Jinsi wanasayansi hutafuta maisha ya nje ya angani

2024 Mwandishi: Seth Attwood | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2023-12-16 16:17

Labda kuna ulimwengu mwingine unaokaliwa mahali fulani katika ulimwengu. Lakini, hadi tulipozipata, mpango wa chini ni kuthibitisha kwamba maisha nje ya Dunia ni angalau kwa namna fulani. Je, tuko karibu kiasi gani na hilo?

Hivi majuzi, tunazidi kusikia juu ya uvumbuzi ambao "unaweza kuonyesha" uwepo wa maisha ya nje. Mnamo Septemba 2020 tu, ilijulikana juu ya ugunduzi wa gesi ya fosphine kwenye Venus - ishara inayowezekana ya maisha ya vijidudu - na maziwa ya chumvi kwenye Mirihi, ambapo vijidudu vinaweza pia kuwepo.

Lakini katika muda wa miaka 150 iliyopita, wavumbuzi wa anga wameacha zaidi ya mara moja mawazo matamanio. Bado hakuna jibu la kuaminika kwa swali kuu. Au kuna, lakini wanasayansi ni waangalifu kutokana na mazoea?

Mistari ya darubini

Katika miaka ya 1870, mwanaastronomia wa Kiitaliano Giovanni Schiaparelli aliona mistari mirefu, nyembamba kwenye uso wa Mirihi kupitia darubini na kutangaza kuwa "chaneli." Bila shaka alikipa kitabu hicho kuhusu ugunduzi wake "Maisha kwenye sayari ya Mirihi". "Ni vigumu kutoona kwenye Mihiri picha zinazofanana na zile zinazounda mazingira yetu ya dunia," aliandika.

Kwa Kiitaliano, neno canali lilimaanisha njia zote za asili na za bandia (mwanasayansi mwenyewe hakuwa na uhakika wa asili yao), lakini ilipotafsiriwa, ilipoteza utata huu. Wafuasi wa Schiaparelli tayari wamesema wazi juu ya ustaarabu mkali wa Martian, ambao, katika hali ya hewa kavu, uliunda vifaa vya umwagiliaji mkubwa.

Lenin, ambaye alisoma kitabu cha Percival Lowell “Mars and Its Canals” mwaka wa 1908, aliandika hivi: “Kazi ya kisayansi. wenyeji, zaidi ya hayo na vigogo, na kufunikwa na manyoya au ngozi za wanyama, na miguu minne au sita.

N … ndiyo, mwandishi wetu alitudanganya, akielezea uzuri wa Martian bila ukamilifu, inapaswa kuwa kulingana na mapishi: "Giza la ukweli wa chini ni wa thamani zaidi kwetu kuliko sisi kuinua udanganyifu". Lowell alikuwa milionea na mwanadiplomasia wa zamani. Alipenda elimu ya nyota na alitumia pesa zake mwenyewe kujenga moja ya vyumba vya juu zaidi vya uchunguzi huko Amerika. Ilikuwa shukrani kwa Lowell kwamba mada ya maisha ya Martian iligonga kurasa za mbele za magazeti makubwa zaidi ulimwenguni.

Kweli, tayari mwishoni mwa karne ya 19, watafiti wengi walikuwa na shaka juu ya ufunguzi wa "mifereji". Uchunguzi kila wakati ulitoa matokeo tofauti - kadi zilitofautiana hata kwa Schiaparelli na Loeull. Mnamo 1907, mwanabiolojia Alfred Wallace alithibitisha kwamba halijoto kwenye uso wa Mirihi ni ya chini sana kuliko vile Lowell alivyodhania, na shinikizo la angahewa ni la chini sana kwa maji kuwa katika hali ya kioevu.

Kituo cha interplanetary "Mariner-9", ambacho kilichukua picha za sayari kutoka angani katika miaka ya 1970, kilikomesha historia ya mifereji: "mifereji" iligeuka kuwa udanganyifu wa macho.

Tangu nusu ya pili ya karne ya 20, matumaini ya kupata maisha yaliyopangwa sana yamepungua. Uchunguzi kwa kutumia vyombo vya anga umeonyesha kwamba hali katika sayari zilizo karibu hazikaribia hata zile za Dunia: kushuka kwa joto kali sana, angahewa isiyo na dalili za oksijeni, upepo mkali, na shinikizo kubwa.

Kwa upande mwingine, utafiti wa maendeleo ya maisha duniani umechochea shauku ya kutafuta michakato kama hiyo katika nafasi. Baada ya yote, bado hatujui jinsi na shukrani kwa nini, kimsingi, maisha yalitokea.

Matukio mengi yamefanyika katika mwelekeo huu katika miaka ya hivi karibuni. Jambo kuu ni kutafuta maji, misombo ya kikaboni ambayo fomu za maisha ya protini zinaweza kuunda, pamoja na saini za bio (vitu vinavyozalishwa na viumbe hai) na athari zinazowezekana za bakteria katika meteorites.

Ushahidi wa kioevu

Uwepo wa maji ni sharti la uwepo wa maisha kama tunavyojua. Maji hufanya kama kutengenezea na kichocheo cha aina fulani za protini. Pia ni kati bora kwa athari za kemikali na usafirishaji wa virutubisho. Kwa kuongeza, maji huchukua mionzi ya infrared, hivyo inaweza kuhifadhi joto - hii ni muhimu kwa miili ya mbinguni ya baridi ambayo ni mbali kabisa na mwanga.

Data ya uchunguzi inaonyesha kuwa maji katika hali gumu, kimiminika au gesi yanapatikana kwenye nguzo za Zebaki, ndani ya vimondo na kometi, na pia kwenye Jupiter, Zohali, Uranus na Neptune. Wanasayansi pia wamependekeza kwamba miezi ya Jupiter Europa, Ganymede na Callisto ina bahari kubwa ya maji ya kioevu. Waliipata katika hali moja au nyingine katika gesi ya nyota na hata katika maeneo ya ajabu kama vile ulimwengu wa nyota.

Lakini uchunguzi wa athari za maji unaweza kuwa na matumaini kwa wanajimu (wataalamu wa biolojia ya nje ya dunia) tu wakati kuna hali zingine zinazofaa. Kwa mfano, halijoto, shinikizo na muundo wa kemikali kwenye Zohali sawa na Jupiter ni kali sana na inaweza kubadilika kwa viumbe hai kukabiliana nazo.

Kitu kingine ni sayari zilizo karibu nasi. Hata kama leo wanaonekana wasio na ukarimu, oas ndogo zilizo na "mabaki ya anasa ya zamani" zinaweza kubaki juu yao.

Mnamo 2002, obita ya Mars Odyssey iligundua amana za barafu chini ya uso wa Mirihi. Miaka sita baadaye, uchunguzi wa Phoenix ulithibitisha matokeo ya mtangulizi wake, kupata maji ya kioevu kutoka kwa sampuli ya barafu kutoka kwenye nguzo.

Hii ililingana na nadharia kwamba maji ya kioevu yalikuwepo kwenye Mirihi hivi majuzi (kwa viwango vya unajimu). Kulingana na vyanzo vingine, ilinyesha kwenye Sayari Nyekundu "tu" miaka bilioni 3.5 iliyopita, kulingana na wengine - hata miaka milioni 1.25 iliyopita.

Walakini, kikwazo kiliibuka mara moja: maji juu ya uso wa Mirihi hayawezi kuwepo katika hali ya kioevu. Kwa shinikizo la chini la anga, mara moja huanza kuchemsha na kuyeyuka - au kufungia. Kwa hiyo, maji mengi yanayojulikana kwenye uso wa sayari ni katika hali ya barafu. Kulikuwa na matumaini kwamba ya kuvutia zaidi ilikuwa ikitokea chini ya uso. Hivi ndivyo nadharia ya maziwa ya chumvi chini ya Mirihi iliibuka. Na siku nyingine tu alipata uthibitisho.

Wanasayansi kutoka Shirika la Anga za Juu la Italia wamegundua kwenye moja ya miti ya Mirihi mfumo wa maziwa manne yenye maji ya maji, ambayo yapo kwenye kina cha zaidi ya kilomita 1.5. Ugunduzi huo ulifanywa kwa kutumia data ya sauti ya redio: kifaa kinaongoza mawimbi ya redio ndani ya mambo ya ndani ya sayari, na wanasayansi, kwa kutafakari kwao, huamua muundo na muundo wake.

Uwepo wa mfumo mzima wa maziwa, kulingana na waandishi wa kazi hiyo, unaonyesha kwamba hii ni jambo la kawaida kwa Mars.

Mkusanyiko maalum wa chumvi katika maziwa ya Martian bado haijulikani, pamoja na muundo wao. Kulingana na mkurugenzi wa kisayansi wa mpango wa Mars, Roberto Orosei, tunazungumza juu ya suluhisho kali sana na "makumi ya asilimia" ya chumvi.

Kuna viumbe vidogo vya halophilic duniani ambavyo vinapenda chumvi nyingi, anaelezea microbiologist Elizaveta Bonch-Osmolovskaya. Wanatoa vitu vinavyosaidia kudumisha usawa wa maji-umeme na kulinda miundo ya seli. Lakini hata katika maziwa ya chini ya ardhi yenye chumvi nyingi (brins) na mkusanyiko wa hadi 30% kuna vijidudu kama hivyo.

Kulingana na Orosei, athari za aina za maisha ambazo zilikuwepo wakati hali ya hewa ya joto na maji kwenye uso wa sayari, na hali zilifanana na Dunia ya mapema, zinaweza kubaki kwenye maziwa ya Martian.

Lakini kuna kikwazo kingine: muundo wa maji. Udongo wa Martian ni matajiri katika perchlorates - chumvi za asidi ya perchloric. Suluhisho la perchlorate hufungia kwa joto la chini sana kuliko maji ya kawaida au hata ya bahari. Lakini shida ni kwamba perhlorates ni vioksidishaji hai. Wanakuza mtengano wa molekuli za kikaboni, ambayo ina maana kuwa ni hatari kwa microbes.

Labda tunapuuza uwezo wa maisha kuzoea hali ngumu zaidi. Lakini ili kuthibitisha hili, unahitaji kupata angalau seli moja hai.

"Matofali" bila kurusha

Maumbo ya maisha ambayo yanaishi Duniani hayawezi kufikiria bila molekuli tata za kikaboni zilizo na kaboni. Kila atomi ya kaboni inaweza kuunda hadi vifungo vinne na atomi zingine kwa wakati mmoja, na hivyo kusababisha utajiri mkubwa wa misombo. "Mifupa" ya kaboni iko katika msingi wa vitu vyote vya kikaboni - ikiwa ni pamoja na protini, polysaccharides na asidi ya nucleic, ambayo inachukuliwa kuwa "vitalu vya ujenzi" muhimu zaidi vya maisha.

Dhana ya panspermia inadai tu kwamba maisha katika aina zake rahisi zaidi yalikuja Duniani kutoka angani. Mahali fulani katika nafasi ya nyota, hali zilitengenezwa ambazo zilifanya iwezekane kukusanya molekuli tata.

Labda si kwa namna ya seli, lakini kwa namna ya aina ya protogenome - nucleotides ambayo inaweza kuzaliana kwa njia rahisi na kusimba habari muhimu kwa ajili ya kuishi kwa molekuli.

Kwa mara ya kwanza, misingi ya hitimisho kama hilo ilionekana miaka 50 iliyopita. Molekuli za uracil na xanthine zilipatikana ndani ya meteorite ya Marchison, ambayo ilianguka Australia mnamo 1969. Hizi ni besi za nitrojeni zinazoweza kutengeneza nyukleotidi, ambayo polima za asidi ya nucleic - DNA na RNA - tayari zinaundwa.

Kazi ya wanasayansi ilikuwa kubaini ikiwa matokeo haya ni matokeo ya uchafuzi wa mazingira Duniani, baada ya anguko, au yana asili ya nje. Na mwaka wa 2008, kwa kutumia njia ya radiocarbon, iliwezekana kutambua kwamba uracil na xanthine ziliundwa kabla ya meteorite kuanguka duniani.

Sasa huko Marchison na meteorites sawa (zinaitwa chondrites za kaboni), wanasayansi wamepata kila aina ya besi ambazo DNA na RNA hujengwa: sukari tata, ikiwa ni pamoja na ribose na deoxyribose, asidi mbalimbali za amino, ikiwa ni pamoja na asidi muhimu ya mafuta. Kwa kuongeza, kuna dalili kwamba viumbe vinaundwa moja kwa moja kwenye nafasi.

Mnamo mwaka wa 2016, kwa msaada wa vifaa vya Rosetta vya Shirika la Nafasi la Ulaya, athari za asidi ya amino rahisi - glycine - pamoja na fosforasi, ambayo pia ni sehemu muhimu ya asili ya maisha, ilipatikana kwenye mkia wa comet Gerasimenko. - Churyumov.

Lakini uvumbuzi kama huo unapendekeza jinsi maisha yangeweza kuletwa Duniani. Ikiwa inaweza kuishi na kukua kwa muda mrefu nje ya hali ya nchi kavu bado haijulikani. “Molekuli kubwa, molekuli changamano, ambazo tungeziainisha kuwa za kikaboni Duniani bila chaguo lolote, zinaweza kuunganishwa angani bila ushiriki wa viumbe hai,” asema mwanaastronomia Dmitry Vibe. Lakini basi kitu kingine kilikuwa kikitokea kwake - muundo wa isotopiki na ulinganifu ulikuwa ukibadilika.

Athari katika anga

Njia nyingine ya kuahidi ya kutafuta maisha inahusishwa na saini za kibayolojia, au alama za kibayolojia. Hizi ni vitu, uwepo ambao katika anga au udongo wa sayari unaonyesha uwepo wa maisha. Kwa mfano, kuna oksijeni nyingi katika anga ya Dunia, ambayo huundwa kama matokeo ya photosynthesis na ushiriki wa mimea na mwani wa kijani. Pia ina methane nyingi na dioksidi kaboni, ambayo huzalishwa na bakteria na viumbe vingine vilivyo hai katika mchakato wa kubadilishana gesi wakati wa kupumua.

Lakini kupata athari za methane au oksijeni katika anga (pamoja na maji) bado sio sababu ya kufungua champagne. Kwa mfano, methane pia inaweza kupatikana katika anga ya vitu kama nyota - vibete vya kahawia.

Na oksijeni inaweza kuundwa kama matokeo ya kugawanyika kwa mvuke wa maji chini ya ushawishi wa mionzi yenye nguvu ya ultraviolet. Hali kama hizo zinazingatiwa kwenye exoplanet GJ 1132b, ambapo joto hufikia digrii 230 Celsius. Maisha chini ya hali kama hizi haiwezekani.

Ili gesi ichukuliwe kama saini ya kibaolojia, asili yake ya kibaolojia lazima idhibitishwe, ambayo ni, lazima iundwe kwa usahihi kama matokeo ya shughuli za viumbe hai. Asili hiyo ya gesi inaonyeshwa, kwa mfano, kwa kutofautiana kwao katika anga. Uchunguzi unaonyesha kwamba viwango vya methane duniani hubadilika-badilika kulingana na msimu (na shughuli za viumbe hai hutegemea msimu).

Ikiwa kwenye sayari nyingine methane hupotea kutoka anga, basi inaonekana (na hii inaweza kurekodi wakati, kwa mfano, mwaka), ina maana kwamba mtu anaitoa.

Mars iligeuka kuwa moja ya vyanzo vinavyowezekana vya methane "hai" tena. Ishara zake za kwanza kwenye udongo zilifunuliwa na vifaa vya programu ya Viking, ambayo ilitumwa kwenye sayari nyuma katika miaka ya 1970 - kwa lengo la kutafuta vitu vya kikaboni. Molekuli zilizogunduliwa za methane pamoja na klorini zilichukuliwa hapo awali kama ushahidi. Lakini mnamo 2010, watafiti kadhaa walirekebisha maoni haya.

Waligundua kwamba perchlorates tayari tunajulikana kwetu katika udongo wa Martian, wakati wa joto, huharibu vitu vingi vya kikaboni. Na sampuli kutoka kwa Vikings zilichomwa moto.

Katika anga ya Mirihi, athari za methane ziligunduliwa kwa mara ya kwanza mnamo 2003. Upataji huo ulifufua mara moja mazungumzo juu ya makazi ya Mirihi. Ukweli ni kwamba kiasi chochote kikubwa cha gesi hii katika angahewa haingeweza kudumu kwa muda mrefu, lakini ingeharibiwa na mionzi ya ultraviolet. Na ikiwa methane haitaharibika, wanasayansi wamehitimisha kwamba kuna chanzo cha kudumu cha gesi hii kwenye Sayari Nyekundu. Na hata hivyo, wanasayansi hawakuwa na imani thabiti: data iliyopatikana haikutenga kuwa methane iliyopatikana ilikuwa "uchafuzi" sawa.

Lakini uchunguzi kutoka kwa Curiosity rover mnamo 2019 ulirekodi kuongezeka kwa viwango vya methane kusiko kawaida. Kwa kuongezea, iliibuka kuwa sasa mkusanyiko wake ni mara tatu zaidi ya kiwango cha gesi iliyorekodiwa mnamo 2013. Na kisha jambo la kushangaza zaidi lilifanyika - mkusanyiko wa methane tena ulishuka kwa maadili ya nyuma.

Kitendawili cha methane bado hakina jibu lisilo na utata. Kwa mujibu wa baadhi ya matoleo, rover inaweza kuwa iko chini ya crater, ambayo kuna chanzo cha methane chini ya ardhi, na kutolewa kwake kunahusishwa na shughuli za tectonic za sayari.

Walakini, saini za kibaolojia zinaweza kuwa zisizo dhahiri. Kwa mfano, mnamo Septemba 2020, timu katika Chuo Kikuu cha Cardiff iligundua athari za gesi ya fosfini kwenye Venus, kiwanja maalum cha fosforasi ambacho kinahusika katika kimetaboliki ya bakteria ya anaerobic.

Mnamo mwaka wa 2019, simuleringar za kompyuta zilionyesha kuwa fosfini haiwezi kuunda kwenye sayari zilizo na msingi thabiti isipokuwa kama matokeo ya shughuli za viumbe hai. Na kiasi cha phosphine kilichopatikana kwenye Venus kilizungumza kwa kupendelea ukweli kwamba hii haikuwa kosa au uchafu wa bahati mbaya.

Lakini wanasayansi kadhaa wana shaka kuhusu ugunduzi huo. Mwanajimu na mtaalamu wa hali zilizopunguzwa za fosforasi Matthew Pasek alipendekeza kuwa kuna mchakato wa kigeni ambao haujazingatiwa na uigaji wa kompyuta. Ni yeye ambaye angeweza kuchukua nafasi kwenye Zuhura. Pasek aliongeza kuwa wanasayansi bado hawana uhakika jinsi maisha Duniani hutokeza phosphine na iwapo inatolewa na viumbe hata kidogo.

Kuzikwa kwenye jiwe

Ishara nyingine inayowezekana ya maisha, inayohusishwa tena na Mars, ni uwepo katika sampuli kutoka kwa sayari ya miundo ya ajabu inayofanana na mabaki ya viumbe hai. Hizi ni pamoja na meteorite ya Martian ALH84001. Iliruka kutoka Mirihi yapata miaka 13,000 iliyopita na ilipatikana huko Antaktika mwaka wa 1984 na wanajiolojia waliokuwa wakisafiri kwa theluji kuzunguka Milima ya Allan (ALH inawakilisha Milima ya Allan) huko Antaktika.

Meteorite hii ina sifa mbili. Kwanza, ni sampuli ya miamba kutoka enzi ya hiyo "Mars mvua", yaani, wakati ambapo kunaweza kuwa na maji juu yake. Ya pili - miundo ya ajabu ilipatikana ndani yake, kukumbusha vitu vya kibiolojia vya fossilized. Zaidi ya hayo, iliibuka kuwa yana athari za vitu vya kikaboni! Walakini, hizi "bakteria za fossilized" hazina uhusiano wowote na vijidudu vya ardhini.

Ni ndogo sana kwa maisha yoyote ya seli za duniani. Hata hivyo, inawezekana kwamba miundo hiyo inaelekeza kwa watangulizi wa maisha. Mnamo 1996, David McKay wa Kituo cha Johnson cha NASA na wenzake walipata kinachojulikana kama pseudomorphs kwenye meteorite - miundo isiyo ya kawaida ya fuwele ambayo inaiga sura ya (katika kesi hii) mwili wa kibaolojia.

Muda mfupi baada ya tangazo hilo la 1996, Timothy Swindle, mwanasayansi wa sayari katika Chuo Kikuu cha Arizona, alifanya uchunguzi usio rasmi wa wanasayansi zaidi ya 100 ili kujua jinsi jumuiya ya wanasayansi ilihisi kuhusu madai hayo.

Wanasayansi wengi walikuwa na mashaka juu ya madai ya kundi la McKay. Hasa, idadi ya watafiti wamedai kuwa inclusions hizi zinaweza kutokea kama matokeo ya michakato ya volkeno. Upinzani mwingine ulihusiana na vipimo vidogo sana (nanometer) vya miundo. Walakini, wafuasi walipinga hii kwamba nanobacteria zilipatikana Duniani. Kuna kazi inayoonyesha kutotofautishwa kwa kimsingi kwa nanobacteria za kisasa kutoka kwa vitu kutoka kwa ALH84001.

Mjadala umefungwa kwa sababu sawa na katika kesi ya phosphine ya Venusian: bado hatujui jinsi miundo kama hiyo inavyoundwa. Hakuna mtu anayeweza kuhakikisha kuwa kufanana sio bahati mbaya. Kwa kuongezea, kuna fuwele Duniani, kama vile kerite, ambayo ni ngumu kutofautisha kutoka kwa mabaki ya "fossilized" ya vijidudu vya kawaida (bila kutaja nanobacteria ambazo hazijasomwa vizuri).

Kutafuta maisha ya nje ni kama kukimbia baada ya kivuli chako mwenyewe. Inaonekana kwamba jibu liko mbele yetu, tunapaswa tu kukaribia. Lakini anaondoka, akipata matatizo mapya na kutoridhishwa. Hivi ndivyo sayansi inavyofanya kazi - kwa kuondoa "chanya za uwongo". Je, ikiwa uchambuzi wa spectral utakosea? Je, ikiwa methane kwenye Mirihi ni tatizo la ndani tu? Je, ikiwa miundo inayofanana na bakteria ni mchezo wa asili tu? Mashaka yote hayawezi kutengwa kabisa.

Inawezekana kabisa kwamba milipuko ya maisha inajitokeza kila mara katika Ulimwengu - hapa na pale. Na sisi, pamoja na darubini zetu na spectrometers, huwa tunachelewa kwa tarehe. Au, kinyume chake, tunafika mapema sana. Lakini ikiwa unaamini katika kanuni ya Copernican, ambayo inasema kwamba Ulimwengu kwa ujumla ni sawa na taratibu za kidunia lazima zifanyike mahali pengine, mapema au baadaye tutaingiliana. Ni suala la wakati na teknolojia.