التاريخ الفلكي ، موضوع الدراسة والأهمية

ال علم الأحياء الفلكي أو exobiology إنه فرع لعلم الأحياء الذي يتعامل مع أصل الحياة وتوزيعها ودينامياتها ، في سياق كوكبنا والكون بأسره. يمكن أن نقول بعد ذلك ، أنه كعلم ، علم الأحياء الفلكي هو الكون ، ما هي البيولوجيا لكوكب الأرض.

بسبب الطيف الواسع لعمل علم الأحياء الفلكي ، تتلاقى العلوم الأخرى فيه: الفيزياء ، الكيمياء ، الفلك ، البيولوجيا الجزيئية ، الفيزياء الحيوية ، الكيمياء الحيوية ، علم الكونيات ، الجيولوجيا ، الجيولوجيا ، الرياضيات ، علوم الحاسوب ، علم الاجتماع ، علم الإنسان ، علم الآثار ، وغيرها..

تصور الأحياء الفلكية الحياة كظاهرة يمكن أن تكون "عالمية". إنه يتعامل مع سياقاتهم أو السيناريوهات المحتملة ؛ الاحتياجات الخاصة بك والحد الأدنى من الشروط ؛ العمليات المعنية ؛ عملياتها الواسعة ؛ من بين المواضيع الأخرى. لا يقتصر على الحياة الذكية ، لكنه يستكشف أي نوع ممكن من الحياة.

مؤشر

• 1 تاريخ البيولوجيا الفلكية
  • 1.1 الرؤية الأرسطية
  • 1.2 رؤية كوبرنيكان
  • 1.3 الأفكار الأولى للحياة خارج كوكب الأرض
• 2 موضوع دراسة علم الأحياء الفلكي
• 3 المريخ كنموذج دراسة واستكشاف الفضاء
  • 3.1 مهام مارينر ونوبة التحول
  • 3.2 هل هناك حياة على المريخ؟ مهمة الفايكينغ
  • 3،3 البعثات بيغل 2 ، المريخ القطبية لاندر
  • 3.4 بعثة فينيكس
  • 3.5 يستمر استكشاف المريخ
  • 3.6 كان هناك ماء على المريخ
  • 3.7 نيازك المريخ
  • 3.8 الفطر والنيازك والمذنبات
• 4 أهمية علم الأحياء الفلكي
  • 4.1 مفارقة فيرمي
  • 4.2 برنامج SETI والبحث عن الذكاء الخارجي
  • 4.3 معادلة دريك
  • 4.4 سيناريوهات جديدة
• 5 البيولوجيا الفلكية واستكشاف نهايات الأرض
• 6 وجهات نظر علم الأحياء الفلكي
• 7 المراجع

تاريخ البيولوجيا الفلكية

قد يعود تاريخ البيولوجيا الفلكية إلى بدايات البشرية كنوع وقدرتها على التساؤل عن الكون والحياة على كوكبنا. من هناك تظهر الرؤى الأولى والتفسيرات التي لا تزال موجودة اليوم في أساطير العديد من الشعوب.

الرؤية الأرسطية

نظرت الرؤية الأرسطية إلى الشمس والقمر وباقي الكواكب والنجوم ، باعتبارها أجواء مثالية تدور حولنا ، مما يجعل الدوائر متحدة المركز من حولنا.

شكلت هذه الرؤية نموذج مركز الأرض للكون وكانت الفكرة التي ميزت البشرية خلال العصور الوسطى. ربما لا يمكن أن يكون له معنى في ذلك الوقت ، مسألة وجود "سكان" خارج كوكبنا.

رؤية كوبرنيكان

في العصور الوسطى ، اقترح نيكولاس كوبرنيكوس نموذجه عن الشمس ، الذي وضع الأرض ككوكب آخر ، يدور حول الشمس.

أثر هذا النهج بعمق على الطريقة التي ننظر بها إلى بقية الكون وننظر إلى أنفسنا ، لأنه وضعنا في مكان ربما لم يكن "خاصًا" كما كنا نظن. فتحت بعد ذلك إمكانية وجود كواكب أخرى شبيهة بكوننا ، ومعها ، حياة مختلفة عن تلك التي نعرفها.

الأفكار الأولى للحياة خارج كوكب الأرض

الكاتب والفيلسوف الفرنسي ، برنارد لو بوفير دو فونتينيل ، في نهاية القرن السابع عشر ، اقترح بالفعل أن الحياة يمكن أن توجد على كواكب أخرى.

في منتصف القرن الثامن عشر ، العديد من العلماء المتعلقة إضاءة, كتبوا عن الحياة خارج كوكب الأرض. حتى كبار علماء الفلك في ذلك الوقت ، مثل رايت ، كانت ، لامبرت ، وهيرشيل ، افترضوا أن الكواكب والأقمار وحتى المذنبات يمكن أن تسكن..

وهكذا ، بدأ القرن التاسع عشر مع غالبية العلماء والفلاسفة وعلماء اللاهوت الأكاديمي ، وتبادل الاعتقاد بوجود حياة خارج كوكب الأرض على جميع الكواكب تقريبا. واعتبر هذا افتراضًا قويًا في ذلك الوقت ، استنادًا إلى فهم علمي متزايد للكون.

تم تجاهل الاختلافات الساحقة بين الأجرام السماوية للنظام الشمسي (فيما يتعلق بتركيبها الكيميائي والغلاف الجوي والجاذبية والضوء والحرارة).

ومع ذلك ، مع زيادة قوة التلسكوبات ومع ظهور التحليل الطيفي ، يمكن أن يبدأ علماء الفلك في فهم كيمياء أجواء الكواكب القريبة. وبالتالي ، يمكن استبعاد أن الكواكب القريبة كانت مأهولة بالكائنات الحية مثل الكائنات الأرضية.

موضوع دراسة علم الأحياء الفلكي

يركز علم الأحياء الفلكي على دراسة الأسئلة الأساسية التالية:

• ما هي الحياة?
• كيف جاءت الحياة على الأرض؟?
• كيف تتطور الحياة وتتطور?
• هل هناك حياة في أي مكان آخر في الكون?
• ما هو مستقبل الحياة على الأرض وفي أماكن أخرى في الكون ، إذا كان هناك واحد?

من هذه الأسئلة تنشأ العديد من الآخرين كل ما يتعلق وجوه لدراسة علم الأحياء الفلكي.

المريخ كنموذج الدراسة واستكشاف الفضاء

الكوكب الأحمر ، المريخ ، كان آخر حصن لفرضيات الحياة خارج كوكب الأرض داخل النظام الشمسي. جاءت فكرة وجود الحياة على هذا الكوكب ، في البداية من الملاحظات التي أدلى بها علماء الفلك في أواخر القرن التاسع عشر وأوائل القرن العشرين.

جادل هؤلاء بأن العلامات على سطح المريخ هي في الواقع قنوات مبنية من قبل مجموعة من الكائنات الذكية. تعتبر هذه الأنماط الآن نتاج الريح.

البعثات بحار ونموذج التحول

تحقيقات الفضاء بحار, إنها تمثل عصر الفضاء الذي بدأ في نهاية الخمسينيات من القرن العشرين ، وقد سمح لنا هذا العصر بتصور وفحص الأسطح الكوكبية والقمرية مباشرة داخل النظام الشمسي ؛ تجاهل بذلك تأكيدات أشكال الحياة خارج كوكب الأرض متعددة الخلايا والتي يمكن التعرف عليها بسهولة في النظام الشمسي.

في عام 1964 مهمة ناسا مارينر 4, أرسل أول صور قريبة لسطح المريخ ، يظهر كوكب صحراوي أساسًا.

ومع ذلك ، فإن المهمات اللاحقة التي أُرسلت إلى المريخ والكواكب الخارجية ، سمحت برؤية مفصلة لتلك الهيئات وأقمارها ، ولا سيما في حالة المريخ ، فهمًا جزئيًا لتاريخهم المبكر.

في سيناريوهات مختلفة خارج كوكب الأرض ، وجد العلماء بيئات لا تختلف عن البيئات المأهولة على الأرض.

كان الاستنتاج الأكثر أهمية لهذه المهمات الفضائية الأولى ، هو استبدال افتراضات المضاربة للأدلة الكيميائية والبيولوجية ، والتي تتيح دراستها وتحليلها بموضوعية.

هل هناك حياة على المريخ؟ المهمة الإسكندينافي

في المقام الأول ، نتائج البعثات بحار دعم فرضية عدم وجود حياة على سطح المريخ. ومع ذلك ، يجب علينا أن نعتبر أنه كان يبحث عن الحياة العيانية. البعثات في وقت لاحق وشكك في عدم وجود الحياة المجهرية.

على سبيل المثال ، من بين التجارب الثلاثة المصممة لاكتشاف الحياة ، والتي أجراها المسبار الأرضي للبعثة الإسكندينافي, أثمرت نتائج إيجابية واحدة سلبية.

على الرغم من ذلك ، فإن معظم العلماء المشاركين في تجارب التحقيق الإسكندينافي توافق على أنه لا يوجد دليل على وجود حياة بكتيرية على سطح المريخ وأن النتائج غير حاسمة رسميًا.

البعثات بيغل 2 ، المريخ القطبية لاندر

بعد النتائج المثيرة للجدل التي ألقيت بها البعثات الإسكندينافي, أطلقت وكالة الفضاء الأوروبية (ESA) المهمة في عام 2003 المريخ اكسبريس, المصممة خصيصا للدراسات exobiological والجيوكيميائية.

وشملت هذه المهمة التحقيق يسمى بيغل 2 (يُعرف باسم السفينة التي سافر إليها تشارلز داروين) ، وهو مصمم للبحث عن علامات الحياة على سطح المريخ الضحل.

للأسف فقد هذا التحقيق الاتصال بالأرض ولم يتمكن من تطوير مهمته بشكل مرض. وكان مصير مماثل التحقيق ناسا "المريخ القطبية لاندر"في عام 1999.

مهمة عنقاء

بعد هذه المحاولات الفاشلة ، في مايو 2008 ، المهمة عنقاء من ناسا جاء إلى المريخ ، والحصول على نتائج غير عادية في 5 أشهر فقط. أهدافها البحثية الرئيسية هي exobiological ، المناخية والجيولوجية.

هذا التحقيق يمكن أن يثبت وجود:

• الثلوج في جو المريخ.
• الماء في شكل جليد تحت الطبقات العليا من هذا الكوكب.
• التربة الأساسية من درجة الحموضة بين 8 و 9 (على الأقل في المنطقة القريبة من النسب).
• الماء السائل على سطح المريخ في الماضي

يستمر استكشاف المريخ

يستمر استكشاف المريخ اليوم بأدوات آلية عالية التقنية. مهام روفرز (MER-A و MER-B) ، قدمت أدلة رائعة على وجود نشاط مائي على سطح المريخ.

على سبيل المثال ، تم العثور على دليل على وجود المياه العذبة والينابيع المغلية والغلاف الجوي الكثيف ودورة المياه النشطة.

على المريخ ، تم الحصول على أدلة على أن بعض الصخور تم تشكيلها في وجود مياه سائلة ، مثل الجاروسيت ، التي تم اكتشافها بواسطة لاند روفر MER-B (فرصة) ، التي كانت نشطة من 2004 إلى 2018.

ال لاند روفر MER-A (فضول) ، قام بقياس التقلبات الموسمية للميثان ، والتي كانت مرتبطة دائمًا بالنشاط البيولوجي (البيانات المنشورة في 2018 في مجلة Science). كما عثر على جزيئات عضوية مثل الثيوفين والبنزين والتولوين والبروبان والبيوتان.

كان هناك ماء على المريخ

على الرغم من أن سطح المريخ غير مضياف حاليًا ، إلا أن هناك أدلة واضحة على أنه في الماضي البعيد ، سمح مناخ المريخ بالمياه السائلة ، وهي عنصر أساسي للحياة كما نعرفها ، تتراكم على السطح.

بيانات لاند روفر MER-A (فضول) ، كشفت أن مليارات الدولارات ، وهي بحيرة تقع داخل فوهة غيل ، تحتوي على جميع المكونات الضرورية للحياة ، بما في ذلك المكونات الكيميائية ومصادر الطاقة.

نيازك المريخ

يعتبر بعض الباحثين أن النيازك المريخية هي مصادر جيدة للمعلومات حول الكوكب ، حيث تشير إلى أنها تحتوي على جزيئات عضوية طبيعية وحتى أحافير مجهرية للبكتيريا. هذه النهج هي موضوع النقاش العلمي.

هذه النيازك من المريخ نادرة جدًا وتمثل العينات الوحيدة التي يمكن تحليلها مباشرةً من الكوكب الأحمر.

و panspermia ، النيازك والمذنبات

واحدة من الفرضيات التي تفضل دراسة النيازك (وكذلك المذنبات) ، وقد دعا panspermia. يتكون هذا من الافتراض بأنه في الماضي حدث استعمار الأرض ، عن طريق الكائنات الحية الدقيقة التي جاءت داخل هذه النيازك.

اليوم ، هناك أيضًا فرضيات تنص على أن مياه الأرض جاءت من المذنبات التي قصفت كوكبنا في الماضي. بالإضافة إلى ذلك ، يعتقد أن هذه المذنبات قد جلبت معها جزيئات بدائية ، والتي سمحت بتطور الحياة أو حتى الحياة المطورة بالفعل الموجودة داخلها.

في الآونة الأخيرة ، في سبتمبر 2017 ، أكملت وكالة الفضاء الأوروبية (ESA) المهمة بنجاح Rosseta, أطلقت في عام 2004. وتألفت هذه المهمة في استكشاف المذنب 67P / Churyumov-Gerasimenko مع التحقيق فيلة التي وصلت والمدار ، ثم تنزل. نتائج هذه المهمة لا تزال قيد الدراسة.

أهمية علم الأحياء الفلكي

مفارقة فيرمي

يمكن القول أن السؤال الأصلي الذي يحفز دراسة علم الأورام هو: هل نحن وحدنا في الكون؟?

فقط في درب التبانة يوجد مئات المليارات من أنظمة النجوم. هذه الحقيقة ، مقرونة بعصر الكون ، تقودنا إلى الاعتقاد بأن الحياة يجب أن تكون ظاهرة شائعة في مجرتنا.

حول هذا الموضوع ، فإن السؤال الذي طرحه الفيزيائي الحائز على جائزة نوبل إنريكو فيرمي مشهور: "أين هم جميعًا؟" ، الذي صاغه في سياق مأدبة غداء ، حيث تمت مناقشة حقيقة أن المجرة يجب أن تكون ممتلئة الحياة.

انتهى السؤال الذي أدى إلى ظهور Paradox الذي يحمل اسمه والذي تم التعبير عنه بالطريقة التالية:

"الاعتقاد بأن الكون يحتوي على العديد من الحضارات المتقدمة تقنياً ، إلى جانب افتقارنا إلى أدلة الملاحظة لدعم هذه الرؤية ، غير متناسق."

برنامج SETI والبحث عن الذكاء الخارجي

قد يكون الرد المحتمل على مفارقة فيرمي هو أن الحضارات التي نفكر فيها ، إذا كانت موجودة بالفعل ، لكننا لم نبحث عنها.

في عام 1960 ، بدأ فرانك دريك وغيره من علماء الفلك برنامج البحث الاستخباراتي خارج الأرض (SETI)..

وقد بذل هذا البرنامج جهودًا مشتركة مع ناسا ، في البحث عن علامات على حياة خارج كوكب الأرض ، مثل الإشارات اللاسلكية وأجهزة الميكروويف. أدت الأسئلة المتعلقة بكيفية ومكان البحث عن هذه الإشارات إلى تقدم كبير في العديد من فروع العلوم.

في عام 1993 ، ألغى الكونغرس الأمريكي تمويلًا لوكالة ناسا لهذا الغرض ، كنتيجة للمفاهيم الخاطئة حول معنى معنى البحث. في الوقت الحاضر ، يتم تمويل مشروع SETI بأموال خاصة.

لقد أدى مشروع SETI إلى ظهور أفلام هوليوود ، مثل اتصال, تقوم ببطولتها الممثلة جودي فوستر ، وهي مستوحاة من الرواية المتجانسة التي كتبها عالم الفلك الشهير كارل ساجان.

معادلة دريك

قدّر فرانك دريك عدد الحضارات ذات القدرة على التواصل ، من خلال التعبير الذي يحمل اسمه:

N = R * x f_ص س ن_و س و_ل س و_أنا س و_ج س ل

حيث تمثل N عدد الحضارات التي لديها القدرة على التواصل مع الأرض ويتم التعبير عنها كدالة لمتغيرات أخرى مثل:

• ص *: معدل تكوين النجم مشابه لشمسنا
• F_ص: جزء من هذه النظم نجمة مع الكواكب
• ن_و: عدد الكواكب المشابهة للأرض بواسطة النظام الكوكبي
• F_ل: جزء من الكواكب المذكورة حيث تتطور الحياة
• F_أنا: الكسر الذي يظهر فيه الذكاء
• F_ج: جزء من الكواكب مناسبا التواصل
• L: توقع "حياة" هذه الحضارات.

صاغ دريك هذه المعادلة كأداة "لتغيير" المشكلة ، بدلاً من أن تكون عنصراً لوضع تقديرات ملموسة ، حيث يصعب تقدير العديد من مصطلحاتها. ومع ذلك ، هناك إجماع على أن العدد الذي يميل إلى رمي كبير.

سيناريوهات جديدة

يجب أن نلاحظ أنه عندما تمت صياغة معادلة دريك ، كان هناك القليل من الأدلة على وجود كواكب وأقمار خارج نظامنا الشمسي (الكواكب الخارجية). في عقد التسعينيات ، ظهر أول دليل على الكواكب الخارجية.

على سبيل المثال ، المهمة كبلر من وكالة ناسا ، تم الكشف عن 3538 مرشحًا للكواكب الخارجية ، من بينهم 1000 على الأقل في "المنطقة الصالحة للسكن" للنظام الذي تم النظر فيه (المسافة التي تسمح بوجود الماء السائل).

البيولوجيا الفلكية واستكشاف نهايات الأرض

واحدة من مزايا علم الأحياء الفلكي هو أنه ألهم ، في جزء كبير منه ، الرغبة في استكشاف كوكبنا. هذا مع الأمل في الفهم عن طريق قياس أداء الحياة في السيناريوهات الأخرى.

على سبيل المثال ، سمحت لنا دراسة المصادر الحرارية المائية في قاع المحيطات بمراقبة الحياة غير المرتبطة بالتركيب الضوئي لأول مرة. وهذا يعني أن هذه الدراسات أظهرت لنا أنه يمكن أن تكون هناك أنظمة لا تعتمد فيها الحياة على ضوء الشمس الذي كان يعتبر دائمًا مطلبًا لا غنى عنه..

يسمح لنا ذلك بافتراض السيناريوهات المحتملة للحياة على الكواكب حيث يمكن الحصول على الماء السائل ، ولكن تحت طبقات سميكة من الجليد ، مما يمنع وصول الضوء إلى الكائنات الحية.

مثال آخر هو دراسة الأودية الجافة في أنتاركتيكا. هناك نجت بكتيريا التمثيل الضوئي التي كانت محمية داخل الصخور (البكتيريا المتجانسة).

في هذه الحالة ، يخدم الصخر كدعم وحماية ضد الظروف المعاكسة للمكان. كما تم اكتشاف هذه الإستراتيجية في المسطحات المالحة والينابيع الحارة.

وجهات نظر علم الأحياء الفلكي

لم يكن البحث العلمي عن الحياة خارج كوكب الأرض ناجحًا حتى الآن. لكنها أصبحت أكثر تطوراً ، لأن الأبحاث الفلكية البيولوجية تنتج معرفة جديدة. العقد القادم من الاستكشافات الفلكية سوف يشهد:

• جهود أكبر لاستكشاف المريخ والأقمار الجليدية لكوكب المشتري وزحل.
• قدرة غير مسبوقة لمراقبة وتحليل الكواكب خارج المجموعة الشمسية.
• إمكانات أكبر لتصميم ودراسة أبسط أشكال الحياة في المختبر.

كل هذه التطورات سوف تزيد بلا شك من احتمالية العثور على حياة على كواكب مماثلة للأرض. ولكن ربما ، لا توجد حياة خارج كوكب الأرض أو منتشرة في جميع أنحاء المجرة ، بحيث لا تكاد لدينا فرصة للعثور عليها.

حتى لو كان هذا السيناريو الأخير صحيحًا ، فإن البحث في علم الأحياء الفلكي يوسع بشكل متزايد وجهة نظرنا للحياة على الأرض ومكانتها في الكون.

مراجع

1. شيلا فلوريس ، ج. (1985). التطور كظاهرة جماعية. مجلة علم الأحياء النظري ، 117 (1) ، 107-118. Doi: 10.1016 / s0022-5193 (85) 80166-1
2. Eigenbrode، J.L.، Summons، R.E، Steele، A.، Freissinet، C.، Millan، M.، Navarro-Gonzalez، R.، ... Coll، P. (2018). المواد العضوية المحفوظة في الأحجار الطينية التي يبلغ عمرها 3 مليارات عام في حفرة جيل ، المريخ. العلوم ، 360 (6393) ، 1096-1101. Doi: 10.1126 / science.aas9185
3. جولدمان ، A. D. (2015). علم الأحياء الفلكي: نظرة عامة. في: Kolb ، فيرا (محرران). علم التنجيم: النهج التطوري
4. Goordial، J.، Davila، A.، Lacelle، D.، Pollard، W.، Marinova، M.، Greer، C. W.، ... Whyte، L. G. (2016). تقترب من الحدود القاحلة للحياة الميكروبية في التربة الصقيعية في وادي جاف أعلى ، أنتاركتيكا. مجلة ISME ، 10 (7) ، 1613-1624. دوى: 10.1038 / ismej.2015.239
5. كراسنوبولسكي ، ف. أ. (2006). بعض المشاكل المتعلقة بأصل الميثان على المريخ. إيكاروس ، 180 (2) ، 359-367. Doi: 10.1016 / j.icarus.2005.10.015
6. LEVIN، G. V.، & STRAAT، P. A. (1976). الفايكينغ تجربة إطلاق البيولوجيا المُعلَّمة: النتائج المؤقتة. العلوم ، 194 (4271) ، 1322-1329. Doi: 10.1126 / science.194.4271.1322
7. Ten Kate، I. L. (2018). الجزيئات العضوية على المريخ. العلوم ، 360 (6393) ، 1068-1069. Doi: 10.1126 / science.aat2662
8. Webster، C.R.، Mahaffy، P.R.، Atreya، S.K، Moores، J.E.، Flesch، G.J.، Malespin، C.، ... Vasavada، A.R. (2018). مستويات الخلفية من الميثان في الغلاف الجوي للمريخ تظهر اختلافات موسمية قوية. العلوم ، 360 (6393) ، 1093-1096. Doi: 10.1126 / science.aaq0131
9. Whiteway، J.A، Komguem، L.، Dickinson، C.، Cook، C.، Illnicki، M.، Seabrook، J.، ... Smith، P. H. (2009). المريخ غيوم الجليد المياه والهطول. العلوم ، 325 (5936) ، 68-70. Doi: 10.1126 / science.1172344