Exobiologia(gr exos=din afara; bios=viata; logia=stiinta), astrobiologia(ἄστρον, astron=stea, βίος, bios=viata, λογία, logia=stiinta) sau bioastronomia este ramura biologiei care studiaza originea, evolutia si distributia formelor de viata din afara planetei Pamant.Aceasta stiinta de granita se ocupa cu cautarea de locuri propice vietii in sistemul nostru solar(planeta Marte, unii dintre satelitii planetelor Jupiter si Saturn, etc) si in afara lui, cautarea de dovezi ale chimiei prebiotice si ale existentei vietii pe Marte si alte corpuri din sistemul nostru solar si din afara lui, cercetari in domeniul aparitiei si evolutiei vietii pe Pamant si studii referitoare la potentialul vietii de a se adapta la diverse conditii din univers.
Desi la inceput a fost considerata o pseudostiinta cu timpul astrobiologia a fost acceptata de lumea stiintifica si a devenit un domeniu de interes pentru cercetare.
Primul proiect NASA de astrobiologie a fost fondat in 1959 si programul NASA de astrobiologie a inceput in 1960.
Misiunile Viking catre Marte lansate in 1976 au inclus si trei experimente biologice care aveau scopul de a gasi posibile semne ale existentei vietii pe Marte.
Proiectul SETI
In 1971 NASA a pus bazele proiectului SETI(Search for Extra-Terrestrial Intelligence) care avea ca scop detectarea semnalelor radio emise de eventuale civilizatii extraterestre.Din pacate proiectul a fost un esec deoarece nici-un astfel de semnal nu a fost detectat pana acum.
Astrobiologia in secolul 21
In secolul 21 exista un numar din ce in ce mai mare de misiuni NASA si ESA care au ca scop descoperirea eventualelor forme de viata din afara planetei Pamant, misiuni cum ar fi Spirit si Opportunity, Mars Science Laboratory si Phoenix pe Marte si Cassini-Hugens pe Titan, satelitul planetei Saturn.
Programul Aurora
Primul atelier European de astrobiologie a avut loc in Italia in Mai 2001, cand s-au pus bazele programului Aurora, program care are ca scop explorarea sistemului nostru solar, in prima faza cu ajutorul robotilor si apoi cu echipaje umane .
Institutul de astrobiologie al NASA a fost fondat in 1998 si este unul dintre cele patru elemente ale programului NASA de astrobiologie celelalte componente ale acestui program fiind Programul de Exobiologie si Biologie Evolutionara, fondat in 1965, programul ASTID(Astrobiology Science and Technology Instrument Development ), fondat in 1998, si programul ASTEP(Astrobiology Science and Technology for Exploring Planets), fondat in 2001.
Elementele chimice esentiale pentru aparitia si dezvoltarea vietii pe o planeta
Carbonul
Oxigenul
Hidrogenul
Azotul
Sulful
Fosforul
Apa
Pe langa elementele de mai sus pentru ca viata sa poata exista mai este nevoie si de apa.Unde nu exista apa este imposibil sa existe forme de viata deoarece apa ete solventul in care au loc toate reactiile biochimice
Metan si apa pe Marte, dovezi ale existentei vietii pe planeta rosie
Pe Marte exista apa sub forma solida, mai ales in zonele polare.In 2008 Roverul Phoenix a gasit gheata sub solul martian.Se presupune ca in trecut a exista mai multa apa pe planeta rosie deoarece pe suprafata acesteia exista multe structuri formate de curgerea apei.
In luna ianuarie a acestui an o echipă formată din oameni ai NASA şi câţiva cercetători, au facut o descoperire ce indică faptul că viaţa ar putea fi prezentă pe Marte. Analizând atmosfera marţiană folosind două telescoape din Hawaii ce studiază în infraroşu lumina ce vine de la Marte, aceştia au detectat prezenţa metanului, ceea ce indică faptul că planeta este activă fie geologic, fie biologic. Tinând cont de faptul că metanul este descompus într-o mulţime de feluri în atmosfera lui Marte, această concentraţie mare de metan conduce la concluzia că există o sursă care îl produce şi îl eliberează continuu. Cercetătorii vor face studii ulterioare pentru a clarifica dacă este produs geologic, sau într-adevăr viaţa este prezentă pe Marte.
Este foarte probabil ca metanul de pe Marte sa fie sintetizat de niste arhee asemanatoare cu cele din rumenul bovinelor, deci este posibil ca pe Marte sa fi existat candva viata si inca sa mai existe sub forma de bacterii si arhee
Gheata in solul martian, imagine surprinsa de roverul Phoenix in 2008
Gheata in zona polara a planetei Marte
Distributia metanului pe suprafata planetei Marte
Alte elemente care ar putea sta la baza aparitiei formelor de viata
Siliciul
Amoniacul
Formele de viata pe baza de siliciu
Siliciul este considerat principala alternativa la carbon.Se preupune ca formele de viata pe baza de siliciu au o morfologie cristalina si sunt capabile sa rezite la temperaturi inalte, pe planete foarte apropiate de stelele lor
Formele de viata pe baza de amoniac
Se presupune ca exista si forme de viata bazate pe amoniac(in loc de apa), desi amoniacul are multe dezavantaje fata de apa
Genomul extraterestru
Desi pana in ziua de azi nu s-a studiat nici-un organism extraterestru in laborator se presupune ca cel putin caramizile de baza ale vietii din univers sunt aceleasi.Aminoacizii obtinuti in urma experimentelor prin care biochimistii au reprodus conditiile din era prebiotica si cei descoperiti in meteoriti sunt 10 dintre cei 20 de aminoacizi esentiali care intra in alcatuirea formelor de viata de pe pamant, ceea ce ar sugera ca acesti 10 aminoacizi ar putea intra in componenta tuturor formelor de viata din univers, viata fiind imposibila fara ei.
Se pare ca si nucleotidele si codul genetic sunt aceleasi in tot universul, diferentele constand doar in ordinea si numarul nucleotidelor si felul in care este organizat materialul genetic deoarece legile biologiei moleculare sunt universale
Teoria panspermiei
Potrivit acestei teorii, viaţa este eternă ca şi materia. Ea apare în acele locuri ale universului unde există condiţii adecvate. Termenul “panspermie” (din gr.“pan” – tot, pretutindeni, “spermio” - germene) a fost propus în antichitate de către filozoful grec Anaxagora. În secolul al XVIII-lea savantul francez G.Buffon vorbea despre circulaţia în spaţiu a “embrionilor de viaţă”. Teoria panspermiei a fost iniţiată în 1895 de S.Arhenius şi a fost susţinută pe parcursul timpurilor de mai mulţi savanţi. Această teorie include două ipoteze:
Ipoteza cosmozoilor (litopanspermiei), care susţine că germenii au fost transportaţi cu ajutorul meteoriţilor. În meteoriţii analizaţi (Orgueil, Kabe ş.a.) au fost descoperite hidrocarburi, acizi aromatici, acizi graşi, aminoacizi (17), hidraţi de carbon (monoza, glucoza), compuşi azotaţi ciclici (adenina, guanina). Unii savanţi (Ch.Lipman, M.Calvin) susţin că aceşti compuşi au o origine biogenă, pe când alţii (V.Vernadski, A.I.Oparin, J.Haldane) – abiogenă.
Ipoteza radiopanspermiei, care susţine că viaţa a apărut prin transformarea germenilor vieţii din corpurile cereşti dotate cu viaţă. F.Crick şi L.Orgel (1973) consideră că viaţa ar fi apărut pe o planetă mai veche care a beneficiat de condiţii favorabile, iar Pământul a fost “însămânţat cu forme vii elementare de către unele fiinţe inteligente”. În adeverirea acestei ipoteze se propune universalitatea codului genetic şi timpul relativ scurt între formarea Pământului şi apariţia bacteriilor şi cianobacteriilor.
La moment, însă, viaţa sub o formă oarecare nu a fost depistată în Univers în afara Pământului (cu toate că teoretic nu poate fi exclusă existenţa ei, deoarece Pământul alcătuieşte doar o mică parte din Univers şi, dacă a putut să apară viaţă pe această parte mică, de ce nu ar putea exista în alte părţi ale Universului?).
Studierea planetelor şi a sateliţilor lor a pus în evidenţă unele condiţii incompatibile cu viaţa (în înţelegerea noastră), cum ar fi temperaturile extreme (-170˚C - +700˚C), forţa de gravitaţie mică, radiaţia puternică etc. Mai favorabile ar fi condiţiile de pe Marte, care are o temperatură la ecuator de 27˚C, conţine oxizi de Fe (goethit), care reţin razele solare ultraviolete şi vaporii de apă.
Organismele procariote din afara planetei noastre
Viata in univers este totusi foarte raspandita sub forma de organisme procariote(bacterii, arhebacterii, etc).Exista bacterii anaerobe care pot rezista la temperaturi extreme si in conditiile din vidul interstelar putand astfel sa supravietuiasca pe meteoriti sau comete.
In univers exista foarte multe locuri unde exista doar microorganisme deoarece nu exista conditiile necesare pentru evolutie.Aceste microorganisme pot exista in comete, meteoriti, bucati de gheata si planete unde conditiile sunt prea aspre pentru ca organismele pluricelulare sa poata supravietui. Daca ajung pe o planeta unde exista conditii favorabile aceste microorganisme pot evolua in timp adaptandu-se la conditiile de pe acea planeta
Microorganisme in meteoritul ALH 84001
Microorganisme din meteoritul ALH 84001 gasit in Antarctica pe 24 Decembrie 1984, meteorit provenit cel mai probabil de pe planeta Marte din zona Eos Chasma din canionul Valles Marineris.
Bacterie din meteoritul Nakhla
Bacterie din meteoritul Nakhla, meteorit provenit tot de pe Marte
Plantele de pe alte planete
Plantele pot avea culori diferite pe alte planete. Astrobiologii cred ca plantele de pe o planeta de dimensiunile Terrei, orbitand in jurul unei stele mai stralucitoare decat Soarele, ar putea fi portocalii sau galbene, iar cele de pe planete ce se rotesc in jurul unor stele mai putin stralucitoare decat Soarele ar putea fi negre. Culoarea vegetatiei este importanta pentru astrobiologi, ei dorind sa afle ce trebuie sa caute pentru a descoperi viata in afara Sistemului Solar. Fotosintenza depinde de lumina rosie, cea mai abundenta pe suprafata Terrei, si de cea violet, cea mai plina de energie. Plantele absorb si lumina verde, dar nu atat de intens, motiv pentru care frunzele par vezi. Plantele extraterestre ar putea avea culori diferite, acestea putandu-si dezvolta pigmenti proprii pe baza nuantelor de lumina ce ajung la suprafata lor. (R.P.)
Spectrul luminii emise de soare(albastru), lumina care trece prin atmosfera(rosu inchis) si spectrele de absorbanta ale pigmetilor clorofilieni de pe Terra
Tipuri de stele si plantele adaptate la lumina acestora
Conform diagramei Hertzsprung-Russell realizata de doi astronomi in 1912 stelele se impart in mai multe subtipuri in functie de luminozitate si clasa spectrala.
In functie de tipul de stea plantele pot avea pigmenti fotosintetizatori diferiti ca o adaptare la tipul de lumina de planeta respectiva.
Unde exista o stea de tip K sau M plantele vor absorbi mai multa lumina rosie si infrarosie.
Stelele de tip A si F si cele de durata foarte scurta O si B emit mai mult ultraviolet si albastru.Datorita emisiei intense de UV atmosfera planetelor din aceste sisteme solare va un strat de ozon care va lasa sa treaca lumina albastra oprind ultravioletele.Ca raspuns la cantitatea mare de lumina albastra plantele vor fi rosii, portocalii sau galbene, absorbind o cantitate mai mare de lumina albastra si verde.
Piticele rosii(85% dintre stelele din galaxie, au masa intre 10 si 50% din masa soarelui) emit mai mult in spectrul infrarosiilor si mai putin pe benzile de albastru, favorizand aparitia unor plante cel mai probabil negre.
Vegetatie pe Marte?
Alte dovezi ale existentei Vietii pe Marte
Pe marte au fost descoperite piramide, si o serie de obiecte si constructii care nu par sa fie naturale, precum si scoici sau resturi vegetale
Zona Cydonia
In zona Cydonia de pe planeta Marte au fost descoperite un sfinx si mai multe piramide, probabil urme ale unei civilizatii martiene disparute
Piramida pentagonala “D&M” din zona Cydonia
Sfinxul de pe marte
Scoici pe Marte?
Ecuatia Drake-Sagan
Ecuatia Drake-Sagan a fost formulata de Dr. Frank Drake (profesor Emeritus de Astronomie si Astrofizica la Universitatea California - Santa Cruz) in anul 1960 incercand sa estimeze numarul de civilizatii extraterestre din galaxia noastra care ar putea intra in contact cu noi. Principalul scop a fost sa cuantifice indoielile asupra unor factori care determina numarul unor astfel de civilizatii extraterestre.
Valorile alese de Drake au fost:
R* = 10/an
fp = 0.5 (jumatate dintre stele au planete)
ne = 2 (o stea cu planete poate avea in jur de doua planete favorabile vietii)
fl = 1 (pe toate aceste planete poate sa apara viata)
fi = 0.01
fc = 0.01
L = 10,000 ani
Planetele extrasolare
Au fost descoperite peste 342 de planete extrasolare deja. Aceste planete pot fi detectate doar indirect.Atunci când acestea trec prin dreptul stelei lor, blochează o parte din lumina emisă de stea. Telescoapele detectează atunci o uşoară scădere periodică în intensitatea luminii primită de la stea, iar de aici se deduce existenţa planetei şi proprietăţi ale acesteia, precum masa şi raza orbitei. Majoritatea planetelor extrasolare descoperite pana acum sunt planete gazoase, foarte masive şi foarte aproapiate de steaua lor, planete care nu pot gazdui forme de viata.
Numarul de planete extrasolare descoperite din 1989 pana in 2009
Prima planeta extrasolara cu atmosfera a fost descoperita in 2001. Este vorba despre planeta HD 209458 numita si Osiris, o planeta cu o masa de 0,69 de ori mai mare decat cea a planetei Jupiter
Prima planeta extrasolara cu atmosfera a fost descoperita in 2001. Este vorba despre planeta HD 209458 numita si Osiris, o planeta cu o masa de 0,69 de ori mai mare decat cea a planetei Jupiter
Planeta Formahaut b
Planeta Formahaut b a fost descoperita in 2008 cu ajutorul telescopului Hubble. Planeta se afla la 1.72×1010 km distanta de steaua Formahaut si la 2.7×109 km de marginea discului de praf cosmic.Deoarece este o planeta gigant cu masa de aproape 3 ori mai mare decat a planetei jupiter, Formahaut b nu poate fi o planeta pe care exista forme de viata
Cea mai mica exoplaneta descoperita pana acum
Planeta GJ 436T a fost descoperita in Aprilie 2008 de niste astronomi spanioli si este cea mai mica exoplaneta descoperita pana acum.Planeta se afla in constelatia leului si face parte dintr-un sistem solar in care au mai fost descoperite cateva planete.Masa planetei este de 5 ori mai mare decat cea Pamantului si astronomii cred ca are o structura solida ca si planeta noastra
