Jakie powinny być warunki fizyczne na Ziemi, Słońcu iw Układzie Słonecznym, aby powstała biosfera na naszej planecie? Jakie czynniki galaktyczne wpłynęły na powstanie życia? Czy istnieje życie poza Ziemią? Na te i inne pytania naukowe w ramach festiwalu edukacyjnego Science Bar Hopping odpowiadał kandydat nauk fizycznych i matematycznych, starszy pracownik naukowy Zakładu Fizyki Słońca i Relacji Słoneczno-Ziemskich Instytutu Magnetyzmu Ziemskiego i Propagacji Fal Radiowych. N. V. Pushkova RAS Maria Ragulskaya.
„W środowisku naukowym dominuje pogląd, że życie jest przede wszystkim zjawiskiem globalnym. A jeśli podejdziemy do kwestii jego rekonstrukcji, nie biorąc pod uwagę tylko zasady antropogenicznej, to życie może powstać na wielu planetach, ponieważ nie ma w tym zakresie fizycznych i chemicznych ograniczeń - powiedział ekspert.
Aktywność słoneczna i życie
Biosfera Ziemi przetwarza taką ilość energii słonecznej, która przekracza 30-krotnie energię procesów tektonicznych i wulkanicznych i jest praktycznie równa całej energii cieplnej z wnętrza Ziemi. W jedenastoletnim okresie zmiany aktywności słonecznej udział Słońca w rozwoju biosystemów i klimatu wynosi 10%. W okresie 250 lat udział ten wzrasta do 70%.
Nasze życie jest chiralne
Życie opiera się na węglu i wodzie. Ta złożona struktura wymaga bazy chemicznej i rozpuszczalnika. Kod genetyczny ziemskiego życia -nie jedyne możliwe biochemicznie. Ciekły amoniak i kwas siarkowy są odpowiednie jako rozpuszczalniki, a wiązania boru lub azotu w wysokich temperaturach zastępują węgiel. Człowiek składa się z cząsteczek o pewnej chiralności, również niewyłącznej. Chiralność to właściwość cząsteczki, która nie łączy się w przestrzeni z jej lustrzanym odbiciem. „Chiralność jest jak rękawiczki - lewa i prawa. Jeśli cząsteczka zostanie skręcona w jednym kierunku, żaden ruch w przestrzeni w drugą nie może jej odwrócić. Błędem jest twierdzenie, że we Wszechświecie, tak jak na Ziemi, nie można zrealizować procesów życiowych, lecz skręcać w przeciwnym kierunku. Nie wiadomo, z jakiego powodu na naszej planecie spełniła się tylko jedna opcja. Tymi zagadnieniami naukowymi zajmują się naukowcy badający pochodzenie życia. Oznacza to, że nie wystarczy złożyć cząsteczki, konieczne jest zapewnienie procesu,oddzielając prawicę od lewej i gromadząc odpowiednią opcję na całe życie. I, paradoksalnie, taki proces zapewniło nam młode Słońce wraz ze swoim promieniowaniem. - powiedział ekspert.
Film promocyjny:
Gdzie szukać życia?
Wczesny okres rozwoju życia na Ziemi różnił się od czasów współczesnych: skład chemiczny oceanów, atmosfera, temperatura, położenie planet i aktywne bombardowanie meteorytami. Poszukiwania pochodzenia życia powinny rozpocząć się od czasu, gdy skład chemiczny Wszechświata stał się mniej więcej taki sam, jak obecnie - to 7,8 miliarda lat temu. W tym okresie pojawiły się podstawowe istotne ciężkie pierwiastki - węgiel i woda. Te elementy naszego ciała to pozostałości wypalonych gwiazd. Wszyscy jesteśmy stworzeni z gwiezdnej materii. Oznacza to, że przez około połowę swojego życia Słońce, Ziemia i Układ Słoneczny znajdowały się w zupełnie innych warunkach, a nie w tych, do których ludzkość jest przyzwyczajona. Niezawodne życie na Ziemi - to znalezione w skamieniałościach - 3,8-4 miliardy lat temu. Naukowcy nie mogą powiedzieć, że wcześniej nie było życia,ponieważ praktycznie żadne skały nie przetrwały starsze niż ten wiek. Więcej starożytnych informacji można uzyskać z meteorytów.
Jak narodził się układ słoneczny?
Utworzenie układu słonecznego zajęło około 900 milionów lat. Urodziła się w gęstej gromadzie gwiazd podobnych systemów gwiezdnych. Pojawiły się po wybuchach supernowych. Być może upadek meteorytów wynikał z faktu, że systemy rozeszły się i wymieniły materię meteorytów.
Życie galaktyczne
W galaktycznym ośrodku międzygwiazdowym znaleziono wiele złożonych substancji organicznych, które tworzą żywe organizmy. Galaktyczne chmury, przez które przechodzą promienie kosmiczne, są ogromnym źródłem materii organicznej. Współcześni naukowcy odkryli ponad 200 takich substancji. Naukowcy mają trudne zadanie - rozszyfrować te dane.
Wczesny Mars - oaza życia
Na wczesnym Marsie przez pierwsze pół miliarda lat istniały wszystkie warunki dla powstania i rozwoju życia, podczas gdy na Ziemi nie było takich procesów. Młoda planeta miała oceany z dużym zapasem wody, atmosferą i ciepłym klimatem. Jednak Mars jest małą planetą i daleko od Słońca. Istnieje też coś takiego jak „wiatr słoneczny” - strumień zjonizowanych cząstek z korony słonecznej. Ten strumień wyrwał atmosferę Marsa. Większość meteorytów, które do nas docierają, to Marsja. Jeśli na planecie istniało życie, to przeniosło się z Marsa na Ziemię, a nie odwrotnie.
Słońce: kiedyś i teraz
Wczesne i współczesne Słońce nie jest równe. Na Słońcu było znacznie więcej plam, a jego jasność była znacznie niższa - 70% obecnego stanu. Gwiazda stopniowo się rozjaśniała (do tej pory jasność wzrosła półtora raza), ale jednocześnie rozbłyski słoneczne były bardzo aktywne. Masa wczesnego Słońca dochodzi do 103%, okres rotacji trwa od 6 do 10 dni. Intensywność toczących się procesów była stukrotnie wyższa niż obecnie.
Poszukiwanie planety do życia
Aby przetrwać, biosfera potrzebuje: ciekłej wody na obiekcie kosmicznym przez długi okres geologiczny, związków organicznych, źródeł energii dla procesów biochemicznych i powłoki ochronnej. Celem naukowców jest znalezienie miejsc chronionych przed promieniowaniem, w których można by przechowywać wodę. Nie szukają życia w mono-środowisku. Naukowcy uważają, że życie powstaje dzięki kwintesencji trzech faz: ciekłej, gazowej i stałej.
„Między biologami i geologami toczy się wielka debata na temat tego, gdzie można wylądować misje kosmiczne w celu poszukiwania biosfery na Marsie. Geolodzy twierdzą, że najstarsze skały. Z drugiej strony biolodzy uważają, że dzięki promieniowaniu, które trwało miliardy lat, te skały zniknęły. Biolodzy dowodzą, że Mars nadal ma kwaziperydową atmosferę. Od czasu do czasu Mars zmienia oś planety, a jej polarne czapy topnieją. Być może raz na 120 tysięcy lat woda pojawia się na Marsie przez kilka tygodni. Organizmy lądowe mogą przetrwać 120 tysięcy lat w zawieszonej animacji. Jeśli woda pojawi się na Marsie raz na 120 tysięcy lat, wystarczy kilka tygodni, aby organizmy odrodziły się, stworzyły cykl życiowy, zostawili potomstwo, a potem czekały przez następne 120 tysięcy lat”- powiedział ekspert.
Szukają życia na Wenus. W warunkach ciśnienia i temperatury Wenus zamiast węgla można otrzymać związki chemiczne na bazie azotu, a nadkrytyczny płyn dwutlenku węgla będzie działał jak woda. Naukowcy mogą teoretycznie zapisywać reakcje, ale nie mogą ich testować w warunkach ziemskich. Konieczne jest zbudowanie rośliny wielkości kilku planet. Teren jest niewielki dla laboratoriów do produkcji takich substancji. Ale w kosmosie te eksperymenty są całkiem możliwe.
Na dzień 03.10.2019 istnienie 4011 egzoplanet w 2996 systemach planetarnych zostało wiarygodnie potwierdzone. Wśród nich typ naziemny - od 5%.
Głównym czynnikiem ograniczającym poszukiwanie życia jest promieniowanie z macierzystej gwiazdy lub gazowych olbrzymów. Biosfera może przystosować się do wszystkiego: wytrzymać wysokie temperatury, znaleźć chemikalia i źródła energii. Jednak biosfera nie jest w stanie wytrzymać silnego wpływu promieni promieniowania.
„Życie na Ziemi nie jest jedyną możliwą biochemicznie formą. Kolebką życia mogą być zarówno molekularne dyski galaktyczne i egzoplanety, jak i wulkany i oceany Ziemi, Marsa i mniejszych planet oraz planet olbrzymów. Czy więc ludzkość będzie w stanie zidentyfikować takie życie, jeśli przypadkowo znajdzie je w swoich misjach kosmicznych?”Konkluzja Maria Ragulskaya.