستراتوسفير كان مفاجأة. إن حقيقة نقلهم من الأرض أمر مستحيل تقريبًا: على مدار الأعوام الثلاثة الماضية ، لم تحدث ثورات بركانية قوية. يعتقد عالم الأحياء ميلتون وينرايت أن فرضية الأصل الغريبة لهذه الكائنات الحية الدقيقة ممكنة تمامًا.

نظرية البسبرميا - فرضية ظهور الحياة الدنيوية. يشرح مظهر الحياة على الأرض بفضل مذنب معين جلب الكائنات الحية الدقيقة الأولى إلى الكوكب.

النتائج التي حصل عليها فريق Wainwrightتغيير الأفكار حول الحياة - تواصل الوصول إلى الأرض من الفضاء الخارجي. لم تؤكد نتائج تجزئة النظائر على استنتاجات مشجعة: تبين أن نسبة نظائر الكائنات الحية الدقيقة هي نفسها بالنسبة لعينات الأرض. ومع ذلك ، فإن هذه التجربة تثبت أن البكتيريا تعيش في الستراتوسفير.

جو فينوسى

في أعقاب حمى الفضاء العالمي في 60sاقترح العلم الشائع وعلم الفلك كارل ساجان أن الغلاف الجوي العلوي للزهرة يمكن أن يخفي الكائنات الحية الدقيقة المتبقية التي كانت موجودة في السابق على سطح الكوكب البارد. واليوم ، لن تبقى البكتيريا على السطح ، حيث تحترق باستمرار بسبب تأثير الدفيئة في فينوسيا - تصل درجة الحرارة إلى 465 درجة مئوية ويبلغ الضغط الجوي 92 مرة عن سطح الأرض.

لكن التجارب الأرضية في الستراتوسفير تساعدإثبات فرضية وجود الحياة على كوكب الزهرة. لكن في الغيوم. تشير دراسة حديثة نشرت في مجلة Astrobiology إلى أن درجة الحرارة والضغط والتركيب الكيميائي للغلاف الجوي على بعد 48 كم من سطح الكوكب مناسبة لبقاء مستعمرات ضخمة من البكتيريا الغريبة.

تصل درجة الحرارة في الستراتوسفير إلى كوكب الزهرة 60 درجة مئوية - حار ، ولكن مقبول للحياة. يتوقف الضغط عند حوالي 775 ملم زئبق. الفن.

التركيب الكيميائي للطبقات العليا من الزهرةأكثر حمضية من الأرض: حمض الكبريتيك وثاني أكسيد الكربون وقطرات الماء. بالنسبة للمتطرفين مثل الكائنات الأرضية ، حتى هذه الظروف لن تبدو قاتلة. إذا كانت الحياة على الأرض قد أثبتت شيئًا ما ، فهي تبقى في أكثر الأماكن المفاجئة - في ينابيع الغليان وتحت الجليد من التربة الصقيعية. يقول راكيش موغول ، مؤلف مشارك في مقال عن الحياة على كوكب الزهرة: "على الأرض ، يمكن أن تزدهر الحياة في ظروف حمضية شديدة ، ويمكن أن تتغذى على ثاني أكسيد الكربون أو تنتج حمض الكبريتيك من تلقاء نفسها." لذلك ، لا يبدو التخمين حول الأصل الغريبة للميكروبات المسجلة على الأرض خيالًا.

صور من كوكب الزهرة تظهر البقع الداكنة في الغلاف الجويالكواكب. يغيرون الشكل والحجم والموضع ، ولكن لا تختفي تمامًا. تظهر التحليلات الحديثة أن البقع مصنوعة من نقاط تتوافق مع حجم البكتيريا الأرضية. كما أن أطياف الضوء التي تمتصها جسيمات كوكب الزهرة مماثلة لأطياف البكتيريا الأرضية نفسها.

البحوث تحت الماء

الاستفادة في دراسة الحياة الغريبة تجلبليس فقط البحيرات تحت الجليدية في القطب الجنوبي ، ولكن أيضًا الخزانات الجليدية لشيلي. في جبال الأنديز ، على بحيرات لاغونا نيجرا ولو إينكاسادو ، يختبر العلماء أجهزة الكشف عن الكائنات الحية الدقيقة. في مياه الأنديز ، هناك القليل من العناصر الغذائية ، والشمس تخترق المياه من خلال الأشعة فوق البنفسجية. هذه البحيرات هي مقابر حقيقية ، لأن آثار الكائنات الحية التي كانت تعيش ذات يوم تستقر في القاع مثل الجزيئات الحيوية. توضح دراسة حديثة نشرت في مجلة Astrobiology كيف ستساعد المحطات الدقيقة على اكتشاف البكتيريا على المريخ أو تيتان.

البحيرات الجبلية العالية في جبال الأنديز تحمل الباحثين إلىالماضي المريخ ، حيث يعتقد أن البحيرات بالماء السائل تعرضت لنفس الأشعة فوق البنفسجية. لذلك ، يمكن للبكتيريا المريخية أن تتكيف مع الأشعة مثل الكائنات الدقيقة التشيلية.

للحصول على الجزيئات الحيوية ، استخدم LDChip -رقاقة الاستشعار البيولوجي 450 الكشف عن البروتينات أو الحمض النووي من الحياة القديمة أو الحديثة. هذا هو الجزء الرئيسي من جهاز علامات الحياة للكشف عن (SOLID) ، وجمع ما يصل إلى 2 غرام من التربة والجليد. يتم فحصها للمواد الحيوية. الأداة مريحة لأنه يمكنك فك تشفير النتائج في هذا المجال.

في الرواسب من القاع ، تم العثور على بكتريا تعمل على الحد من الكبريتات ، وعلم الآثار التي تشكل الميثان ، والمواد الخارجة عن البوليمر ، ومنتجات بكتيريا جاما البروتينية.

البروفيسور دون كوان ، باحث ميكروبيوقال علم البيئة من جامعة بريتوريا في جنوب أفريقيا: "يمكن لجميع نتائج البحوث أن تساعد في تحديد العناصر نفسها في العينات الفلكية من المريخ ، والتي ستكون دليلا على الحياة الغريبة." كلما اتسع نطاق مكتبة العلامات الحيوية ، زادت دقة أبحاث العينات الغريبة. يتم تحديد النتائج العالمية: كيف يتم تخزين البكتيريا ، وكيف تتفاعل مع الإشعاع والبيئة. يتم استخدام معلومات جديدة لتحسين الاختبارات التي تكتشف الحياة.

إشعار فيسبوك للاتحاد الأوروبي! تحتاج إلى تسجيل الدخول لعرض ونشر تعليقات الفيسبوك!