Астробиология: что за наука, что изучает, как стать астробиологом

NASA / Unsplash.com 

Когда-то давно люди, устремив взгляд в звёздное небо, думали, что смотрят на огни каких-то далеких костров.

И уже тогда в пытливый ум человека закрался вопрос: «А есть ли еще жизнь во Вселенной?» С тех пор прошло много времени, а однозначный ответ на этот вопрос так и не появился. Поисками этого самого ответа занимается астробиология.

Рассказываем, почему неправильно считать ее «наукой о зеленых человечках» и как продвигаются поиски жизни вне нашей планеты.

Что изучает астробиология и почему?

«Президент Трамп одобрил поиск инопланетян» – примерно с таким заголовком этой весной вышли заметки о дополнительном финансировании программы НАСА по астробиологии. И ведь, действительно, в представлениях обывателей и СМИ эта область исследований воспринимается как «наука о пришельцах» и не вызывает доверия. Хотя, на самом деле, это довольно большое заблуждение.

Есть такой псевдотермин – «ксенобиология», дословно означающий «наука о чужеземцах». Вот такой науки точно нет, это определение в 1954 году придумал писатель-фантаст Роберт Хайнлайн для романа «Звёздный зверь». А астробиология (ранее именовавшаяся экзобиология) – это реальная междисциплинарная научная область.

  • Астробиологи изучают то, как появляется, эволюционирует и распространяется любая форма жизни во Вселенной.
  • Сложность объяснения предмета астробиологии понимают и сами ученые. Вот так об этой проблеме говорит известный в профессиональных кругах астробиолог из НАСА Шон Домагал-Голдмэн:

По данной причине эта наука опирается на знания и методы не только астрономии и биологии, но и физики, химии, геологии, антропологии и еще ряда дисциплин.Астробиология: что за наука, что изучает, как стать астробиологомКогда кто-то интересуется у меня, чем я занимаюсь, мой ответ будет с оттенком тавтологии – я ищу способы поиска внеземной жизни. Дело в том, что астробиологи не сидят и ждут вторжения инопланетян и не изучают уфологические домыслы, а исследуют возможности существования жизни за пределами Земли.Астробиология: что за наука, что изучает, как стать астробиологомАстробиология: что за наука, что изучает, как стать астробиологом

Поэтому ученые этой области пытаются найти ответы на весьма непростые вопросы: где и как лучше всего искать живые организмы? Каковы пределы известных нам форм жизни? Как изменения на планете могут повлиять на эволюцию жизни? Применимы ли известные законы о жизни на Земле к другим планетам? Получается, что астробиология – это биология в планетарном и астрофизическом контекстах, использующая множество экстраполяций. Что ж, звучит увлекательно, серьезно и внушительно. Теперь посмотрим, где же эта наука развивается.

Где стоит искать астробиологов?

Астробиология: что за наука, что изучает, как стать астробиологом

Исследовательский Центр Эймса – здесь расположена штаб-квартира Института Астробиологии / By NASA, via Wikimedia

Ни для кого не будет сюрпризом, что колыбель астробиологии находится в НАСА. Первый проект в этой области там стартовал аж в 1959 году, когда и наука такая еще не была формализована.

В настоящее время НАСА и учрежденный в структуре агентства Институт астробиологии – это ведущие исследовательские центры в данной сфере.

Но, кроме них, астробиологические сообщества и институты были созданы в Европе, Австралии, Канаде, Мексике и странах Южной Америки. Особенный авторитет – за центрами астробиологии в Вашингтонском университете, Аризонском и Университете Кардиффа. К слову, в России с 2010 года учрежден научный совет РАН по астробиологии.

На данный момент наиболее основательная космическая миссия, нацеленная на поиск внеземной жизни, состоялась давно – в 1976 году, в рамках программы «Викинг». Она была направлена на поиск живых организмов или их следов на Марсе. По сути никаких сенсационных результатов для астробиологов эта «вылазка» на красную планету не дала.

В перспективе свой аппарат для поиска следов жизни на Марс планирует отправить Евросоюз: с этой целью к 2018 году Европейское космическое агентство готовит к запуску марсоход ExoMars. Кроме него, в ближайшие годы на Марс планируется также отправить очередное детище Илона Маска, корабль Red Dragon, который попытается уловить на планете «биосигналы».

Ну, конечно, нельзя не упомянуть НАСАвскую миссию «Марс-2020».

Как мы уже отметили, именно в НАСА сегодня ведутся основные научные разработки и исследования в сфере астробиологии. И нетрудно догадаться, что работа Института астробиологии идет в тесной координации с программами «Планетарная защита» и «Исследование Марса».

Всего в этом ведущем научном центре задействованы 12 команд ученых, что составляет примерно 600 человек.

И все они тщательно изучают данные, поступающие из космических миссий, а также выстраивают гипотезы, которые помогут понять, где же все-таки может быть внеземная, прежде всего пребиотическая, жизнь, и почему мы ее вряд ли найдем в пределах нашей системы.

Как продвигаются поиски жизни во Вселенной?

Важно понимать, что работа астробиологов во многом связана не с отчаянными попытками научно подтвердить существование инопланетян, а как раз наоборот – отмахиваться от лавины совершенно ненаучных доводов и псевдофактов на эту тему. То есть сейчас задача специалистов по астробиологии сопряжена с тем, чтобы тщательным образом проверять всю информацию, которая хоть как-то может быть связана с потенциальной вероятностью обнаружения следов жизни вне планеты Земля.

И несмотря на то, что до сих пор доказательств жизни где-либо вне земного пространства нет, астробиологи совершенно не скучают.

Например, когда аппарат «Феникс» в 2008 году обнаружил на Марсе свидетельства существования льда и карбонатов, была запущена целая волна теоретических работ на тему биологического потенциала из марсианского прошлого.

Астробиология: что за наука, что изучает, как стать астробиологом

Марсоход Curiosity / By NASA / nasa.gov

Важное значение имеет миссия марсохода Curiosity, работающего на соседней с нами планете по сей день. Его важнейшая задача – обнаружить следы того, что когда-то Марс был пригодным для жизни.

Конечно, Curiosity не может определить, населяла ли планету микробная жизнь. Однако результаты, которые он собрал, убедили ученых в том, что часть посадочной площадки на красном кратере когда-то прекрасно способствовала поддержанию жизни.

Это была первая формальная идентификация обитаемой окружающей среды за пределами Земли.

Кроме Марса, астробиологов также крайне интересуют экзопланеты. И по мере развития технологий и научного понимания этих небесных объектов, ученые-астробиологи расширяют свое предметное поле. Теперь их в большей степени интересуют не организмы «космического зверинца» экзопланет, а анализ атмосферы и, в конечном счете, поверхности этих тел. И вот почему.

На данный момент в атмосфере одной из экзопланет уже обнаружили наличие воды и двуокиси углерода. И как только будет подтверждено наличие хотя бы мельчайших концентраций озона, кислорода и метановых газов, астробиологи выйдут на авансцену космических исследований. Глава научного отдела NASA Эллен Стофан: 

Астробиология: что за наука, что изучает, как стать астробиологомЯ думаю, что через десять лет у нас будут серьезные доводы о существовании признаков жизни за пределами Земли, и полагаю, что окончательные доказательства этому появятся в течение 20-30 летАстробиология: что за наука, что изучает, как стать астробиологомАстробиология: что за наука, что изучает, как стать астробиологом

Поэтому новости о развитии астробиологии не стоит воспринимать как попытки оправдать уфологические сведения.

А если вас, дорогие читатели, интересует то, как продвигается поиск жизни или пригодных для ее развития условий в бескрайнем космосе, то лучше смотреть не программы-псевдорасследования о пришельцах из секретных лабораторий, а обратиться на сайт Института Астробиологии в НАСА, где не только собраны все самые последние данные, но и есть возможность задать любой интересующий вас вопрос ведущим астробиологам. И, если в обозримом будущем человеку с нашей планеты все же удастся обнаружить дыхание жизни еще где-то во Вселенной, то благодаря знаниям и наработкам этих ученых, мы к сему факту будем научно подготовлены.

Астробиология: что за наука, что изучает, как стать астробиологом

Miriam Espacio / Unsplash.com

Источник: https://sciencepop.ru/v-poiskah-zhizni-astrobiologiya-i-ee-kosmicheskij-zverinets/

Жизнь на пределе: признания астробиолога

Технический перевод статьи журнала ROOM, № 3(9) 2016

Так автор книги «Зов предков», Джек Лондон, писал в своей книге, которая впервые была опубликована в 1903 году, об обычной собаке, которая училась выживать на границе цивилизаций.

Для Микаэлы Мусиловой, это был «зов непознанного», который с первых шагов освоения космического пространства и чужеродных форм жизни, призывал к действию.

Эта статья является историей ее уникального путешествия, постоянного поиска крайних форм жизни и ответов на некоторые самые проникновенные астробиологические вопросы.

Для многих из вас, читающих эти строки, вероятно, все начиналось с увлечения рассматривать ночное небо или с мечты путешествовать в космосе, которые в конечном счете привели вас в космическую отрасль. И, при том, что в один прекрасный день я надеялась полететь в космос, это был «зов непознанного», который всегда мотивировал меня и в результате привел туда, где я есть сегодня.

Откуда мы пришли? Каким будет наше будущее на Земле и что скрывается за ее пределами? Мы одни во вселенной? Такими были вопросы, которые постоянно кружились в моей голове, когда я была подростком.

Мне требовалось принять самое важное решение в своей жизни: выбрать науку в качестве своей карьерной стези и оставить все свои прочие увлечения в качестве хобби (искусство, языки и дипломатию)? Или выбрать «практический» путь и оставить космическое пространство в качестве приятного времяпрепровождения?

В течение многих лет я подавляла свою любовь к освоению космического пространства и инопланетянам, с тех самых пор, когда я впервые, будучи ребенком, одела костюм астронавта.

Мои родители подталкивали меня к последнему варианту, поскольку никто в семье не был ученым, и мои родители опасались за мое будущее, если мне придется последовать за своим сердцем.

Кроме того, они были не в состоянии оплачивать мое обучение в университете, особенно если речь идет о космических науках, которые необходимо изучать в Великобритании или США. Может быть, я продолжила свою жизнь изучением истории искусства и дипломатии, если бы не экстремальные организмы — организмы, которые живут в экстремальных условиях.

Ночь перед тем как мне предстояло принять жизненно важное решение, моя мама посоветовала мне посмотреть документальный фильм Чужие из глубин Джеймса Кэмерона, потому что она знала, что меня интересует. В фильме, экипаж космонавтов и ученых обнаруживает невероятные экстремофилы, которые были похожи на инопланетян — и в то же время изучая глубины океанов в аппаратах для изучения подводного мира.

Именно тогда я поняла, что нам предстоит еще многое узнать о границах жизни в целом, что шансы на жизнь в экстремальных условиях существуют в других местах Вселенной и даже выше, чем мы могли бы подумать. Это был переломный момент. Я знала, что, начиная с этого момента, я уже не смогу жить той жизнью, где у меня есть «нормальная» работа и продолжать подавлять свои пристрастия.

Астробиология: что за наука, что изучает, как стать астробиологом

Почему эти экстремофилы так увлекли меня? Для меня это была не просто разновидность увлеченности по шкале мировых рекордов Гиннесса: в каких пределах могут жить эти исключительные существа: в очень жарких, солончаковых или очень кислых условиях?

Это произошло потому, что экстремофилы уже давно превзошли все, чем регулярно хвастается экипаж звездолета Enterprise в Звездном пути, что они идут туда, где еще никто и никогда не был. Как говорит знаменитый астробиолог и одна из моих ролевых моделей Линн Ротшильд: «Увы, ученые обнаружили, что жизнь на Земле уже прошла через это, и проходила через все это в течение миллиардов лет.»

Читайте также:  Популярные клички для котов: русские имена мальчиков, самые интересные и оригинальные, простые, известные и необычные прозвища

Ученые обнаружили экстремофилы на Земле повсюду: в глубинах океанов, внутри ледников, токсических пещерах и даже в облаках. Кроме того, исследование экстремофилов также имеет практическое применение. Например, первые экстремофилы были обнаружены около 50 лет назад в горячих термальных водах (> 80 ° C) Йеллоустонского национального парка в Соединенных Штатах.

Астробиология: что за наука, что изучает, как стать астробиологом

Изобретение полимеразной цепной реакции (ПЦР) с использованием термостойкого фермента Taq ДНК-полимеразы берет свое начало от теплолюбивой экстремофилы Thermus aquaticus и даже получило Нобелевскую премию.

Он считается одним из наиболее важных ферментов в области молекулярной биологии в связи с его использованием в процессе амплификации ДНК.

Ферменты и другие биохимические соединения из холодолюбивых экстремофилов можно, в свою очередь, использовать в пищевой промышленности, например, для хранения пищевых продуктов при низких температурах.

Однако, что меня более всего привлекает в экстремофилах – это факт, что подобная жизнь потенциально может быть найдена в аналогичных экстремальных условиях на других небесных телах. Таким образом, они очень важны для астробиологии — междисциплинарной науки, которая изучает происхождение и распространение жизни во Вселенной.

Когда я была подростком, астробиология только начиналась как наука, и ее невозможно было изучать в университете. Поэтому я решила найти свой собственный путь. Я обнаружила, что в Великобритании можно изучать планетоведение: сочетание геологии и астрофизики. Обучение в университетах в США, где были предложены аналогичные варианты, стоило дороже.

Астробиология: что за наука, что изучает, как стать астробиологом

Я проложила свой собственный путь к исследованиям астробиологии.

Сначала я изучала планетарную науку в Университетском колледже Лондона (UCL), где я постигла важность геологии в оказании влияния на возможность формирования жизни на небесных телах: от лун, как наша собственная, придающих планетам стабильность и защищая их от астероидных столкновений и жидких внутренних ядер планет, производящих магнитные поля, которые могут помочь защитить атмосферу до геологических процессов, которые могут дать или отнять жизнь.

Например, гигантские извержения вулканов и удары астероидов служат наиболее вероятным объяснением многих массовых вымираний, которые имели место на протяжении всей истории Земли. С другой стороны, гидротермальные жерла, некоторые осадочные формации и другие геохимические среды считаются очень вероятными местами для возникновения первых форм жизни.

Точно так же, я погрузилась в астрофизические аспекты астробиологических исследований. Я работала над несколькими факультативными проектами в обсерватории Лондонского Университета, где мы использовали так называемый транзитный метод (метод регистрации звёздных прохождений) для идентификации внесолнечных планет, вращающихся вокруг звезды за пределами нашей Солнечной системы.

Для многих ученых цель заключается в том, чтобы попытаться найти планеты, подобные нашей собственной: с точки зрения размера, расстояния от своей звезды, а в идеале с точки зрения состава атмосферы. Мы были счастливы, что, еще будучи студентами, мы помогли выявить некоторые из них.

Затем я узнала о стипендиальной программе, чтобы компенсировать свои расходы на учебу в Калифорнийском технологическом институте (Caltech), США, который на тот момент был признан лучшим университетом в мире.

Именно там, я смогла добавить микробиологию, науку об окружающей среде, и геобиологию в свои исследования.

Кроме того, в Калифорнийском технологическом институте, я была в состоянии проводить практические исследования, в одном из которых моим научным руководителем стал профессор Джон Гроцингер, возглавлявший миссию Mars Science Laboratory.

Астробиология: что за наука, что изучает, как стать астробиологом

С помощью этих проектов, я впервые смогла работать с экстремофилами из огромного диапазона сред. К их числу относятся глубоководные экстремофилы, пустынные экстремофилы и даже экстремофилы, которые способны «есть» чистящие средства.

Покупая чистящие средства, многие люди надеются, что, они почти на 100 процентов уничтожат все микробы и других микробиологические организмы, присутствующие в вашем окружении.

Но ирония заключается в том, что существует множество микроорганизмов, которые на самом деле могут «кормиться» от веществ, содержащихся в этих продуктах.

Таким образом, мы вправе надеяться, что заставили весь дом сверкать чистотой, но, в некоторых случаях, мы фактически создали питательную среду для экстремофилов.

Фактически, подобная область моих исследований привела меня в Лабораторию реактивного движения НАСА (JPL), где я работала в качестве приглашенного исследователя. Как только я узнала, что исследователи там изучают экстремофилы с приложениями к астробиологии, я поняла, что должна найти способ сотрудничать с ними.

Я установила с ними связь и неоднократно предлагала несколько типов проектов, с которыми мы могли работать дальше. Заметив мой великий энтузиазм, они убедились в том, что меня стоит взять «на борт».

Тем не менее, на тот момент у меня не было возможности работать в Лаборатории реактивного движения в качестве международного студента, поэтому необходимо было найти другой способ.

Потребовалось более шести месяцев, чтобы написать проект, найти финансирование и получить необходимые разрешения, но, в конце концов, это сработало! Мой проект был в области планетарной защиты, которая направлена на сведение к минимуму потенциальной возможности (один) упреждающего загрязнения других небесных тел жизнеспособными земными организмами, а также (два) обратного загрязнения Земли внеземными формами жизни.

Астробиология: что за наука, что изучает, как стать астробиологом

К сожалению, я обнаружила, что существует множество экстремофил, которые в состоянии пережить весь путь к Марсу, посадку и даже условия на поверхности Марса. Хуже всего то, что эти виды микробов встречаются в так называемых «чистых помещениях», суперчистых помещениях в космической лаборатории, где зонды, планетоходы и космические аппараты готовятся к запуску в космическое пространство.

Это именно те помещения, в которых предпринимаются наибольшие усилия в отношении планетарной защиты, чтобы убедиться, что только самое минимальное количество микроорганизмов и других биологических материалов, если таковые имеются, переносится с Земли.

Проблема заключается в том, что многие годы мы пытаемся стерилизовать и даже уничтожать микробы, которые остаются в этих комнатах (с использованием различных методов очистки, таких как до упомянутые моющие средства, а также облучение и т.д.

), что приводит к противоположному желаемому эффекту: совершенно случайно ученые дошли до «разведения» ряда очень устойчивых экстремофильных мутантов.

На самом деле, похоже, что жизнь всегда предоставит возможность для выживания, а эти микробы в чистых помещениях способны адаптироваться ко многим из методов, которые использовали ученые, чтобы их убить.

Следовательно, экстремофилы представляют для нас большой парадокс: мы, астробиологи, пытаемся найти жизнь на Марсе, но, возможно, мы сами принесли жизнь на Марс через все предыдущие миссии, которые побывали на его поверхности. Даже я самолично косвенно причастна к загрязнению Марса.

Во времена работы в JPL, я поставила свою подпись на марсоходе Curiosity, который в настоящее время еще изучает планету.

Астробиология: что за наука, что изучает, как стать астробиологом

После тех исследований я попала на крючок. Я разработала свой магистерский проект в UCL, чтобы сосредоточиться на астробиологическом аспекте экстремофилов: в этот раз на экстремальных холодах, радиации и микроорганизмах, резистентных в условиях обезвоживания.

Такие типы экстремофилов потенциально могут существовать на Марсе даже сегодня. Я получила образцы из Антарктических Сухих Долин, которые считаются одним из лучших аналогов Марса на Земле.

За счет этого исследования мне удалось получить стипендию и грант на проведение исследований для моей докторской степени в Университете Бристоля в Великобритании, сосредоточив внимание на аспектах выживаемости экстремофилов во льду.

Они могут считаться аналогами для той жизни, которая могла существовать во льду или ниже поверхности ледяного покрова ледяных лун Юпитера, например. Я снова была очень удивлена выносливостью этих необычных существ. Они не только способны жить «счастливо» на поверхности ледников почти без питательных веществ, экстремальных температур и сильных доз радиации: они на самом деле процветают там.

Я приняла участие в нескольких экспедициях в тех уникальных условиях, и я обнаружила, что в Гренландии, например, экстремофилы способны производить достаточное количество питательных веществ, чтобы накормить все окружающие экосистемы. Именно это открытие побудило меня предложить эксперимент для исследовательской станции Mars Desert (MDRS) в штате Юта, США.

Астробиология: что за наука, что изучает, как стать астробиологом

В основе концепции лежит «терраформинг», воссоздавая похожие на Землю условия, в смоделированной марсианской пустыни. Более того, я вошла в состав британского экипажа «Marsonauts» в MDRS, а также. Мой эксперимент прошел успешно: экстремофилы потенциально могут быть использованы для удобрения питательными веществами обедненные почвы на Земле и даже, когда-нибудь, на Марсе.

Мои поиски другой экстремальной жизни и поиски ответов на вопросы в области астробиологии не закончились.

После получения своей степени доктора философии, я провела некоторое время в Международном космическом университете в качестве консультанта для компаний Newspace, прежде чем вернуться в свою родную страну — Словакию.

В итоге, на родине меня избрали председателем Словацкой организации по космической деятельности (SOSA), которая разработала и построила первый словацкий спутник, SkCube.

SOSA в настоящее время рассматривает новые направления исследований области астробиологии: поиск земной или инопланетной жизни в стратосфере, возможно, даже в космосе, используя спутники Cubesat.

В конце концов, я надеюсь, что смогу ответить на некоторые из интригующих вопросов, которые привели меня к астробиологии еще в подростковом возрасте и, таким образом, смогу внести свой вклад непосредственно в астробиологические миссии, чтобы понять происхождение, эволюцию и будущее жизни во Вселенной.

Астробиология: что за наука, что изучает, как стать астробиологомМикаэла Мусилова, старший научный советник космической службы

управления полетом,

Источник: https://www.vesvks.ru/room/article/zhizn-na-predele-priznaniya-astrobiologa-16261

Астробиология: что за наука, что изучает, как стать астробиологом

Писатели-фантасты подарили мировой массовой культуре огромное количество произведений, в которых описывали существ, обитающих на других планетах. Какие-то из них наделены характерными чертами обитателей Земли, а какие-то вообще не имеют ничего общего с землянами. В научном смысле изучением и поиском такой «внеземной» жизни занимаются астробиологи.

Астробиология: что за наука, что изучает, как стать астробиологом

Что такое астробиология?

Астробиология гораздо шире, чем просто наука о жизни за пределами нашей планеты. Она изучает вопросы в принципе связанные с появлением жизни, ее развитием, адаптивной функцией живых существ и так далее.

Современная наука, к сожалению, не в состоянии ответить на все важные вопросы, касающиеся эволюционирования и жизни в целом, поэтому такая наука важна и нужна. Астробиология не занимается поиском инопланетян, а просто ищет новые формы жизни.

Почему одна планета пригодна для жизни, а другая нет?

  Слон — Больше состояние души, чем животное

Возможно ли развитие организмов в потенциально опасной для них среде? Как во Вселенной зарождается, поддерживается и уничтожается жизнь? — именно на эти и множество других вопросов астробиологи пытаются найти научный ответ.

Астробиология: что за наука, что изучает, как стать астробиологом Астробиология: что за наука, что изучает, как стать астробиологом

День в лаборатории астробиолога

Основной процент представителей этой науки работает в NASA, реже — в учебных заведениях. Одним из таких является Астробиологический институт NASA (NAI). На его базе работает сразу несколько университетов, а также отдельных команд.

Команда Аризонского государственного университета, например, занимается изучением элементов, которые представляют собой основные строительные блоки жизни на Земле: железо, азот, фосфор, углерод.

На основании этих экспериментов они могут определить вероятность существования планет, пригодных для жизни в конкретной звездной системе.

Читайте также:  Как выбрать наполнитель для кошачьего туалета (55 фото): гелевый для лотка, минеральный, какой самый лучший в россии, какие виды, как использовать гранулы

  Белостома: Переварит тебя изнутри, а ты и не заметишь

Астробиология: что за наука, что изучает, как стать астробиологом
Астробиология: что за наука, что изучает, как стать астробиологом

  Как живет в природе красная панда?

Как стать астробиологом?

Количество учебных заведений, где выпускают дипломированных астробиологов, можно сосчитать на пальцах, настолько их мало. Но несколько все же есть. Среди них — University Of Washington и The Pennsylvania State University.

Кроме того, найти вакансию астробиолога — это что-то из ряда фантастики.

Лучше присоединиться к уже существующей команде астробиологов, там можно понаблюдать за этой наукой с ее практической части, разобраться в принципах работы, а также понять, частью какого исследования вы хотите стать.

Проще всего подойти к изучение астробиологии через тесно связанные с ней научные дисциплины, например, астрофизику, химию и микробиологию.

Астробиология: что за наука, что изучает, как стать астробиологом

В настоящее время по-прежнему нет научных доказательств существования жизни за пределами нашей планеты. Однако, возможно, уже следующее поколение астробиологов сможет ответить на самые заветные вопросы, волнующие все человечество.

Внимание, только СЕГОДНЯ!

Источник: https://4lapki.com/2019/07/astrobiologija

Как работают астробиологи?

Не так давно космический аппарат MAVEN добрался до Марса, и NASA готовится собирать данные, которые могут раскрыть атмосферную историю Красной планеты.

По достижении орбиты 21 сентября 2014 года MAVEN и его команда начали изучать то, как и когда деградировала атмосфера Марса, а также пытаться выяснить, куда и как исчезла жидкая вода на планете.

Нам крайне важно узнать, как именно Марс оказался неспособным поддерживать жизнь.

Астробиология: что за наука, что изучает, как стать астробиологом

Орбитальный аппарат MAVEN — всего лишь одна из многих миссий, в которых астробиологи играют крайне важную роль. NASA определяет астробиологию как «изучение происхождения, эволюции, распределения и будущего жизни во Вселенной». Это поле занимает крайне большую площадь в работе агентства. Тем не менее астробиологи — весьма редкий вид.

Астробиология состоялась как наука всего несколько десятилетий назад. Не то чтобы это новое понятие — NASA занимается поисками возможной внеземной жизни с 1960-х годов — просто тогда это была «экзобиология». Институт SETI, который также занимается поисками внеземного разума, начал работать примерно в середине 60-х. Все равно тогда это смотрелось как-то странно.

Сегодня же астробиология — широко распространенная дисциплина. Марсианские орбитальные аппараты и марсоходы, спутниковые эксперименты по размещению микроорганизмов в космосе, поиск потенциально обитаемых планет — всем этим занимаются астробиологи в современном мире.

Широко распространенная не означает вездесущая, стоит отметить. Астробиология — весьма сложная область науки, в которую сложно попасть. Как правило, в университетах этому не учат. Докторов в этой науке мало, научных степеней нет. Поиск внеземной жизни, как правило, производится силами не астробиологов, а команд, в которых затесались биологи, геологи, химики, астрономы, физики и другие.

Поскольку NASA все больше привлекает внимание к астробиологическому аспекту своей работы, интерес к этой области растет. Начинающих ученых привлекает то, что космическая биология — это что-то из разряда фантастики.

Одиноки ли мы?

Астробиология: что за наука, что изучает, как стать астробиологом

Другими словами, астробиология не занимается поисками инопланетян (хотя это было бы круто), а просто ищет улики связи жизни и Вселенной. В каких условиях Вселенная создает, поддерживает и уничтожает жизнь? Что делает одну планету потенциально обитаемой, а другую — нет? Может ли жизнь выжить в экстремальных планетарных условиях?

Или обращаемся к прошлому. Поддерживали ли жизнь другие планеты? Если да, то что случилось с жизнью? Может ли то же самое произойти с Землей? Сужаем поиск. Если существуют планеты с потенциальной жизнью, как их найти? Как определить? Что нам нужно для этого?

Поиск ответов ведется под миллионом разных углов, включая самые очевидные: астрономический, палеонтологический, астрофизический, биологический.

Астробиология исследует и проводит эксперименты в космосе, использует планетарные роверы, собирает данные с орбитальных аппаратов и мощнейших телескопов, чтобы заглянуть за пределы нашей Солнечной системы.

Все эти проекты нуждаются в поддержке космических агентств. Оттуда берутся деньги и технологии.

Чаще всего астробиологические исследования протекают на Земле, где жизнь уже созрела для исследований. Большинство команд, работающих в сфере астробиологии, включают членов из нескольких сфер науки, потому что у жизни нет одного термина для химии, физики, биологии и генетики. На нее влияет геологическая активность.

Она выживает в экстремальных условиях возле глубоководных гидротермальных источников. Биохимики, микробиологи и астрофизики объединяют усилия с океанологами и геологами, а также обращаются к инженерам-робототехникам. По своей сути, междисциплинарный характер астробиологии это один из самых интересных ее атрибутов.

День в астробиологической лаборатории

Астробиология: что за наука, что изучает, как стать астробиологом

Большинство астробиологов работают либо в NASA, либо в учебных заведениях, хотя частные фонды также поддерживают работу некоторых астробиологов. Вне зависимости от занятости, астробиология представляет собой маленький мир, в котором организации и команды ученых тесно связаны воедино, будь то источники финансирования, совместные попытки или организации вроде Астробиологического института NASA (NAI). Этот институт представляет собой совместную работу партнерских институтов или отдельных команд по всему миру в режиме онлайн. Одна из таких команд из Аризонского государственного университета изучает элементы, которые являются основными строительными блоками жизни на Земле: углерод, азот, фосфор, железо, а также соотношение доступности этих элементов и связи с водой. На основе этой работы аризонская команда создает компьютерную модель, которая помогает спрогнозировать, может ли конкретная звездная система содержать обитаемую планету.

Другие исследования проводятся в институте SETO. Планетолог Натали Каброль, к примеру, возглавляет команду ученых, изучающих самые высокие в мире вулканические озера. Ее работа включает погружение и свободное плавание на высоте 6000 метров с целью изучения того, как организмы могут выживать в экстремальных условиях.

В Институте Марса ученые создают палаточные городки в высоких широтах Арктики, на необитаемом острове Девон. Там они исследуют условия «полярной пустыни», которая в отдельных аспектах может быть крайне похожа на марсианскую.

Не все астробиологи работают в таких экстремальных условиях. Астроном SETI Дэн Вертхаймер провел десятилетия, анализируя данные массивных радиотелескопов в поисках сигналов за пределами Земли. Ничего не нашел. Но в 2014 году заявил: «Возможно, мы в нескольких годах от обнаружения жизни за пределами Земли».

Вертхаймер также учредил систему [email protected], которая позволяет владельцам компьютеров использовать их вычислительную мощь для прочесывания больших массивов данных телескопов.

Ясно одно: карьера астробиолога начинается совершенно в другой научной дисциплине.

Как стать астробиологом?

Едва ли каждый университет сможет выдать ученую степень по астробиологии, но несколько все же есть, например, Penn State и Вашингтонский университет. Также вы не найдете вакансий с тегом «астробиолог» на сайтах поиска работы.

Путь в астробиологи может быть сложным. Есть несколько факторов, которые следует учитывать: на каких исследованиях астробиологии вы хотите сосредоточиться и какое научное направление вам больше по душе?

Хотя почти любая научная дисциплина может пересекаться с астробиологией, проще всего добраться к ней через тесно связанные области: астрофизику, астрономию, микробиологию или аналитическую химию.

Второй вопрос: какое из астробиологических исследований вы хотите продолжить? На этот вопрос сложно ответить на ранней стадии, но чем раньше, тем лучше. Лучше всего присоединиться к уже сложившейся команде астробиологов. Там вы изучите, как работают астробиологи, какие проекты ведут, а заодно узнаете, что интересует вас больше всего.

Если все пойдет по плану, вы сможете сделать карьеру в эксклюзивной сфере науке — а также попытаться ответить на один из самых серьезных вопросов человечества. Что такое жизнь? Как мы сюда попали? Одиноки ли мы в этой гигантской Вселенной?

На данный момент пока никто не нашел научно обоснованных доказательств внеземной жизни. Но кто знает? Возможно, следующее поколение астробиологов найдет микробов на Титане или расшифрует радиосигнал, отправленный нам разумной жизнью из далекой галактики.

Источник: https://Hi-News.ru/space/kak-rabotayut-astrobiologi.html

Астробиология

Есть ли жизнь за пределами Земли? На этот вопрос пытается ответить астробиология. Инопланетян мы пока не обнаружили, зато у нас есть длинный список мест, где потенциально может существовать жизнь.

Астробиология: что за наука, что изучает, как стать астробиологом

В Солнечной системе подобные земным организмы могли бы существовать также на Европе, спутнике Юпитера. Океан под ее ледяным панцирем могут населять питающиеся минералами микроорганизмы — вроде тех, что живут у гидротермальных скважин. Возможно, они были основой инопланетной пищевой цепочки

В 1958 г. было создано НАСА, и одной из задач организации стали поиски жизни за пределами Земли.

Оказалось, что найти свидетельства внеземной жизни чрезвычайно сложно, но ученым все же удалось изучить множество обстоятельств, помогающих поискам. Например, в 1977 г.

рядом с гидротермальными выходами на дне океана были обнаружены ранее неизвестные процветающие популяции микроорганизмов. Считалось, что жизнь в таких условиях немыслима.

Подобные находки в других экстремальных средах привели ученых к выводу, что жизнь все же может существовать за пределами Земли — например, под ледяной коркой океана на Европе, спутнике Юпитера.

Исследователи нашли в космосе все необходимые для жизни химические вещества. Аминокислоты, главные «кирпичики» всего живого, были обнаружены в образцах с кометы Вильда: в 2004 г. рядом с ней прошел космический аппарат НАСА «Стардаст».

Это означает, что необходимые «ингредиенты» есть везде: на планетах, спутниках и астероидах.

Внеземную жизнь, вернее всего, откроют наши космические телескопы и роботы, отправляющиеся в далекий космос. Астрономы руководствуются идеей о том, что жизнь есть там, где есть вода. Таким образом, потенциал есть и у Европы, и у Энцелада, спутника Сатурна, где были замечены фонтаны изо льда и воды.

Астробиологи ищут жизнь и на планетах, обращающихся вокруг далеких звезд, или экзопланетах. Некоторые из них каменисты и отдалены от своей звезды как раз на то расстояние, которое позволяет воде оставаться жидкой.

Ученым предстоит изучить атмосферу этих планет и поискать химические вещества, которые производят живые организмы. В 2021 г.

НАСА запустит космический телескоп имени Джеймса Уэбба, который сумеет определить химический состав инопланетной атмосферы.

Тихоходки, или водяные медведи, — это микроскопические животные-экстремофилы. Они могут выжить почти везде. В сентябре 2007 г. обезвоженных тихоходок взяли на орбиту, и они стали первыми известными животными, выжившими в космосе. Несмотря на то, что они находились в космическом вакууме в течение 10 дней, через полчаса после возвращения их в водную среду на Земле более 2/3 вернулись к жизни.

Астробиология: что за наука, что изучает, как стать астробиологом

Поделиться ссылкой

Источник: https://SiteKid.ru/biologiya/astrobiologiya.html

Наука астробиология. Поиски жизни. ч.2

Идея существования жизни на других планетах была очень популярной, но за исключением библейской истории не было объяснения того, как зародилась жизнь на Земле. Даже Чарльз Дарвин, как он сам утверждал, не понимал как именно примитивная жизнь стала сложной.

Альфред Рассел Уоллес, который по мнению многих ученых, в том числе и Дарвина, был первооткрывателем принципа естественного отбора, тоже изучал условия на других планетах с целью выяснить природу возникновения жизни, но так и не смог объяснить, как началась жизнь.

Читайте также:  Какого питомца подарить ребенку: список и сравнение

Дарвин размышлял в личном письме Расселу о возможных ингредиентах, необходимых для появления жизни и ее развития на ранней Земле. Русский ученый Александр Опарин писал о том, как именно вода и атмосфера на Земле повлияли на рождение жизни.

Опарин был биохимиком и проводил различные эксперименты для исследования того, как могут образовываться мембраны при смешивании изначальных химикатов, существовавших на ранней Земле. Проверки этих теорий происхождения жизни были затруднены, а также ограничены скудными знаниями о ранней земной атмосфере.

Знаменитый эксперимент Стэнли Миллера в 1950-х годах показал, что аминокислоты могут образовываться из неорганической материи в запечатанной колбе, имитирующей условия на молодой Земле. С тех пор многие лаборатории проводили эксперименты по пребиотической химии для производства различных аминокислот.

Но, хотя аминокислоты и необходимы для жизни, они непосредственно не указывают на ее наличие. Мы знаем что аминокислоты могут синтезироваться в безжизненной и стерильной окружающая среде, и они очень распространены в межзвездном пространстве.

Недостающую часть информации о том, как биология развилась из химии получить можно будет лишь имея лучшее понимание состава окружающей среды нашей планеты 4,6 миллиарда лет назад, в то время, когда на Земле появилась жизнь.

Опираясь лишь на теории, и не имея возможности использовать космические аппараты, биологи прошлых лет не могли и мечтать о тех возможностях, которые имеют современные ученые для оценки того, может ли существовать жизнь на других планетах, и того, как она может перемещаться с одной планеты на другую. Только с началом космической эры мы смогли проверить жизнестойкость микроорганизмов в открытом космосе.

Возникновение молекул, формирующих жизнь

Жизнь, которую мы знаем, вся без исключения основана на комплексе углеродных соединений, таких как белки и нуклеиновые кислоты (включая ДНК и РНК), а так же некоторых других органических молекулах.

Все они состоят из сотен или тысяч атомов упорядоченных определенным способом. Интересно, что 21 аминокислота найденная в живых организмах на Земле, демонстрируют левостороннюю хиральность (асимметрию).

При этом в физико-химических экспериментах Миллера правосторонние аминокислоты возникают просто в изобилии, но не встречаются в земных организмах.

Клетки, растения и животные собраны из одних и тех же молекулярных строительных блоков, и, по-видимому, эволюционировали очень длительное время от простейшего общего предка.

Шансы на появление жизни из неживого материала ошеломляют своей крайне малой вероятностью. Вероятно, конечный “продукт” стал результатом длительного процесса химической эволюции.

Как же все эти молекулы смогли образовать такой сложный, функциональный комплекс, способный к росту и размножению?

Возможно, это началось с молекул на основе углерода, образовавшихся в ядрах гигантских красных звезд, и впоследствии выброшенных в космос.

Процессы, которые создали жизнь из простых смесей белков и нуклеиновых кислот, все еще остаются загадкой, хотя мы знаем, что, например, ультрафиолетовое излучение оказывает значительное влияние на разрушение химических связей и является катализатором реакций в космическом пространстве и атмосферах планет.

Раскрытие этой тайны является ключевым элементом исследований в астробиологии. В ходе проводимых в открытом космосе экспериментов органические соединения подвергались различным воздействиям, которые можно найти в межзвездном пространстве, или даже в атмосферах небесных тел.

Это может однажды помочь ученым получить ключ к тому, где и как химические процессы превратились в биологические, а также помочь в поисках признаков существующей или существовавшей жизни на других планетах.

Биохимия и альтернативная биохимии

Определение того, что такое “жизнь”, как известно, сложно – а отслеживание
свидетельства прошлой активности жизни в окаменелостях может быть еще сложнее. Однако жизнь на Земле имеет один общий признак – живущим клеткам нужна энергия.

Жизнь на Земле нуждается в энергии

Некоторые организмы – автотрофы – производят пищу непосредственно из солнечного света. Другие, включая людей, гетеротрофны, что означает, что они ищут пищу в своей среде.

Передача информации

еще одно важное свойство жизни – это передача информации, например через ДНК.

Растворитель

все данные говорят о том, что растворителем, необходимым для проведения всех химических взаимодействий в биохимии является жидкая вода.

Радиационная защита

жизненные формы должны быть либо устойчивы к
радиации, либо защищены от нее для того чтобы нормально функционировать.

Общий набор элементов

вся жизнь, которую мы знаем, использует
один и тот же набор элементов – это углерод, водород, азот, кислород,
фосфор и сера. Наша биохимия, и все те живые существа, которые мы знаем, основаны на углероде. Углерод образует большие молекулы, имеющие связи, которые очень стабильны в присутствии воды и кислорода.

Органическая химия занимается соединениями углерода, которые следует рассматривать как маркер присутствия жизни. Однако в научной фантастике часто описывается жизнь, основанная на кремнии, поскольку кремний имеет химические свойства, похожие на свойства углерода.

Например, он способен образовывать стабильные соединения с другими известными ингредиентами жизни (углерод, азот, фосфор и кислород).

Растения и водоросли на Земле используют двуокись кремния для построения своих клеточных стенок, что предлагает что этот элемент может быть использован и другими формами жизни, по крайней мере для создания своих внешних структур.

Химические условия на других планетах, особенно на недавно обнаруженных экзопланетах могут предложить и другие факторы, которые будут более или менее благоприятны для кремниевой жизни. Хотя
многие в сообществе астробиологов по-прежнему считают, только что жидкая вода может быть растворителем для жизни, некоторые из ученых рассматривают возможность существования альтернативных растворителей

для других форм жизни. Среди возможных вариантов присутствуют серная кислота, аммиак, метан, этан и азот, которые позволяют подразумевать различный диапазон обитаемых зон на разных звездах.

Источник: https://alivespace.ru/astrobiologiya-poiski-zhizni-ch-2/

АСТРОБИОЛО́ГИЯ

Авторы: В. Г. Сурдин

АСТРОБИОЛО́ГИЯ (от астро… и биология), науч. дисциплина, изучающая происхождение и эволюцию жизни во Вселенной. А. основывается на достижениях биологии, химии, астрономии и космонавтики. Осн. задачи А.

– выяснение обстоятельств зарождения и пути развития жизни на Земле как космич. теле, определение граничных условий органич. жизни, поиск жизни на планетах Солнечной системы и планетах иных звёзд, исследование химической (предбиологич.) эволюции органич. вещества.

Одним из разделов А. является поиск внеземных цивилизаций.

Наиболее богатый эксперим. материал получен в связи с исследованиями происхождения жизни на Земле. В нач. 1920-х гг. А. И. Опарин выдвинул гипотезу о том, что в первичной бескислородной атмосфере Земли на поверхности планеты из простейших веществ могли формироваться сложные соединения, ставшие основой для развития жизни. Впервые это доказали опыты амер. учёного С.

 Миллера, который в 1953 имитировал в лабораторной установке первичную атмосферу из водорода, метана, аммиака и паров воды. Подвергая эту смесь действию электрич. разрядов, Миллер синтезировал в ней ряд органич. соединений, в т. ч. аминокислоты. Однако в подобных экспериментах не удалось продвинуться до синтеза самовоспроизводящихся структур.

Осталось много нерешённых проблем, связанных с переходом от сложных органич. веществ к простым живым организмам. Но большинство биологов считает, что таким путём постепенно могла образоваться биосфера Земли. Появление фотосинтезирующих бактерий изменило состав земной атмосферы: она стала приобретать окислительный характер.

Присутствие кислорода в составе атмосферы планеты является достаточным (хотя и не обязательным) признаком наличия на ней жизни.

Наряду с теорией зарождения жизни на Земле, обсуждается и гипотеза панспермии – переноса жизни с одних небесных тел на другие. Основания для неё даёт обнаружение органич. соединений в межзвёздной среде, в ядрах комет и метеоритах. Особенно интересны древнейшие метеориты – углистые хондриты, сформировавшиеся 4,6–4,4 млрд.

лет назад. В их веществе обнаружены сложные органические соединения вплоть до осн. элементов ДНК – пуриновых оснований – аденина и гуанина.

Это свидетельствует о том, что образование таких веществ может происходить ещё на допланетной стадии в первичной газово-пылевой туманности; в дальнейшем эти органические вещества могут входить в состав образующихся планет и при благоприятных условиях определять развитие на них жизни.

Вопрос о переносе живых организмов с планеты на планету пока не решён. На Земле найдены метеориты, прилетевшие, по-видимому, с Марса (SNC-метеориты: шерготтиты, наклиты, шассиньиты). Есть сообщения об обнаружении в «марсианском» метеорите ALH-84001, а также в некоторых углистых хондритах (Оргей, Ефремовка, Альенде, Мурчисон и др.

) окаменелостей, напоминающих примитивные формы жизни. Эти биоморфные образования микро- и нанометрового размеров похожи на минерализованные цианобактерии, присутствующие в древних толщах Земли, но полной уверенности в их идентичности нет.

Современные условия на большинстве объектов Солнечной системы исключают возможность наличия жизни. Наиболее привлекательными для её поиска остаются Марс, Европа (спутник Юпитера), Энцелад и Титан (спутники Сатурна).

Прямые поиски жизни, до сих пор проводившиеся лишь на Луне и Марсе, не дали положительных результатов, но исследования Марса в нач. 21 в., выявившие наличие воды, оставляют некоторую надежду. Попытки обнаружить жизнь на др. космич. телах с помощью автоматич.

аппаратов основываются на предположении, что она имеет ту же углеродную основу, что и на Земле. Возможность жизни на др. основе (аммиак, кремний) считается маловероятной.

При исследовании организмов, обитающих в экстремальных условиях (в вечной мерзлоте, геотермальных источниках, льдах Антарктиды, глубокозалегающих породах), уточняется диапазон условий, пригодных для органич. жизни, которая демонстрирует широкий диапазон возможностей и механизмов приспособления.

Особо экстремальные условия внешней среды выдерживают некоторые микроорганизмы. Одни из них способны жить в горячей (до 115 °C) воде, другие приспособились к низкой темп-ре (до –20 °C); мн.

бактерии размножаются в очень кислых или щелочных средах, в концентрированных растворах солей, в присутствии большого количества тяжёлых металлов и при очень высокой радиации. Некоторые микроорганизмы активно развиваются при низком давлении в верхних слоях атмосферы (до выс.

85 км), другие – при давлении воды в 1000 атм на дне океанских впадин. Практически полное высыхание и охлаждение до темп-ры 0,01 К (–273 °C) выдерживают споры и цисты микроорганизмов – бактерий, водорослей, грибов. Расширение возможных границ жизни особенно интересно в связи с открытием в сер. 1990-х гг.

первых внесолнечных планет (экзопланет). В основном это непригодные для жизни планеты-гиганты, хотя благоприятные условия не исключены на их спутниках. Но к концу 2015 среди тысяч надёжно обнаруженных экзопланет найдены уже десятки планет подобных Земле.

Астрофизич. исследования позволяют прогнозировать параметры т. н. зон возможной жизни вокруг звёзд. Необходимым для развития жизни считается наличие звезды умеренной массы с длительным периодом спокойной эволюции, а также планеты с полупрозрачной, но достаточно плотной атмосферой.

При этом планета должна двигаться по близкой к круговой орбите в определённом диапазоне расстояний от звезды, гарантирующем наличие на поверхности планеты жидкой воды (температура от 0 до 100 °С). Имеет значение возраст звезды, определяющий её химич.

состав, а также орбита звезды в Галактике, определяющая частоту пересечения ею спиральных рукавов, где условия для жизни считаются не столь благоприятными. Так выявляются наиболее перспективные места для поиска внеземной жизни.

Открытие экзопланет и исследования Марса в нач. 21 в. автоматич. зондами стимулировали появление исследовательских центров по А. в США, Франции, Великобритании, Испании, Австралии и др. странах.

См. так­же Эк­зо­био­ло­гия.

Источник: https://bigenc.ru/physics/text/4024457

Ссылка на основную публикацию