Panspermia

Panspermia proponuje, aby organizmy , takie jak bakterie , wraz z ich DNA , mogły być transportowane środkami takimi jak komety przez przestrzeń kosmiczną na planety, w tym na Ziemię .

Panspermia (od starogreckiego πᾶν (pan) „wszystko” i σπέρμα (sperma) „nasienie”) to hipoteza , po raz pierwszy zaproponowana w V wieku p.n.e. przez greckiego filozofa Anaksagorasa , że ​​życie istnieje we wszechświecie , rozprowadzane przez kosmiczny pył , meteoroidy , asteroidy , komety i planetoidy , a także przez statki kosmiczne niosące niezamierzone zanieczyszczenie mikroorganizmami . Panspermia to skrajna teoria , która ma niewielkie poparcie wśród naukowców głównego nurtu. Krytycy twierdzą, że nie odpowiada na pytanie o pochodzenie życia , a jedynie umieszcza je na innym ciele niebieskim. Jest również krytykowany, ponieważ nie można go przetestować eksperymentalnie.

Panspermia proponuje (na przykład), że mikroskopijne formy życia , które mogą przetrwać wpływ kosmosu (takie jak ekstremofile ), mogą zostać uwięzione w gruzach wyrzuconych w kosmos po zderzeniach między planetami a małymi ciałami Układu Słonecznego , w których żyje. Badania panspermii koncentrują się nie na tym, jak zaczęło się życie, ale na metodach, które mogą rozprzestrzenić je we Wszechświecie.

Pseudo-panspermia (czasami nazywana miękką panspermią lub molekularną panspermią ) to dobrze potwierdzona hipoteza, według której wiele prebiotycznych organicznych elementów budulcowych życia powstało w kosmosie, zostało włączonych do mgławicy słonecznej, z której skondensowały się planety, a następnie… i w sposób ciągły — dystrybuowane na powierzchnie planet, na których następnie pojawiło się życie .

Historia

greckiego filozofa Anaksagorasa z V wieku pne . Panspermia zaczęła przybierać bardziej naukową formę dzięki propozycjom Jönsa Jacoba Berzeliusa (1834), Hermanna E. Richtera (1865), Kelvina (1871), Hermanna von Helmholtza (1879) i ostatecznie osiągając poziom szczegółowej hipotezy naukowej poprzez wysiłki szwedzkiego chemika Svante Arrheniusa (1903).

Fred Hoyle (1915–2001) i Chandra Wickramasinghe (ur. 1939) byli wpływowymi orędownikami panspermii. W 1974 roku wysunęli hipotezę, że część pyłu w przestrzeni międzygwiezdnej była w dużej mierze organiczna (zawierała węgiel), co później Wickramasinghe potwierdził. Hoyle i Wickramasinghe dalej twierdzili, że formy życia nadal wchodzą w ziemską atmosferę i mogą być odpowiedzialne za wybuchy epidemii, nowe choroby i nowość genetyczną niezbędną do makroewolucji .

Przegląd

Podstawowe wymagania

Panspermia wymaga:

1. że cząsteczki organiczne powstały w kosmosie (być może w celu przeniesienia na Ziemię)
2. że życie powstało z tych cząsteczek pozaziemskich
3. że to pozaziemskie życie zostało przetransportowane na Ziemię.

Tworzenie i dystrybucja cząsteczek organicznych z kosmosu nie budzi obecnie kontrowersji; jest znany jako pseudopanspermia. Istnienie życia pozaziemskiego jest niepotwierdzone, ale naukowo możliwe. Transport takiego życia na Ziemię jest uważany za pseudonaukę.

Międzygwiezdny lub międzyplanetarny

Wydaje się, że niektóre drobnoustroje są w stanie przetrwać procedury ochrony planetarnej stosowane w statkach kosmicznych w pomieszczeniach czystych , mające na celu zapobieganie przypadkowemu zanieczyszczeniu planety.

Można powiedzieć, że panspermia jest międzygwiezdna (między układami gwiezdnymi ) lub międzyplanetarna (między planetami w tym samym układzie gwiezdnym ).

Główne proponowane mechanizmy panspermii to radiopanspermia, napęd drobnoustrojów w przestrzeni pod wpływem ciśnienia promieniowania; litopanspermia, przenoszenie organizmów wewnątrz skał, chronionych przed środowiskiem kosmicznym; i kierował panspermią, celowo zarządzając zasianiem życia w układach planetarnych.

Sondy kosmiczne mogą być realnym mechanizmem transportowym międzyplanetarnego zapylenia krzyżowego w Układzie Słonecznym. Agencje kosmiczne wdrożyły ochrony planetarnej , aby zmniejszyć ryzyko zanieczyszczenia planety, ale mikroorganizmy, takie jak Tersicoccus phoenicis , mogą być odporne na czyszczenie zespołu statku kosmicznego .

Powstawanie i dystrybucja cząsteczek organicznych: Pseudo-panspermia

Główny artykuł: Pseudo-panspermia

Pseudo-panspermia to dobrze poparta hipoteza, że ​​wiele małych cząsteczek organicznych wykorzystywanych do życia pochodzi z kosmosu i zostało rozmieszczonych na powierzchniach planet . Następnie życie pojawiło się na Ziemi i być może na innych planetach w procesie abiogenezy . Dowody na pseudo-panspermię obejmują odkrycie związków organicznych, takich jak cukry, aminokwasy i zasady nukleinowe w meteorytach i innych ciałach pozaziemskich, oraz tworzenie podobnych związków w laboratorium w warunkach kosmicznych. Jako przykład zbadano prebiotyczny układ poliestrowy.

radiopanspermia

Hipoteza

W 1903 roku Svante Arrhenius zaproponował radiopanspermię, że mikroskopijne formy życia mogą rozprzestrzeniać się w kosmosie, napędzane ciśnieniem promieniowania gwiazd. Arrhenius argumentował, że cząstki o krytycznym rozmiarze poniżej 1,5 μm byłyby napędzane z dużą prędkością przez ciśnienie promieniowania Słońca. Ponieważ jednak jego skuteczność maleje wraz ze wzrostem rozmiaru cząstki, mechanizm ten dotyczy tylko bardzo małych cząstek, takich jak pojedyncze zarodniki bakterii.

Kontrargumenty

Główna krytyka radiopanspermii pochodziła od Iosifa Szkłowskiego i Carla Sagana , którzy wskazali dowody na śmiercionośne działanie promieniowania kosmicznego (promieniowanie UV i rentgenowskie ) w kosmosie. Niezależnie od dowodów Wallis i Wickramasinghe argumentowali w 2004 r., Że transport pojedynczych bakterii lub skupisk bakterii jest zdecydowanie ważniejszy niż litopanspermia pod względem liczby przenoszonych drobnoustrojów, a nawet odpowiada za śmiertelność niezabezpieczonych bakterii podczas transportu.

Dane zebrane podczas eksperymentów orbitalnych ERA , BIOPAN , EXOSTACK i EXPOSE wykazały, że izolowane zarodniki, w tym B. subtilis , były szybko zabijane, jeśli były wystawione na pełne środowisko kosmiczne przez zaledwie kilka sekund, ale jeśli były osłonięte przed promieniowaniem słonecznym UV , zarodniki były w stanie przetrwać w kosmosie do sześciu lat, gdy były osadzone w glinie lub proszku meteorytowym (sztuczne meteoryty). Dlatego zarodniki musiałyby być silnie chronione przed promieniowaniem UV: wystawienie niezabezpieczonego DNA na słoneczne promieniowanie UV i kosmiczne promieniowanie jonizujące rozbiłoby je na zasady składowe. Ponadto samo wystawienie DNA na działanie ultrawysokiej próżni kosmicznej wystarczy, aby spowodować uszkodzenie DNA, więc transport niezabezpieczonego DNA lub RNA podczas lotów międzyplanetarnych napędzany wyłącznie lekkim ciśnieniem jest niezwykle mało prawdopodobny.

Wykonalność innych środków transportu dla masywniejszych osłoniętych zarodników do zewnętrznych części Układu Słonecznego - na przykład poprzez wychwytywanie grawitacyjne przez komety - jest nieznana. Wymagane są skały o średnicy co najmniej 1 metra, aby skutecznie chronić odporne mikroorganizmy, takie jak zarodniki bakterii, przed galaktycznym promieniowaniem kosmicznym . Wyniki te wyraźnie zaprzeczają hipotezie radiopanspermii.

litopanspermia

Hipoteza

Litopanspermia , przenoszenie organizmów w skałach z jednej planety na drugą przez przestrzeń międzyplanetarną lub międzygwiezdną, na przykład w kometach lub asteroidach , pozostaje spekulacjami.

Wariantem byłoby podróżowanie organizmów między systemami gwiezdnymi na koczowniczych egzoplanetach lub egzoksiężycach.

Szacuje się, że podróż skał między gwiazdami w naszej galaktyce zajmuje miliony lat, czyli krócej niż miliardy lat ewolucji życia na Ziemi.

Chociaż nie ma dowodów na to, że litopanspermia wystąpiła w Układzie Słonecznym, różne etapy stały się podatne na testy eksperymentalne.

• Wyrzut planetarny - aby wystąpiła litopanspermia, mikroorganizmy muszą przetrwać wyrzucenie z powierzchni planety, co wiąże się z ekstremalnymi siłami przyspieszenia i wstrząsu z towarzyszącymi skokami temperatury. Hipotetyczne wartości ciśnień uderzeniowych, jakich doświadczają wyrzucane skały, są uzyskiwane dla meteorytów marsjańskich, co sugeruje ciśnienie uderzeniowe od około 5 do 55 GPa, przyspieszenie 3 Mm/s ² i szarpnięcie 6 Gm/s ³ oraz powstrząsowy wzrost temperatury o ok. 1 K do 1000 K. Wydaje się, że niektóre organizmy są w stanie przetrwać te warunki.

• Przetrwanie w tranzycie – Przeżywalność mikroorganizmów była szeroko badana zarówno w symulowanych obiektach, jak i na niskiej orbicie okołoziemskiej. Do eksperymentów narażenia wybrano dużą liczbę mikroorganizmów, zarówno drobnoustrojów przenoszonych przez człowieka (istotnych dla przyszłych misji załogowych), jak i ekstremofili (istotnych dla określenia fizjologicznych wymogów przetrwania w kosmosie).

• Wejście do atmosfery - aby sprawdzić, czy drobnoustroje na skałach lub w skałach mogą przetrwać wejście z dużą prędkością przez ziemską atmosferę. Testy mogłyby wykorzystywać rakiety sondujące i pojazdy orbitalne. Zarodniki B. subtilis zaszczepione na granicie kopuły dwukrotnie poddano tranzytowi atmosferycznemu z nadmierną prędkością przez wystrzelenie na wysokość około 120 km na dwustopniowej rakiecie Orion. Zarodniki przetrwały na bokach skały, ale nie na powierzchni skierowanej do przodu, która osiągnęła 145 ° C. Ponieważ organizmy fotosyntetyzujące muszą znajdować się blisko powierzchni skały, aby uzyskać wystarczającą energię świetlną, tranzyt atmosferyczny może działać przeciwko nim jak filtr, usuwając powierzchniowe warstwy skały. Chociaż sinice mogą przetrwać wysychające, mroźne warunki kosmiczne, eksperyment STONE wykazał, że nie mogą przetrwać wejścia w atmosferę. Małe organizmy niefotosyntetyzujące głęboko w skałach mogą przetrwać proces wyjścia i wejścia, w tym przetrwanie zderzenia .

Ukierunkowana panspermia

Główny artykuł: Skierowana panspermia

Hipoteza

Ukierunkowana panspermia byłaby celowym transportem mikroorganizmów w kosmosie, wysłanym na Ziemię, aby rozpocząć tu życie, lub wysłanym z Ziemi w celu zasiania życia w nowych systemach planetarnych przez wprowadzone gatunki mikroorganizmów na martwe planety. Laureat nagrody Nobla Francis Crick wraz z Leslie Orgelem zasugerowali, że życie mogło zostać celowo rozprzestrzenione przez zaawansowaną cywilizację pozaziemską, ale biorąc pod uwagę wczesny „ świat RNA ”, Crick zauważył później, że życie mogło powstać na Ziemi. astronoma Thomasa Golda zasugerował w 1960 r. hipotezę „kosmicznych śmieci”, zgodnie z którą życie na Ziemi mogło powstać przypadkowo ze stosu odpadów wyrzuconych na Ziemię dawno temu przez istoty pozaziemskie.

Kontrargumenty

Ukierunkowaną panspermię można teoretycznie wykazać, znajdując charakterystyczną wiadomość „sygnaturową”, która została celowo wszczepiona do genomu lub kodu genetycznego pierwszych mikroorganizmów przez naszego hipotetycznego przodka około 4 miliardów lat temu. Sugerowano, że bakteriofag φX174 może reprezentować taką wiadomość. Jednak nie ma znanego mechanizmu, który mógłby zapobiec przez mutację i dobór naturalny przez długi czas.

Oszustwa

Oddzielny fragment meteorytu Orgueil (przechowywany w szczelnym szklanym słoju od czasu jego odkrycia) został znaleziony w 1965 roku z osadzoną w nim kapsułką z nasionami, podczas gdy oryginalna szklista warstwa na zewnątrz pozostała nienaruszona. Pomimo ogromnego początkowego podniecenia, okazało się, że to ziarno europejskiej Juncaceae lub Rush, które zostało przyklejone do fragmentu i zakamuflowane pyłem węglowym . Zewnętrzna „warstwa fuzji” była w rzeczywistości klejem. Chociaż sprawca tej mistyfikacji jest nieznany, uważa się, że starali się wpłynąć na XIX-wieczną debatę na temat spontanicznego generowania — zamiast panspermii — poprzez wykazanie przemiany materii nieorganicznej w biologiczną.

Zobacz też

• Abiogeneza - naturalny proces, w wyniku którego życie powstaje z materii nieożywionej
• Astrobiologia – nauka zajmująca się życiem we wszechświecie
• Kryptobioza – Metaboliczny stan życia
• Lista mikroorganizmów testowanych w kosmosie
• Ochrona planetarna – Naczelna zasada misji kosmicznej

Dalsza lektura

•   Crick, Francis (1981), Życie, jego pochodzenie i natura , Simon & Schuster, ISBN 978-0708822357
•   Hoyle, Fred (1983), Inteligentny wszechświat , Londyn: Michael Joseph, ISBN 978-0718122980

Linki zewnętrzne

• Koks, Brian. „Czy mylimy się o życiu pozaziemskim?” . BBC Ideas, wideo zrealizowane przez Pomona Pictures, 29 listopada 2021 r.
• Loeb, Abraham. „Czy życie z Ziemi uciekło z Układu Słonecznego eony temu?” . Scientific American , 4 listopada 2019 r
• Loeb, Abraham. „Statek kosmiczny Noego”, Scientific American , 29 listopada 2020 r