Bioastronomia-woda-materia-org-w-us

ASTROBIOLOGIA
Wykład 4
EN, ASTROBIOLOGIA
2015-02-23
1
EWOLUCJA ZIEMI
EN, ASTROBIOLOGIA
2015-02-23
2
POWSTANIE UKŁADU SŁONECZNEGO
EN, ASTROBIOLOGIA
2015-02-23
3
EN, ASTROBIOLOGIA
2015-02-23
4
WIELKIE BOMBARDOWANIE
•
Czas trwania: 3.8 – 4.1 mld lat temu (~200 mln
lat);
•
Wynik: kratery księżycowe (~1700, d > 20 km);
•
Dowody:
•
Misje Apollo 15, 16, 17: próbki gruntu
księżycowego – większość skał w kraterach
krystalizowała się w wąskim przedziale
czasu; uderzenia komet i asteroid ~10km
średnicy; katastrofa księżycowa;
•
Meteoryty księżycowe (~nie starsze niż 3.9
mld lat, 2.5-3.9 mld lat)
•
Meteoryty z pasa asteroid (chondryty): wiek
większości to 3.4-4.1 mld lat, 4.5 mld lat;
prędkość uderzenia (>10 km/s; orbity,
nachylenia i ekscentryczności)
•
Struktura kraterów na Merkurym (rozkład
kraterów i rozmiary, wiek)
EN, ASTROBIOLOGIA
2015-02-23
5
WIELKIE BOMBARDOWANIE
EN, ASTROBIOLOGIA
2015-02-23
6
WIELKIE BOMBARDOWANIE
•
Przyczyny:
• Migracje gazowych olbrzymów (Model
Nicejski);
• Późne powstanie Urana i Neptuna; długi
czas formowania;
• Hipoteza piątej planety typu ziemskiego
(orbita zaburzona do pasa asteroid:
LHB; problem: ułożenie asteroid);
• Inne mechanizmy.
EN, ASTROBIOLOGIA
2015-02-23
7
MODEL NICEJSKI 1
•
Autorzy: Rodney Gomes, Hal Levison,
Alessandro Morbidelli, Kleomenis
Tsiganis – 2005, Nature;
•
Mechanizm:
• Po pozbyciu się gazu i pyłu z
układu cztery planety olbrzymy
miały inne orbity niż obecnie;
• początkowo orbity ~kołowe,
• Odległości od Słońca: ~5.5 i ~17
AU;
• Dalej: dysk skalistych i lodowych
planetozymali, 35 M Z, do
odległości 35 AU.
EN, ASTROBIOLOGIA
2015-02-23
8
MODEL NICEJSKI 1
•
Oddziaływanie grawitacyjne między
planetozymalami z zewnętrznej części
z planetami olbrzymami;
•
Zmiana orbit planetozymali;
rozpraszanie do centrum układu;
•
Wymiana momentu pędu, planety
przesuwają się na zewnątrz (ZZMM);
•
Planetozymale zaczynają oddziaływać
z Jowiszem: zmiana orbit na
eliptyczne lub wyrzucenie poza układ
– to powoduje, że Jowisz porusza się
do środka;
EN, ASTROBIOLOGIA
2015-02-23
9
MODEL NICEJSKI 1
•
Planetozymale zaczynają oddziaływać
z Jowiszem: zmiana orbit na
eliptyczne lub wyrzucenie poza układ
– to powoduje, że Jowisz porusza się
do środka;
•
Po wielu setkach milionów lat Jowisz i
Saturn: rezonans 1:2; rezonans
wzmacnia ekscentryczność,
destabilizuje cały układ słoneczny.
EN, ASTROBIOLOGIA
2015-02-23
10
MODEL NICEJSKI 1
•
EN, ASTROBIOLOGIA
Ustawienie planet szybko
się zmienia; Jowisz
wypycha Saturna na
zewnątrz;
2015-02-23
11
MODEL NICEJSKI 1
•
Oddziaływania grawitacyjne między
Saturnem a Uranem i Neptunem,
•
Uran i Neptun: ekscentryczne orbity,
planetozymale z zewnętrznego dysku
rozpraszane – prawie cały dysk
rozproszony (99% masy; to wyjaśnia
dzisiejsze obserwacje);
•
Część planetozymali do wnętrza
układu – Wielkie Bombardowanie
(LHB)
•
Koniec: ustalenie orbit; w niektórych
modelach – zamiana orbit Urana z
Neptunem;
EN, ASTROBIOLOGIA
2015-02-23
12
MODEL NICEJSKI 2
•
Początek: planety olbrzymy w
rezonansie, np. J-S 3:2, S-U 3:2 U-N
4:3 (stabilne rezonanse);
•
Oddziaływanie z planetozymalami z
zewnętrznego pasa – planety migrują
do wewnątrz układu i zostają w
rezonansie;
•
Ekscentryczność orbit rośnie – zmiany
rezonansów; zaczyna się oddziaływanie
grawitacyjne między planetami;
podobnie jak model nicejski 1
EN, ASTROBIOLOGIA
2015-02-23
13
MODEL NICEJSKI 2
•
Model nicejski 1 i 2:
• MN1: wybór początkowych orbit –
niestabilności – czas LHB
• MN1: zależność: czas niestabilności –
położenie wewnętrznego pasa
planetozymali;
• MN2 – odpowiednie warunki
początkowe (struktura orbit planet
olbrzymów pod koniec fazy dysku);
• MN2 – uwzględnia interakcje
pomiędzy planetozymalami: brak
korelacji czas niestabilności –
wewnętrzny pas planetozymali;
EN, ASTROBIOLOGIA
J-S: 3:2; S-U 3:2 U-N 4:3
2015-02-23
14
MODEL HIPSTERSKI
•
Dodatkowa planeta olbrzym:
• Symulacje: warunki początkowe;
• 1 Problem MN: rezonanse nie dają
końcowych orbit planet olbrzymów
takich jak dzisiejsze;
• 2 Problem MN: przetrwanie planet
typu ziemskiego – wątpliwe
(niezależnie od rezonansu);
• Rozwiązanie: 5 planet olbrzymów
(dodatkowy lodowy olbrzym, masa
podobna do U lub N) –
statystycznie najlepsze wyniki;
dodatkowa planeta wyrzucona z
układu (J)
EN, ASTROBIOLOGIA
2015-02-23
15
ETA CORVI
•
Obserwacje IRAS: nadwyżka
promieniowania IR;
•
Dysk pyłowy, T = ~50-80 K, odległość
~150-180 AU; 60% masy Księżyca; do
100 AU: mało materii (wyczyszczony –
oddziaływanie planet w układzie –
rezonanse i migracje); powstanie:
oddziaływanie planetozymali na
zewnętrznych orbitach;
Eta Corvi; V = 4.30 mag; SpT: F2 V
M = 1.4Ms, R = 1.6 Rs;
Wiek: 30% wieku Słońca.
EN, ASTROBIOLOGIA
2015-02-23
16
ETA CORVI
•
Gorętszy dysk wewnętrzny: 3.5 AU:
•
Spitzer: H2O, związki organiczne; gorący
pył bogaty w węgiel w strefie habitacyjnej
układu;
•
Spitzer: związki organiczne typowo
kometarne
•
Najlepszy model powstania, budowy i
składu: Wielkie Bombardowanie.
Eta Corvi; V = 4.30 mag; SpT: F2 V
M = 1.4Ms, R = 1.6 Rs;
Wiek: 30% wieku Słońca.
EN, ASTROBIOLOGIA
2015-02-23
17
SKĄD SIĘ WZIĘŁA WODA
I ATMOSFERA ZIEMI
EN, ASTROBIOLOGIA
2015-02-23
18
SKĄD SIĘ WZIĘŁA WODA NA ZIEMI?
• Problem 1: woda:
• Pochodzenie wody;
• Pochodzenie
rozpuszczonych w niej
substancji;
• Problem 2: pochodzenie
basenów oceanicznych.
EN, ASTROBIOLOGIA
2015-02-23
19
POCHODZENIE WODY
1. Hipoteza geochemiczna – woda
pochodzi z magmy, która wydostaje
się na powierzchnię planety (zasoby
dysku protoplanetarnego);
• Ostatni etap krzepnięcia magmy,
skraplanie i wytrącanie z niej pary
wodnej;
• Magma: chondryt węglowy; 1520% wody;
• Wystarczy ocean magmy o
głębokości 50 km;
• Ile było wody? – problem – co się
stało z nadmiarem wody?
EN, ASTROBIOLOGIA
2015-02-23
20
POCHODZENIE WODY
2. Wodę na Ziemię mogły również
przynieść obiekty z zewnętrznego
Układu Słonecznego (komety i/lub
asteroidy), uderzające w naszą
planetę w czasie Wielkiego
Bombardowania.
Pytanie: skąd się wzięła woda w Układzie
Słonecznym?
EN, ASTROBIOLOGIA
2015-02-23
21
WODA STARSZA NIŻ SŁOŃCE?
•
Woda występuje obficie w Układzie Słonecznym;
•
Pochodzenie wody w Układzie Słonecznym i na Ziemi: podstawa do zrozumienia skąd się
wzięło życie na Ziemi i czy jest możliwe w innych układach;
•
Woda: H+H+O, D+D+O, H+D+O.
EN, ASTROBIOLOGIA
2015-02-23
22
WODA STARSZA NIŻ SŁOŃCE?
•
Woda w Układzie Słonecznym jest tam gdzie D/H jest wysoki; wynika to z procesów
chemicznych, które zachodziły w niskotemperaturowym środowisku (+promieniowanie
kosmiczne (jonizujące));
•
Skład i ilość wody wynika ze składu gazu, pyłu i cząstek lodu wchodzących w skład
dysku protoplanetarnego; pytanie: gdzie powstał lód:
1. W ISM i chmurze molekularnej; przed powstaniem protosłońca; cząsteczki lodu
międzygwiazdowego: woda + związki organiczne: mogą być ważne w każdym
układzie planetarnym;
2. W mgławicy słonecznej i dysku protoplanetarnym; obfitość wody różna w układach;
EN, ASTROBIOLOGIA
2015-02-23
23
WODA STARSZA NIŻ SŁOŃCE?
Pomiary: D/H w Układzie Słonecznym i ISM
EN, ASTROBIOLOGIA
2015-02-23
24
WODA STARSZA NIŻ SŁOŃCE?
• Symulacje: woda bogata w
deuter nie może powstać lokalnie
w dysku protoplanetarnym, musi
pochodzić z ISM i OM
• Znaczący procent wody w
Układzie Słonecznym jest
starsza niż Słońce:
• Minimalni: 7% w ziemskich
oceanach, 14% w kometach;
• Maksymalnie: 50% i 60-100%
• Nature, wrzesień 2014.
EN, ASTROBIOLOGIA
2015-02-23
25
POCHODZENIE ATMOSFERY
•
Problem: obecny skład (tlen) i jak
doszło do jego ustalenia;
•
Atmosfera z mgławicy słonecznej
powinna mieć skład słoneczny;
EN, ASTROBIOLOGIA
2015-02-23
26
EWOLUCJA ATMOSFERY
1. Pierwotny skład mgławicy słonecznej (H, He, woda, metan, amoniak) – utracony (LHB,
wiatr słoneczny etc.);
2. Kolejny etap: azot, dwutlenek węgla, gazy obojętne – wulkany, LHB (asteroidy);
3. Kolejny etap: tlen.
EN, ASTROBIOLOGIA
2015-02-23
27
POCHODZENIE ATMOSFERY
•
Pierwotna atmosfera (wodór, metan,
amoniak, woda?) – wiatr słoneczny +
zniszczona podczas LHB;
•
Kolejny etap; skład atmosfery:
• azot (uwolniony z płaszcza Ziemi);
• siarka, wodór, para wodna (wulkany);
• dwutlenek węgla (dowód:
występowanie kwasu węglowy – było
wietrzenie; źródło: płaszcz Ziemi +
LHB);
• zawartość CO2: większa niż obecnie;
dowody: wapienie, węgiel kamienny,
ropa naftowa;
• Po LHB: oceany i atmosfera (N, CO 2,
H2O); brak tlenu.
EN, ASTROBIOLOGIA
2015-02-23
28
POCHODZENIE ATMOSFERY
Skąd się wziął tlen?
•
Tlen łatwo reaguje z innymi pierwiastkami
(więc raczej nie z płaszcza);
•
Do około 2 mld lat temu wietrzenie
zachodziło w atmosferze pozbawionej tlenu;
•
Brak tlenu umożliwia syntezę wielu
związków organicznych niezbędnych do
powstania życia;
•
Mechanizm wytwarzania tlenu: wydajny
(mamy tlen w oceanie, atmosferze, skały,
minerały);
•
Metabolizm eukariotów nie mógł się zacząć
bez odpowiedniej ilości tlenu (0.2 – 1%
dzisiejszej obfitości); początek ~2 mld lat
temu (dowody: skamieniałości); eukarioty –
wynik długiej, mniej wydajnej fotosyntezy
prokariotów.
EN, ASTROBIOLOGIA
2015-02-23
29
POCHODZENIE ATMOSFERY
Mechanizm 1: fotodysocjacja (fotoliza wody);
pod wpływem UV woda rozpada się na wodór
i tlen:
•
2𝐻2 𝑂 + 𝑈𝑉 → 2𝐻2 + 𝑂2 , ale H2 i O
szybko się łączą – chyba że usuniemy
jeden z nich;
•
𝐻2 𝑂 → 𝐻 + 𝑂𝐻; powstaje rodnik OH;
𝐶𝑂2 → 𝐶𝑂 + 𝑂; powstaje O;
𝑂 + 𝑂𝐻 → 𝑂2 + 𝐻
•
Wyższe warstwy atmosfery: H ulatnia
się, O się gromadzi – fotodysocjacja –
mln ton tlenu/rok (26 mld lat aby poziom
tlenu = dzisiejszej wartości);
•
Ograniczenie: wysoko w atmosferze
powstaje ozon O 3 – osłona przed
promieniowaniem UV – spowolnienie
fotodysocjacji;
EN, ASTROBIOLOGIA
2015-02-23
30
POCHODZENIE ATMOSFERY
Mechanizm 2: fotosynteza:
•
𝐶𝑂2 + 𝐻2 𝑂 +
𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎 𝑠ł𝑜𝑛𝑒𝑐𝑧𝑛𝑎 → 𝑂2 +
𝐶𝐻2 𝑂 (𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎 𝑜𝑟𝑔𝑎𝑛𝑖𝑐𝑧𝑛𝑎)
•
Fotosynteza: 20 mld ton/rok – (wymóg:
rośliny zielone);
•
Mechanizmy produkcji tlenu:
początkowo fotodysocjacja,
fotoliza; potem fotosynteza.
EN, ASTROBIOLOGIA
2015-02-23
31
POCHODZENIE ATMOSFERY
Pierwsze organizmy zdolne
do fotosyntezy tlenowej –
tlen – w wodzie i reakcje O,
Fe, C;
Wzrost tlenu w atmosferze:
gdy C w organizmach
żywych (inaczej: tlen reaguje
z metanem pod wpływem
UV; maleje ilość metanu i
zlodowacenia);
Powstaje warstwa ozonowa,
mniej UV; 0.2% tO w
atmosferze.
EN, ASTROBIOLOGIA
2015-02-23
32
POCHODZENIE ATMOSFERY
Katastrofa tlenowa: wymieranie
bakterii beztlenowych –
katastrofa ekologiczna – wielkie
wymieranie;
Hipoteza Medei
Hipoteza Gai
EN, ASTROBIOLOGIA
2015-02-23
33
SKĄD SIĘ WZIĘŁO ŻYCIE NA ZIEMI
EN, ASTROBIOLOGIA
2015-02-23
34
SKĄD SIĘ WZIĘŁO ŻYCIE NA ZIEMI?
•
Teoria 1 – abiogeneza (samorództwo) – organizmy żywe powstały w trakcie przemian
chemicznych zachodzących na Ziemi;
•
Teoria 2 – panspermia – komórki (lub materiał na komórki) dotarły na Ziemię z
kosmosu;
•
Teoria 3 – scenariusz pośredni: związki organiczne, lub bardziej skomplikowane
cząsteczki (enzymy) dotarły na Ziemię z kosmosu; życie rozwijało się na Ziemi i na innych
ciałach niebieskich.
EN, ASTROBIOLOGIA
2015-02-23
35
PANSPERMIA: PROBLEMY
Prawdopodobieństwo transportu materiału biologicznego z planet (księżyców) na Ziemię:
1. Wybicie z obiektu macierzystego;
2. Podróż (czas trwania + niebezpieczne promieniowanie);
3. Ściągnięcie przez pole grawitacyjne innej planety;
4. Przejście prze atmosferę;
5. Uderzenie w planetę.
EN, ASTROBIOLOGIA
2015-02-23
36
PANSPERMIA: PROBLEMY
Transport z jednego obiektu na inny:
•
Częste zjawisko w Układzie Słonecznym;
•
Najczęściej (najłatwiej) z zewnętrznych
do wewnętrznych części;
•
Ważna: masa celu – masywniejszy
obiekt łatwiej wychwytuje materiał z
kosmosu;
•
np. Mars – Ziemia (> 90%), Ziemia –
Mars (< 10%);
•
Materiał wybity z powierzchni Marsa na
Ziemię: ~1 tona/rok; różne orbity, różny
czas podróży (do wielu mln. lat);
•
1/10mln – podróż < rok.
EN, ASTROBIOLOGIA
2015-02-23
37
PANSPERMIA: PROBLEMY
Transport (problemy): wybicie z obiektu
macierzystego (obserwacje i
doświadczenia):
1. Są bakterie odporne na duże zmiany
prędkości i przyspieszeń;
2. Temperatura po zderzeniu – niższa od
niszczącej materiał biologiczny;
3. Powód: impakt wywołuje falę ciśnienia
– dochodzi do powierzchni jej faza
zmienia się o 180 stopni:
przypowierzchniowa warstwa skał –
zerowe ciśnienie; głębsze warstwy –
duże ciśnienie.
EN, ASTROBIOLOGIA
2015-02-23
38
PANSPERMIA: PROBLEMY
Transport (problemy): przejście przez atmosferę i lądowanie na Ziemi:
1. W górnych warstwach atmosfery drobne ziarna pyłu są spowalniane; brak silnego nagrzewania;
2. Większe meteoryty: ważne: kąt i prędkość wejścia w atmosferę, skład i rozmiary meteorytu –
rozgrzanie i odparowanie lub spowolnienie;
3. Spowalnianie: topi się powierzchnia; przelot – krótki, ciepło – do kilku mm – brak zagrożenia dla
ukrytych głębiej organizmów.
EN, ASTROBIOLOGIA
2015-02-23
39
METEORYTY MARSJAŃSKIE
•
Meteoryty kamienne, achondryty
•
Kwiecień 2014 – 132 meteoryty
marsjańskie
•
Pochodzenie – skład chemiczny,
izotopy, inkluzja gazów o składzie
odpowiadającym atmosferze Marsa.
NWA 7034
EN, ASTROBIOLOGIA
2015-02-23
40
METEORYTY MARSJAŃSKIE: ALH84001
ALH84001:
•
Znaleziony w 1984 r., Ziemia Wiktorii;
meteoryt z grupy SNC (shergottyty,
nakhlity, chassignity); waga: 1.93 kg.;
wybity z powierzchni Marsa ~15 mln.
lat temu; na powierzchnię Ziemi spadł
~13000 lat temu (szacowanie –
pomiary radiometryczne, aktywność
izotopów).
•
Ślady marsjańskich form życia (1996
rok, Science);
EN, ASTROBIOLOGIA
2015-02-23
41
METEORYTY MARSJAŃSKIE: ALH84001
ALH84001:
•
Badania skaningowym mikroskopem
elektronowym;
•
Struktury: ślady skamieniałości
podobnych do ziemskich bakterii;
średnica: 20-100 nm (podobnie jak
średnica nanobakterii);
•
Możliwość zanieczyszczenia przez
ziemskie mikroorganizmy;
•
Związki organiczne: aminokwasy, PAH
(pochodzenie ziemskie?, związki
organiczne niebiologicznego
pochodzenia?);
EN, ASTROBIOLOGIA
2015-02-23
42
METEORYTY MARSJAŃSKIE: ALH84001
EN, ASTROBIOLOGIA
•
ALH84001 – po 20 latach od pierwszej
publikacji: wciąż zagadka;
•
Pochodzenie struktur: pozostałości po
mikroorganizmach czy powstały bez
udziału organizmów żywych?
•
Najstarszy meteoryt marsjański; skała
powstała ~4 mld. lat temu na Marsie;
co działo się na Marsie w tym czasie?
•
Odkrycie: węglany (rozmiary 300
mikronów): 1% skały, takie struktury
powstają łatwo w obecności wody –
dowód na istnienie wody na Marsie;
wewnątrz: skamieniałości o
kontrowersyjnych kształtach; + związki
organiczne = ślady życia?
2015-02-23
43
METEORYTY MARSJAŃSKIE: ALH84001
•
Geologia + chemia: alternatywny sposób
powstania węglanów, związków
organicznych – bez udziału organizmów
żywych;
•
Struktury – bardzo małe – nanobakterie;
inne wyjaśnienie: powstały w trakcie
przygotowania próbek do badań
mikroskopem elektronowym;
•
Magnetyt: (Fe 3O4) – pospolity minerał;
większość powstaje w procesach
geologicznych (Fe lub Mg lub Cr);
magnetyt z ALH84001 – czysty
chemicznie (Fe)
EN, ASTROBIOLOGIA
2015-02-23
44
METEORYTY MARSJAŃSKIE: ALH84001
•
Czyste magnetyty: znane w biologii;
•
Bakterie magnetytyczne tworzą łańcuch
ziaren magnetytów (pomagają w orientacji
przy poszukiwaniu składników odżywczych –
kompas); najsilniejsze magnetyty tworzy Fe;
ziarna o podobnym rozmiarze;
•
Takie magnetyty znaleziona w ALH84001 –
pochodzenie: marsjańskie mikroby?
EN, ASTROBIOLOGIA
2015-02-23
45
METEORYTY MARSJAŃSKIE: ALH84001
•
Problemy:
•
Gdzie powstał magnetyt? (w skale: nie)
•
Pole magnetyczne Marsa musiało być
silniejsze niż obecnie;
•
Jest inne wyjaśnienie: geochemiczne (fala
uderzeniowa podgrzała węglan i
umożliwiła powstanie magnetytów) – ale
problemy: chłodzenie; nie udało się
stworzyć podobnych struktur w
laboratorium;
•
Geochemiczne wyjaśnienie – prostsze –
nie uwzględnia nieznanej marsjańskiej
biologii;
•
Natura jest nieskończenie skomplikowana

EN, ASTROBIOLOGIA
2015-02-23
46
METEORYTY MARSJAŃSKIE
•
Badanie własności magnetycznych meteorytów i uwięzionych gazów: ogrzanie do kilkuset
stopni C od momentu oderwania od Marsa;
•
Brak zmian wywołanych wysokim ciśnieniem fali uderzeniowej – uderzenie nie podgrzało ich
powyżej 100 stopni C;
•
Na takie zmiany temperatur odporne są prokarioty (jednokomórkowe organizmy, bez jądra
komórkowego – np. bakterie) i eukarioty (organizmy z wyróżnionym jądrem komórkowym);
•
Skały zawierające organizmy żywe nie są wyjałowione podczas przebywania w przestrzeni
międzyplanetarnej.
EN, ASTROBIOLOGIA
2015-02-23
47
PANSPERMIA: PROBLEMY
Podróż w przestrzeni międzyplanetarnej:
•
Próżnia;
•
Ekstremalne temperatury;
•
Promieniowanie, np. promieniowanie UV od Słońca (niszczy wiązania między atomami
węgla; przenika tylko na kilka mm);
EN, ASTROBIOLOGIA
2015-02-23
48
PANSPERMIA: PROBLEMY
Podróż w przestrzeni międzyplanetarnej:
•
Eksperyment: NASA, system długoczasowych
pomiarów naświetlania LDEF (Long Duration
Exposure Facility), 6 lat na orbicie
okołoziemskiej, próbki z osłonkami na UV lub
bez: temperatury od--200 do +100, próżnia;
•
Bakterie: Bacillus subtilis
•
Po powrocie na Ziemię: 80% reaktywowało
funkcje biologiczne:
•
Osłonka przed UV: cienka warstwa glinu;
•
Bez osłonki: przetrwało 1/10 tyś, szanse
przeżycia zwiększała obecność cukrów i soli;
EN, ASTROBIOLOGIA
2015-02-23
49
PANSPERMIA: PROBLEMY
Wynik eksperymentu:
•
Mikroorganizmy mogą łatwo osłonić
się przed UV;
•
Jeśli mikroorganizmy będą wewnątrz
ziarna pyłu – skuteczna ochrona przed
UV.
Niska orbita okołoziemska – obszar
chroniony przez pole magnetyczne Ziemi;
wpływ naładowanych cząstek na bakterie –
niezbadany.
EN, ASTROBIOLOGIA
2015-02-23
50
PANSPERMIA: PROBLEMY
•
Wysokoenergetyczne cząstki – główny
składnik promieniowania kosmicznego;
są też produkowane przez Słońce;
•
Promieniowanie wysokoenergetyczne i
promieniowanie gamma – destrukcyjny
wpływ na organizmy; trudne do
wyeliminowania;
•
Bezpieczna głębokość: ~1m (meteoryt
o średnicy 2 m); mało takich skał trafia
na inną planetę;
•
Ważne: odporność na promieniowanie,
krótki czas trwania podróży.
EN, ASTROBIOLOGIA
2015-02-23
51
PANSPERMIA: PROBLEMY
Bakterie z wysoką odpornością na
promieniowanie:
•
Bacillus subtilis
•
Deinococcus radiodurans (wewnątrz
reaktorów jądrowych), odporna na
promieniowanie, na brak wody; (formy
ochrony: naprawa DNA, grube ściany
komórkowe i in.)
•
Takie bakterie wewnątrz meteorytu:
przetrwają długą podróż
międzyplanetarną.
EN, ASTROBIOLOGIA
2015-02-23
52
PANSPERMIA: PODSUMOWANIE
Panspermia jest teoretycznie możliwa,
część hipotez sprawdzono już
doświadczalnie:
•
Meteoryty: materia podróżuje między
planetami;
•
Mikroorganizmy uwięzione w skale
wybitej z Marsa mogły by przeżyć
zarówno wyrzucenie w przestrzeń
kosmiczną jak i podróż przez
atmosferę Ziemi.
EN, ASTROBIOLOGIA
2015-02-23
53
PANSPERMIA: PODSUMOWANIE
Panspermia jest teoretycznie możliwa, ale:
•
Hipoteza trudna do udowodnienia obecnie: czy odporne na promieniowanie bakterie są z
innej planety? Dodatkowo: badamy współczesne organizmy;
•
Nie znamy prawdopodobieństwa istnienia w przeszłości lub obecnie życia na innej
planecie; czy na innej planecie wystąpiła abiogeneza? Jak długo mogła trwać?
•
Transport + adaptacja: na niezamieszkanej planecie? Na zamieszkanej planecie?
•
Pomocne: obserwacje (znamy tylko kilka procent bakterii zamieszkałych na Ziemi);
•
Pomocne: odkrycie życia na innym obiekcie; jeśli biochemia tego życia będzie podobna
do ziemskiej: problem panspermii pozostanie otwarty; biochemia różna? – brak
panspermii? – czy są takie organizmy na Ziemi?
EN, ASTROBIOLOGIA
2015-02-23
54
PANSPERMIA: PODSUMOWANIE:
•
Jak powstało (skąd się wzięło życie na Ziemi) – bardzo ważny problem;
•
Potwierdzenie występowania panspermii: życie łatwo się przemieszcza;
•
Niezależne organizmy żywe na Marsie (inna biochemia): abiogeneza może zachodzić w
dowolnym miejscu we Wszechświecie;
•
Porównanie organizmów: szersza definicja życia; prawa biologii: fundamentalne własności
przyrody.
EN, ASTROBIOLOGIA
2015-02-23
55
KONIEC
EN, ASTROBIOLOGIA
2015-02-23
56