Od początku do końca wszechświata: Poszukiwanie życia we wszechświecie
Pytanie „Czy jesteśmy sami?” od dawna przenika naszą zbiorową psychikę. Już w II wieku n.e. ludzkość zapisywała historie o kosmitach i podróżach kosmicznych: W „Prawdziwej historii” Lukiana z Samosat opisana jest wojna między mieszkańcami Słońca i Księżyca.
A proste spojrzenie na starożytną mitologię mówi nam, że ludzkość zastanawiała się nad tym, co może istnieć wśród gwiazd o wiele dłużej.
Dzięki nowoczesnym instrumentom, astronomowie odkryli ponad 4000 planet krążących wokół innych gwiazd, a wiele z tych egzoplanet jest o wiele bardziej egzotycznych niż moglibyśmy sobie wyobrazić. Jaki rodzaj życia mógłby istnieć na świecie z dwoma lub trzema słońcami?
Albo na świecie wykonanym z diamentu? A może na takim, gdzie pada szklany deszcz? Wszechświat jest naprawdę, naprawdę dużym miejscem, więc możliwości są niemal nieograniczone.
Zanim zapuścimy się zbyt daleko w króliczą norę, istnieje wiele światów, które wydają się podobne do Ziemi – co oznacza, że znajdują się na stabilnej orbicie wokół gwiazdy typu G i znajdują się w ekosferze gwiazdy, gdzie na powierzchni planety może istnieć woda w stanie ciekłym. Naukowcy znaleźli nawet wiele oceanicznych światów w naszym własnym Układzie Słonecznym, takich jak księżyce Jowisza i Saturna Europa i Enceladus, które ukrywają oceany pod swoimi lodowymi powłokami.
Wszechświat jednak jest dziwny i, jak mówi dr Malcolm w Parku Jurajskim, „Życie znajduje sposób”. Jeśli nauka nauczyła się czegoś od fantastyki naukowej, to tego, że życie pozaziemskie może wykraczać nawet poza nasze najśmielsze marzenia.
Ale życie nadal musi przestrzegać kilku podstawowych zasad.
Potrzeby chemiczne
Życie prawdopodobnie będzie opierać się na lokalnie dostępnych składnikach. Naukowcy nie spodziewają się, aby życie opierało się na niezwykle rzadkich pierwiastkach, takich jak iryd czy platyna. Poszukując życia w kosmosie, astronomowie szukają tego, co jest najbardziej prawdopodobne (i wykrywalne). Oznacza to, że należy skupić się na sygnaturach chemicznych zawierających 10 najbardziej rozpowszechnionych pierwiastków w obserwowalnym wszechświecie: wodór, hel, tlen, węgiel, neon, żelazo, azot, krzem, magnez i siarkę.
Ale to nie jest cała historia. Na przykład, krzem jest bardziej powszechny na Ziemi niż węgiel, a jednak całe życie na Ziemi opiera się na węglu, co oznacza, że węgiel tworzy rusztowanie, na którym mogą być zbudowane inne elementy. Podczas gdy krzem jest nieco podobny do węgla pod względem składu pierwiastkowego, różni się od niego w istotny sposób. Na przykład, w temperaturze ziemskiej dwutlenek węgla (CO2) jest gazem, co sprawia, że łatwo go wyrzucić z komórki. (ssaki robią to cały czas.) Gdyby jednak ziemskie organizmy były oparte na krzemie, mogłyby mieć większy problem, ponieważ dwutlenek krzemu (SiO2) jest ciałem stałym w temperaturze pokojowej.
Węglowy szkielet zapewnia również łatwiejsze zachodzenie procesów chemicznych niezbędnych do życia. Z tego powodu
(w połączeniu z wieloma innymi) życie na Ziemi wykorzystuje podzbiór pierwiastków: węgiel, wodór, azot, tlen, fosfor i siarka, znany również jako CHNOPS.
Jest całkiem możliwe, że jakieś życie może złamać znany paradygmat CHNOPS. Naukowcy szukają przykładów, ale nie udało im się jeszcze znaleźć żadnego na Ziemi. Tak więc, jak na razie, wszelkie poszukiwania życia pozaziemskiego skupiają się na CHNOPS i rządzą się regułami ziemskiej chemii. Inne fizyczne zasady zaobserwowane na Ziemi i w Układzie Słonecznym mogą również wpłynąć na nasze poszukiwania.
Podążaj za wodą
Jest jeszcze jeden ważny składnik życia: ciecz. Jak dotąd, wszystkie znane nam formy życia wymagają wody. To ma sens – woda pomaga przemieszczać się rzeczom. Przenosi składniki odżywcze do komórek, odprowadza odpady i zapewnia płynność działania. To, czy życie wymaga wody do tych procesów, jest kluczowym pytaniem w poszukiwaniu życia. Teoretycznie, każda ciecz może się nadawać.
Astronomowie mogą przetestować tę teorię na naszym własnym, kosmicznym podwórku. Księżyc Saturna, Tytan, jest absolutnie mroźny, ze średnią temperaturą powierzchni wynoszącą -290 stopni Fahrenheita (-179 stopni Celsjusza).
W takich temperaturach woda zamarza w stanie stałym. Ale inne związki, które na Ziemi zazwyczaj występują jako gazy, są cieczami.
Zarówno metan, jak i etan są powszechne na Tytanie i tworzą chmury, padają na powierzchnię, spływają do rzek i łączą się w olbrzymie morza na biegunach. Życie może się tam ukrywać.
Jeśli tak, to będzie się ono bardzo różniło od życia na Ziemi, i to nie tylko dlatego, że nie będzie używało wody.
Ciecze występują w dwóch różnych „smakach”: polarnym i niepolarnym. Woda jest polarna, co oznacza, że cząsteczka H2O ma dodatni koniec i ujemny koniec. Jest to ważne, ponieważ woda rozpuszcza tylko inne polarne cząsteczki – takie jak aminokwasy, białka czy DNA – pozwalając komórkom na ich efektywne wykorzystanie. Dla kontrastu, metan i etan są niepolarne, więc cząsteczki, które dobrze rozpuszczają się w wodzie, nie rozpuszczą się w ciekłym metanie lub etanie.
Tak więc złożone cząsteczki, od których zależy życie na Ziemi, takie jak DNA, nie byłyby użyteczne dla hipotetycznego życia na Tytanie.
Naukowcy sprawdzają, czy te złożone cząsteczki można zastąpić czymś innym, ale nie znaleźli takich, które przeprowadzałyby reakcje chemiczne niezbędne do istnienia życia. Nie oznacza to, że życie w jeziorach Tytana jest niemożliwe; oznacza to jedynie, że nie rozumiemy jeszcze w pełni potencjalnie złożonego systemu chemicznego Tytana.
Na naszym własnym podwórku
Biorąc pod uwagę cały wszechświat planet do zbadania, poszukiwanie życia w naszym Układzie Słonecznym może wydawać się banalne. Jednak, w przeciwieństwie do egzoplanet, światy na naszym podwórku są w zasięgu ręki. Najbliższa egzoplaneta znajduje się w odległości 4,2 lat świetlnych. Nawet najszybszy statek kosmiczny wystrzelony przez ludzkość potrzebowałby prawie 20 000 lat, aby do niej dotrzeć.
Dla porównania, statki kosmiczne mogą dotrzeć na Tytana i Europę w czasie krótszym niż 10 lat.
NASA pracuje obecnie nad dwoma statkami kosmicznymi, które mają pomóc w ocenie możliwości zamieszkania tych fascynujących światów. Misja Europa Clipper wykona wiele przelotów nad Europą, a wiropłat Dragonfly zbada powierzchnię i pogodę na Tytanie.
W naszym Układzie Słonecznym jest jeszcze więcej światów, na których można poszukiwać życia. Do tej pory lista obejmuje Enceladusa, Ceres, Ganymede, Callisto, Dione, Trytona, a być może nawet Plutona. Każdy z tych światów mógłby odpowiedzieć na pytanie
„Czy jesteśmy sami we wszechświecie?” – choć w bardziej mikroskopijny sposób.
Parafrazując Carla Sagana, stoimy na brzegu kosmicznego oceanu; ostatnio wypłynęliśmy trochę dalej, a woda wydaje się być zachęcająca.
Im więcej szukamy życia, tym więcej rozumiemy o naszym kosmicznym pochodzeniu i tym więcej pytań się pojawia. Ale musimy szukać, ponieważ to właśnie czyni nas ludźmi: dążenie do wiedzy, do nauki, do odkrycia.
Jak trafnie ujął to Sagan: „Miejmy nadzieję, że pewnego dnia zdamy sobie sprawę, że nie jesteśmy sami w kosmicznej ciemności, ale ta nasza bladoniebieska kropka jest tylko jednym z wielu podtrzymujących życie światów rozrzuconych po całym kosmosie”.
Link do oryginalnego artykułu:
https://astronomy.com/magazine/news/2021/01/the-beginning-to-the-end-of-the-universe-looking-for-life-in-the-universe
Na zdjęciu:
Ten symulowany widok z powierzchni Europy pokazuje potencjalnie nierówną, lodową powierzchnię księżyca oraz fantastyczny widok na jego planetę-gospodarza, Jowisza. Naukowcy podejrzewają, że pod lodową skorupą księżyca znajduje się podpowierzchniowy ocean.
________________________________________________
Nie chcesz przegapić następnych znalezisk? Kliknij TUTAJ.
Sprawdź czy nic Cię nie ominęło: kliknij TU.
Zapraszam pod kosmiczny tag #ntdc – o astronomii, eksploracji kosmosu, astrofizyce.
#kosmos #astronomia #gruparatowaniapoziomu #ntdc
________________________________________________