الفلك

هل يمكن أن تنتقل أشكال الحياة بين الأرض والمريخ على نيازك؟

هل يمكن أن تنتقل أشكال الحياة بين الأرض والمريخ على نيازك؟

تم العثور على نيازك المريخ على الأرض ، ومن المحتمل أن تكون هناك نيازك أرضية تحطمت على سطح المريخ. إذا أخذت أي قطعة عشوائية من الصخور من سطح الأرض ، فمن المحتمل أن تكون هناك بعض الميكروبات عليها. يمكن لبعض الميكروبات من الأرض البقاء على قيد الحياة أثناء سفرها عبر الفضاء (انظر جزء Surveyor III الذي أعاده أبولو).

هل يمكن أن تنتهي أشكال الحياة أحادية الخلية على المريخ بعد أن تم نقلها بواسطة نيزك أرضي؟ هل من الممكن أن ينجو البعض من الرحلة إلى المريخ؟ ماذا عن جو المريخ؟


شيء غريب يحدث على كوكب الزهرة

بعد القمر ، كوكب الزهرة هو ألمع كائن في سماء الليل ، يلمع مثل الماس الصغير في الظلام. الكوكب مشع للغاية بسبب قربه من الأرض ، ولكن أيضًا لأنه يعكس معظم الضوء الذي يسقط عبر غلافه الجوي ، أكثر من أي عالم آخر في النظام الشمسي.

شيء غريب حقًا يحدث في تلك الغيوم.

كشف العلماء اليوم أنهم اكتشفوا آثار غاز في الغلاف الجوي لكوكب الزهرة لا ينبغي أن يكون هناك ، وفقًا لكل ما يعرفونه عن كوكب الزهرة. لقد أخذوا في الاعتبار العديد من التفسيرات لما يمكن أن ينتج الغاز ، المعروف باسم الفوسفين ، واستقروا على تفسير يسترشد بما يعرفونه عن كوكبنا. على الأرض ، يتم إنتاج الفوسفين - غاز سام - بواسطة الكائنات الحية الدقيقة.

أخبرتني كلارا سوزا سيلفا ، عالمة الفيزياء الفلكية الجزيئية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وأحد مؤلفي الدراسة الجديدة ، "بقدر ما قد يبدو الأمر مجنونًا ، فإن تفسيرنا الأكثر منطقية هو الحياة".

قبل أن يبدأ الجميع بالصراخ ، أحتاج إلى التأكيد على أن اكتشاف جزيئات الفوسفين في الغلاف الجوي لكوكب الزهرة لا يعني أن العلماء قد وجدوا دليلاً على وجود حياة فضائية. الاكتشاف هو مجرد دليل على ظاهرة لا يستطيع العلماء تفسيرها بعد. الفوسفين ممكن ان يكون تم إنشاؤها بواسطة شكل من أشكال الحياة ، أو يمكن أن تتشكل من خلال عملية كيميائية لم يسبق للعلماء رؤيتها من قبل.

في كلتا الحالتين ، أصبح كوكب الزهرة ، وهو عالم معروف بكونه حارًا وجحيمًا ، واحدًا من أكثر المناطق إثارة للاهتمام - والأقرب - في الكون للتحقيق في مسألة ما إذا كانت الحياة موجودة خارج الأرض. تتجه المركبة المتجولة التابعة لوكالة ناسا حاليًا إلى المريخ للبحث عن علامات الحياة ، لكن الروبوت مصمم للعثور على ميكروبات ميتة منذ فترة طويلة ، محفوظة في التربة الصدئة لمليارات السنين. يقدم اكتشاف الفوسفين إمكانية محيرة بأن الحياة قد تكون على كوكب الزهرة فى الحال. إذا تم تأكيد هذا الاكتشاف ، والذي سيتطلب على الأرجح إرسال مركبة فضائية ، فسنعلم لأول مرة في تاريخ البشرية أن النظام الشمسي له كوكبان توجد فيهما الحياة. بالمعنى الكوني ، لن نكون وحدنا بعد الآن.

في هذه اللحظة ، هناك مركبة فضائية واحدة تدور حول كوكب الزهرة ، ولا توجد مركبات على سطحها ، من شأنها أن تذوبها في غضون دقائق.* بدأت قصة هذا الاكتشاف على الأرض ، حيث قرأت جين جريفز ، عالمة الفلك في جامعة كارديف في ويلز ، أوراقًا علمية تفترض أنه إذا كنت عالم فلك فضائي ينظر إلى الأرض من بعيد ، يمكن أن يكون الفوسفين بصمة حيوية لكوكبنا. قررت اختبار الفكرة على كوكب الزهرة ، المتشابه في الحجم والكتلة ، باستخدام تلسكوب أرضي في هاواي لمراقبة الكوكب لبضع ساعات فقط ، تقريبًا لمجرد نزوة. قال لي جريفز: "لم أكن أتوقع حقًا أن نكتشف أي شيء".

وجدت بصمة الفوسفين ، وهو نمط مميز من الضوء ينبعث من الغاز من داخل غيوم الكوكب. التقطت الملاحظات من تلسكوب آخر ، في تشيلي ، نفس العلامة. بعد فترة وجيزة ، كان جريفز على اتصال مع سوزا سيلفا في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، التي أمضت حياتها المهنية في دراسة الفوسفين.

كوكب الزهرة معروف بأنه كوكب غير مضياف ، حيث تحوم درجات حرارة سطحه حول 860 درجة فهرنهايت (460 درجة مئوية). سافر عالياً في الغلاف الجوي ، حيث يكون الجو أكثر برودة ، وستجد درجات حرارة أكثر احتمالًا ، وحتى مريحة ، أقرب إلى ما نشعر به على الأرض. هذا هو المكان الذي اكتشفت فيه التلسكوبات توقيع الفوسفين. لكن الغلاف الجوي لكوكب الزهرة شديد الحموضة ، مع وجود سحب مكونة من قطرات من حمض الكبريتيك ، مما يؤدي إلى انكسار أي فوسفين سريعًا. لكي يبقى الغاز حوله ، يجب أن يجدد شيء ما الإمداد.

حتى الآن ، تم اكتشاف الفوسفين فقط في ثلاثة عوالم أخرى في النظام الشمسي. يوجد على الأرض في المستنقعات والمستنقعات وفي أمعاء بعض الحيوانات. على كوكب المشتري وزحل ، يتشكل الغاز داخل عواصف الكواكب العنيفة ، في ظل ظروف قاسية لا يعرف وجودها في أي مكان آخر. قلدت سوزا سيلفا والباحثون الآخرون عمليات مماثلة على كوكب الزهرة باستخدام المحاكاة الحاسوبية. لقد أرسلوا هزات من البرق تتجول عبر الغلاف الجوي والنيازك التي تحطمت عبر السحب. قاموا بمحاكاة تجريف القشرة ضد القشرة ، على الرغم من أن كوكب الزهرة لا يحتوي على الصفائح التكتونية ، لأنهم لا يستطيعون التفكير في أي شيء آخر يمكن أن ينتج طاقة كافية لإجبار الفوسفين على الوجود.

تمكن الباحثون من إنتاج الفوسفين في هذه السيناريوهات بكميات ضئيلة ، لا تكفي لاكتشافها من الأرض. وهذه هي الطريقة التي وجد بها سوزا سيلفا والفريق أنفسهم يفكرون بجدية في التفسير الذي يحتفظ به العلماء في أسفل القائمة لأنه عادةً ما يكون الأقل احتمالًا. كما يقول المثل ، تتطلب الادعاءات غير العادية أدلة غير عادية. قالت سوزا سيلفا: "أنا متشكك". "آمل أن يكون المجتمع العلمي بأكمله متشككًا تمامًا ، وأدعوهم للحضور وإثبات خطئي ، لأننا في نهاية خبرتنا."

يقول العديد من العلماء المتخصصين في كوكب الزهرة ، والذين لم يشاركوا في البحث الجديد ، إن النتائج مقنعة. مثل سوزا سيلفا ، فإنهم متشككون. يشير البعض إلى أنه بعد المزيد من الملاحظات ، يمكن أن يصبح توقيع الفوسفين علامة تجارية لجزيء آخر. علماء الفلك هم أول من يشك في البيانات التي تلمح إلى الحياة ، لكن هذه المرة ، بدا أنهم على استعداد للتفكير في هذا الاحتمال. تقول مارثا جيلمور ، عالمة جيولوجيا الكواكب في جامعة ويسليان ، التي اقترحت مهمة روبوتية لدراسة كوكب الزهرة بعمق: "هذا الاكتشاف يضع كوكب الزهرة الآن في عالم ربما يكون مأهولًا".

فكرة أن الحياة قد تعيش في غيوم كوكب الزهرة كانت تطفو في مجتمع علم الفلك منذ عقود. اكتشف كارل ساجان ، عالم الفلك الذي شاع شعار "الادعاءات غير العادية" ، المفهوم في ورقة بحثية عام 1967 ** مع عالم الفيزياء الحيوية هارولد موروويتز. قبل أن يصبح كوكب الزهرة فرنًا بحجم الكوكب ، كان عالمًا مائيًا ، مغطى بالمحيطات التي تدفقت لمليارات السنين ، وصالحة للسكن مثل بحار الأرض. مع تضخم الغلاف الجوي مع الغازات المسببة للاحتباس الحراري وتبخر الماء في الفضاء ، يمكن لأشكال الحياة على السطح ، التي أجبرت على التكيف ، أن تتسرب إلى السماء. إذا كانت الحياة موجودة بالفعل في الغلاف الجوي لكوكب الزهرة ، فقد تكون البقايا الأخيرة من المحيط الحيوي المدمر.

غالبًا ما تحلم سوزا-سيلفا بأحلام اليقظة حول شكل أشكال الحياة الجوية هذه. قالت: "إنه لأمر رائع أن تتخيل أي نوع من التعقيد يمكن أن ينشأ إذا لم تكن خائفًا من حامض الكبريتيك". يقول سوزا سيلفا إن أشكال الحياة على الزهرة سيكون لها وجود أكثر صعوبة إذا كانت تشبه الكائنات الحية الدقيقة الأرضية ، لأنها ستضطر إلى العمل بجد لاستخراج القليل جدًا من بخار الماء في الغلاف الجوي للبقاء على قيد الحياة.

يمكن التعرف عليها أم لا ، فربما تكون رائحة أي حياة على الزهرة كريهة. الفوسفين شديد السمية لدرجة أنه استخدم كعامل كيميائي في الحروب والجماعات الإرهابية. قالت سوزا سيلفا: "لقد تطورنا لنعتقد أن الأشياء السامة لها رائحة كريهة" ، مضيفة أن أي كائنات فينوسية قد تكون مجبرة على الشعور بنفس الطريقة. وقالت إن الحياة على كوكب الزهرة "كانت رائحتها مقززة [لنا] ، لكننا سنكون مقرفين لهم".

يعني وجود الفوسفين على كوكب الزهرة وأصوله الغامضة أن العلماء في جميع أنحاء العالم يجب أن يعيدوا فحص ما يعتقدون أنهم يعرفونه عن الكوكب الثاني من الشمس. يعزز الاكتشاف أيضًا الحجة لإرسال بعثات جديدة إلى كوكب الزهرة ، مثل المدارات لرسم خرائط لقمم السحابة ومسبار البالون لتسقط في الغلاف الجوي. "علينا أن نعود إلى هذا الجو ونكتشف ، ماذا يمكن أن يعني هذا؟" أخبرني جيم غارفين ، كبير العلماء في مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا ، والذي يقود مهمة مقترحة إلى كوكب الزهرة.

حتى مع وجود مركبة فضائية في الموقع ، قد لا يتم حل لغز الفوسفين بسهولة. لنأخذ الميثان ، وهو غاز آخر تنتجه ميكروبات صغيرة على الأرض. على مر السنين ، اكتشفت المركبات الفضائية والمركبات الفضائية الأخرى على سطح المريخ وجود غاز الميثان في الغلاف الجوي. لا تدوم جزيئات الميثان طويلًا في سماء المريخ ، وذلك بفضل إشعاع الشمس والتفاعل مع الغازات الأخرى. دفع هذا بعض العلماء إلى اقتراح وجود أشكال حياة منتجة للميثان. لكن التفاعلات الطبيعية المملة بين الصخور والماء يمكن أن تنتج الغاز أيضًا ، ويمكن أن تكون النتوءات عبارة عن نفث من الجزيئات ، تشكلت منذ مليارات السنين ، وتتصاعد من خلال شقوق جديدة في الأرض. اليوم ، لا يزال الميثان على سطح المريخ لغزا.

إذا وجد العلماء حياة على كوكب الزهرة ، فإن هذا الاكتشاف سيرسخ أفكارنا حول الكائنات خارج كوكب الأرض في واقع جديد. لفترة طويلة ، كان المرشحون الرئيسيون كائنات غامضة مخبأة في تربة المريخ أو كائنات صغيرة تسبح في المحيطات الجوفية على أقمار جليدية مثل أوروبا وإنسيلادوس. ربما حان الوقت لتخيل الحياة معلقة في سماء عالم قريب. ماذا لو وجد العلماء ، بعد سنوات من استكشاف الفضاء ، الحياة على كوكب الزهرة بدلاً من المريخ؟ قال لي جيلمور ضاحكًا: "سيكون شعب المريخ غاضبًا جدًا". "لا يهمني أين نجده. إذا وجدناها في الجوار ، فهذا أفضل ".

* ذكر هذا المقال في الأصل أنه لم تكن هناك مركبة فضائية تدور حول كوكب الزهرة منذ عام 1985 ، وأن مركبة فضائية يابانية تدور حاليًا حول الكوكب.

** ذكرت هذه المقالة في الأصل أن ورقة ساجان ومورويتز صدرت في عام 1963 ونشروها في عام 1967.


انه حي! يمكن أن تكون الميكروبات على الأرض المبكرة قد هزت الحياة عن طريق البرق

على الرغم من أن هذا لم يحدث تمامًا مثل ذلك المشهد الشهير حيث قام الدكتور فرانكشتاين بسحب الرافعة والوحشية التي ابتكرها أصبحت تعيش وتتنفس فجأة ، فإن كيفية ظهور بعض أشكال الحياة الأولى على الأرض كان أمرًا مثيرًا للإعجاب.

لم تكن الميكروبات البدائية تنطلق من أجزاء جثة هامدة مثل الشيء الذي كان فيكتور فرانكشتاين يحاول إحيائه في مختبره. ومع ذلك ، تشير الأبحاث الجديدة إلى أن ضربات البرق المكثفة والمتكررة على الأرض الوليدة قد تكون قد أطلقت الفوسفور المحاصر في الصخور. هذا خلق وحش. تفاعل الفوسفور مع العناصر والجزيئات الأخرى لتشكيل المواد العضوية التي تعتمد عليها الحياة ، من الدهون إلى النيوكليوزيدات والنيوكليوتيدات التي تشكل الحمض النووي الريبي النووي والحمض النووي الريبي. بدونها ، لن نكون أحياء - أو أوندد.

المزيد من العلوم

في مكان ما منذ حوالي 4 مليارات سنة ، كان البرق يضرب الأرض مليارات المرات كل عام مقارنة بمئات الملايين من المرات التي يضرب فيها الكوكب الآن.

"عندما اصطدم كوكب المريخ الكبير بالأرض مكونًا القمر ، أطلق أيضًا كمية كبيرة من الغازات من داخل الأرض. هذه الغازات ، بما في ذلك كمية كبيرة من ثاني أكسيد الكربون ، كانت ستحتجز في الغلاف الجوي للأرض ، مما يرفع معدلات البرق ، "حسب الباحث بنيامين هيس ، الذي قاد دراسة نُشرت مؤخرًا في اتصالات الطبيعة ، يقول لسيفي واير.

هناك نظريات متضاربة حول كيفية تكوين القمر ، ولكن الأكثر انتشارًا هو أنه انفصل عن شيء بحجم كوكب المريخ تقريبًا عندما اصطدم بوجهه بالأرض. ثاني أكسيد الكربون هو أحد غازات الدفيئة. كلما زاد ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي ، زادت الحرارة التي يحبسها. تؤدي درجات الحرارة المرتفعة في جميع أنحاء الكوكب إلى مزيد من العواصف الرعدية. السبب في أننا لا نرى الكثير اليوم هو أن صخور الكربونات تشكلت وأخذت الكثير من ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي ، لكنها كانت أقوى بكثير في الأيام الأولى من وجود الأرض لأن مثل هذه الكمية الهائلة من ثاني أكسيد الكربون قد تم إطلاقها للتو من أعماق الكوكب.

الفولجوريت ، الذي يحتوي على شريبيرسيت ، وهو مصنوع من الفوسفور الضروري للحياة على الأرض. الائتمان: بنيامين هيس

عندما تضرب العواصف الرعدية ، كذلك البرق. كان من الممكن أن تكون التوقعات مضطربة بشكل خاص بالنسبة للمناطق الاستوائية التي كانت موجودة بالفعل في المناطق الأكثر دفئًا من الكوكب. تسببت بعض الجزر الاستوائية التي كانت نشطة بركانيًا في حدوث المزيد من البرق لأن أعمدة الحمم البركانية الناتجة عن ثوران بركاني يمكن أن تولدها. يحزم البرق طاقة كافية لإذابة المعادن وتدمير الروابط الكيميائية التي تحافظ على تماسكها ، وهذه هي الطريقة التي يطلق بها الفوسفور من الصخور التي كان يتربص بها. عندما تبرد المعادن المنصهرة ، تشكل العناصر الموجودة داخلها معادن جديدة. كان الفوسفور أسهل بكثير في الارتباط بالحديد بعد ذلك.

عندما تم إطلاق الفوسفور والحديد من روابطهما السابقة وتوحيدهما ، قاموا بإنشاء schreibersite ، أو (Ni ، Fe) 3P ، والذي يوجد غالبًا في الصخور المعروفة باسم fulgurites (أعلاه). "يجب إذابة الفوسفور في الماء حتى يتمكن من تكوين الجزيئات اللازمة للحياة. إذا كان الفوسفور مرتبطًا بالفوسفات في المعادن ، فلا توجد طريقة لتكوين جزيئات مثل النيوكليوتيدات أو الدهون الفوسفورية ، "قال هيس. "ولكن إذا كان أحد المعادن ، مثل الشريبيرسيت ، يذوب بسهولة في الماء ، مكونًا جزيئات الفوسفات المائي المنشطة ، فمن الممكن حدوث تفاعلات عضوية. تم عرض الفوسفور المشتق من الشريبيرسيت في العمل التجريبي للتفاعل مع جزيئات النيوكليوزيد لتكوين النيوكليوتيدات ".

لا أحد يعرف بالضبط ما الذي هز الحياة إلى الوجود ، لكن النيوكليوتيدات التي خرجت من ارتباط الفسفور التفاعلي مع النيوكليوزيدات خلقت أجزاء من الشفرة الوراثية الموجودة في كل شيء يعيش على الأرض. سوف يرتبط الفوسفور أيضًا بجزيئات الدهون التي تشكل أغشية الخلية ، وهو الحاجز بين أحشاء الخلية ومحيطها الخارجي. تتحكم الدهون في البروتينات التي تتراكم أو تتناثر في أغشية الخلايا. إنهم قادرون على تهدئة الإشارات - تحويل أي نوع من الإشارات إلى إشارة كهربائية أو العكس. كما أنها تجعل تكاثر الخلايا ممكنًا.

الآن بعد أن اكتشف هيس وفريقه جزءًا مما كان يمكن أن يكون شرارة فجر الحياة ، فإنهم يريدون معرفة المزيد. "نحن نتطلع إلى جمع الفولجورات التي تشكلت على أنواع صخرية يُعتقد أنها كانت سائدة في بدايات الأرض ، مثل الصخور البازلتية من جزر المحيط مثل هاواي. من خلال دراسة حالة الفوسفور في الصخور البازلتية ، يجب أن نكون قادرين على تقديم المزيد من الدعم لفرضيتنا ، "قال.


يمكن للبكتيريا أن تنجو من السفر بين الأرض والمريخ عند تكوين الركام

أجريت تجربة التعرض البكتيري من عام 2015 إلى عام 2018 باستخدام منشأة مكشوفة تقع في الجزء الخارجي من كيبو ، الوحدة التجريبية اليابانية لمحطة الفضاء الدولية. الائتمان: JAXA / NASA

تخيل أشكال حياة مجهرية ، مثل البكتيريا ، تنتقل عبر الفضاء ، وتهبط على كوكب آخر. يمكن للبكتيريا التي تجد الظروف المناسبة لبقائها أن تتكاثر مرة أخرى ، مما يؤدي إلى نشوء الحياة في الجانب الآخر من الكون. تدعم هذه النظرية ، المسماة "panspermia" ، إمكانية انتقال الميكروبات بين الكواكب وتوزيع الحياة في الكون. هذه النظرية المثيرة للجدل منذ فترة طويلة ، تشير إلى أن البكتيريا ستنجو في الرحلة الطويلة في الفضاء الخارجي ، ومقاومة الفراغ في الفضاء ، وتقلبات درجات الحرارة ، والإشعاعات الفضائية.

"أصل الحياة على الأرض هو أكبر لغز للبشر. يمكن أن يكون للعلماء وجهات نظر مختلفة تمامًا حول هذا الموضوع. يعتقد البعض أن الحياة نادرة جدًا وتحدث مرة واحدة فقط في الكون ، بينما يعتقد البعض الآخر أن الحياة يمكن أن تحدث في كل كوكب مناسب. إذا كان البانسبيرميا ممكنًا ، فيجب أن توجد الحياة في كثير من الأحيان أكثر مما كنا نعتقد في السابق "، كما يقول الدكتور أكيهيكو ياماغيشي ، الأستاذ في جامعة طوكيو للصيدلة وعلوم الحياة والباحث الرئيسي في مهمة الفضاء تانبوبو.

في عام 2018 ، اختبر الدكتور ياماغيشي وفريقه وجود الميكروبات في الغلاف الجوي. باستخدام طائرة وبالونات علمية ، وجد الباحثون بكتيريا Deinococcal تطفو على ارتفاع 12 كم فوق الأرض. ولكن بينما يُعرف عن Deinococcus بتكوين مستعمرات كبيرة (أكبر من ملليمتر واحد بسهولة) ومقاومة للمخاطر البيئية مثل الأشعة فوق البنفسجية ، فهل يمكنها المقاومة لفترة كافية في الفضاء لدعم احتمالية انتشار البانسبيرميا؟

للإجابة على هذا السؤال ، اختبر الدكتور ياماغيشي وفريق تانبوبو بقاء البكتيريا المقاومة للإشعاع Deinococcus في الفضاء. الدراسة المنشورة الآن في الحدود في علم الأحياء الدقيقة، يوضح أن الركام السميك يمكن أن يوفر حماية كافية لبقاء البكتيريا خلال عدة سنوات في بيئة الفضاء القاسية.

أعد رائد الفضاء الياباني السيد يوجي وحدة تجربة التعريض ExHAM في محطة الفضاء الدولية. الائتمان: JAXA / NASA

توصل الدكتور ياماغيشي وفريقه إلى هذا الاستنتاج من خلال وضع مجاميع Deinococcus المجففة في لوحات عرض خارج محطة الفضاء الدولية (ISS). تم تعريض العينات ذات السماكات المختلفة لبيئة الفضاء لمدة عام أو عامين أو ثلاث سنوات ثم تم اختبارها من أجل بقائها على قيد الحياة.

بعد ثلاث سنوات ، وجد الباحثون أن جميع المجاميع التي يزيد ارتفاعها عن 0.5 ملم نجت جزئيًا من ظروف الفضاء. تشير الملاحظات إلى أنه بينما ماتت البكتيريا الموجودة على سطح الركام ، فقد خلقت طبقة واقية للبكتيريا تحتها لضمان بقاء المستعمرة. باستخدام بيانات البقاء على قيد الحياة عند التعرض لمدة عام وسنتين وثلاث سنوات ، قدر الباحثون أن الحبيبات التي يزيد سمكها عن 0.5 مم كانت ستعيش بين 15 و 45 عامًا على محطة الفضاء الدولية. سمح تصميم التجربة للباحث بالاستقراء والتنبؤ بأن مستعمرة يبلغ قطرها 1 مم يمكن أن تعيش لمدة تصل إلى 8 سنوات في ظروف الفضاء الخارجي.

محطة الفضاء الدولية. الائتمان: JAXA / NASA

"تشير النتائج إلى أن Deinococcus المقاوم للإشعاع يمكن أن يبقى على قيد الحياة أثناء السفر من الأرض إلى المريخ والعكس صحيح ، وهو عدة أشهر أو سنوات في أقصر مدار" ، كما يقول الدكتور ياماغيشي.


دليل على نظرية البانسبيرميا

تم التحقيق في البحث عن حياة خارج كوكب الأرض وإمكانية بقاء الكائنات الحية في بيئة الفضاء القاسية من خلال العديد من التجارب المدارية.

من عام 2008 إلى عام 2016 ، تعرضت عينات EXPOSE إلى الفضاء ثم أعيدت إلى الأرض من محطة الفضاء الدولية.

لقد نجا البعض ، حتى بعد 1.5 عام من تركيبه خارج محطة الفضاء الدولية - في حالة واحدة ، كانت 100 ٪ من الأبواغ البكتيرية الموضوعة في ظروف من نوع المريخ قابلة للحياة - لا تزال قادرة على الحياة ، بمعنى آخر.

نجا ربع بذور التبغ للتجربة لتُزرع كنباتات على الأرض.

تمثل نتائج EXPOSE أول دليل للبيانات على أن الحياة الأساسية في التجويف الحجري - الكائنات الحية التي تستعمر التجاويف في هياكل الصخور - يمكن أن تكون قوية بما يكفي للبقاء على قيد الحياة أثناء الحركة عبر الفضاء الخارجي.

هذا ذو أهمية رئيسية في نقاش البانسبيرميا وتوجهات أبحاث البيولوجيا الخارجية المستقبلية.

كما أنه ذو صلة مباشرة بتحليل عينات مهمة المريخ في المستقبل ، وتعقيم الحماية الكوكبية لمسبارات الهبوط والاستكشاف المستقبلي للبيئات المحتملة الحاملة للحياة عبر النظام الشمسي وما بعده.

بالإضافة إلى تجارب EXPOSE لمحطة الفضاء الدولية ، كان هناك BIOPAN على كبسولات فوتون الروسية و EXOSTACK على القمر الصناعي الأمريكي لمرفق التعرض طويل الأمد.

وقد أظهر ذلك أنه عند توفير الحماية الأساسية للجراثيم والأشنات وحتى الحيوانات الصغيرة المعروفة باسم بطيئات المشية يمكن أن تعيش لبضع سنوات في الفضاء.

من المعروف أن قطعة من مركبة الهبوط على سطح القمر Surveyor 3 التي تم شراؤها مرة أخرى إلى الأرض من قبل طاقم Apollo 12 في عام 1969 تم العثور عليها تحتوي على بكتيريا الأرض التي يبدو أنها نجت دون حماية لأكثر من عامين على السطح الخالي من الهواء.

يحيط الجدل حول ما إذا كانت هذه البكتيريا قد أتت من تلوث مختبري عند وصولها إلى الأرض ، لكن الإثارة التي تسببت بها أدت إلى مزيد من المخاوف بشأن التلوث المستقبلي بواسطة مسبار الهبوط إلى المريخ ووجهات مثل تيتان ويوروبا وإنسيلادوس.

أجرت منظمة أبحاث الفضاء الهندية (ISRO) بحثًا عن الكائنات الحية الدقيقة الفضائية على ارتفاعات الستراتوسفير عبر رحلات المنطاد بين عامي 2001 و 2006.

تم أخذ النتائج من قبل Wickramasinghe للإشارة إلى أن الخلايا الحية بين الكواكب كانت موجودة في عينات الهواء المأخوذة من أعلى من 41 كم ، وهو المستوى الذي لا يمكن فيه عادةً نقل الهواء من المستويات الدنيا من الغلاف الجوي.

ومع ذلك ، في عام 2010 ، اقترح أخذ عينات من الغلاف الجوي لوكالة ناسا قبل وبعد الأعاصير أن الحمل الحراري على نطاق واسع يمكن أن ينقل بكتيريا الأرض عالية جدًا إلى الروافد العليا للغلاف الجوي.


نيزك

النيازك عبارة عن كتل من الصخور أو الحديد تدور حول الشمس ، تمامًا كما تفعل الكواكب والكويكبات والمذنبات. النيازك ، وخاصة الجزيئات الصغيرة التي تسمى النيازك الدقيقة ، شائعة للغاية في جميع أنحاء النظام الشمسي. يدورون حول الشمس بين الكواكب الداخلية الصخرية ، وكذلك الكواكب الغازية العملاقة التي تشكل الكواكب الخارجية.

يسرد هذا شعارات البرامج أو شركاء NG Education الذين قدموا أو ساهموا في المحتوى على هذه الصفحة. مستوي بواسطة

النيازك عبارة عن كتل أو جزيئات من الصخور أو الحديد تدور حول الشمس ، تمامًا مثل الكواكب والكويكبات والمذنبات. بعض النيازك صخرية ، والبعض الآخر معدني أو مزيج من الصخور والمعادن. النيازك هي نفسها الكويكبات ، لكنها أصغر بكثير.

ترتبط النيازك أيضًا بالنيازك والنيازك. عندما تدخل النيازك الغلاف الجوي للأرض (أو كوكب آخر ، مثل المريخ) فإنها تأتي بسرعة عالية. يحترق الكثير ، وتسمى الكرات النارية أو "النجوم المتساقطة" النيازك.

أحيانًا ينجو نيزك من رحلة عبر الغلاف الجوي ويصطدم بالأرض. في هذه الحالة ، يطلق عليه نيزك.

النيازك شائعة في جميع أنحاء نظامنا الشمسي

النيازك ، وخاصة الجزيئات الصغيرة التي تسمى النيازك الدقيقة ، شائعة للغاية في جميع أنحاء النظام الشمسي. يدورون حول الشمس بين الكواكب الداخلية الصخرية ، بالإضافة إلى "عمالقة الغاز" التي تشكل الكواكب الخارجية. توجد النيازك حتى على حافة النظام الشمسي ، في مناطق تسمى حزام كويبر وسحابة أورت.

تنتقل النيازك المختلفة حول الشمس بسرعات مختلفة وفي مدارات مختلفة. تنتقل أسرع النيازك عبر النظام الشمسي بسرعة حوالي 42 كيلومترًا (26 ميلًا) في الثانية.

تتكون العديد من النيازك من اصطدام الكويكبات التي تدور حول الشمس بين مسارات المريخ والمشتري في منطقة تسمى حزام الكويكبات. عندما تصطدم الكويكبات ببعضها البعض ، فإنها تنتج حطامًا متفتتًا و mdashmeteoroids. يمكن لقوة اصطدام الكويكب أن ترمي الحطام النيزكي و mdas ومن ثم أحيانًا الكويكبات نفسها و mdashout من مدارها المعتاد. هذا يمكن أن يضع النيازك في مسار تصادم مع كوكب أو قمر.

ذيول المذنب المتربة تشمل النيازك والنيازك الدقيقة

النيازك الأخرى هي الحطام الذي تقذفه المذنبات أثناء سفرها عبر الفضاء. عندما يقترب مذنب من الشمس ، فإن "كرة الثلج القذرة" من الجليد عند نواة المذنب ، أو المركز ، تفرز الغاز والغبار. قد يحتوي الذيل المغبر على مئات أو حتى الآلاف من النيازك والنيازك الدقيقة. عادة ما تدور النيازك المنبعثة من مذنب معًا في تكوين يسمى تيار النيزك.

نسبة صغيرة جدًا من النيازك عبارة عن قطع صخرية تنفصل عن القمر والمريخ بعد تأثير الكويكبات أو النيازك الأخرى على أسطحها. من المحتمل أن تكون تأثيرات النيازك هي أكبر مساهم في "التجوية في الفضاء". تصف التجوية الفضائية العمليات التي تعمل على جسم فضائي ليس له جو جيد التهوية. الكويكبات ، أو العديد من الأقمار ، أو كواكب المريخ وعطارد هي أمثلة على هذه الأجسام الفضائية. تصطدم النيازك بهذه الأجسام. عندما يفعلون ذلك ، فإنهم يخلقون حفرًا ويرمون الغبار الفضائي (المزيد من النيازك) مرة أخرى في النظام الشمسي.

تتكون معظم النيازك من السيليكون والأكسجين (معادن تسمى السيليكات) ومعادن أثقل مثل النيكل والحديد. نيازك الحديد والنيكل والحديد ضخمة جدًا وكثيفة. النيازك الحجرية أخف وزنا وأكثر هشاشة.

تقييم الأثر

النيازك بشكل عام غير ضارة مثل أي جسم فضائي آخر. إنها بقع من الغبار تطفو حول الشمس. تراقب وكالات الفضاء مثل وكالة ناسا حركة النيازك لسببين: التأثير المحتمل مع المركبات الفضائية والتأثير المحتمل على الأرض.

التأثير المحتمل للمركبة الفضائية

حتى تأثير النيازك الدقيق يمكن أن يلحق الضرر بالمركبة الفضائية. يمكن أن تلحق الضرر بنوافذ المركبة الفضائية وأنظمة الحماية الحرارية (التي تتحكم في درجة الحرارة) والحاويات المضغوطة للمركبة الفضائية. هذا يمكن أن يعرض رواد الفضاء للخطر ، ويؤدي إلى خسارة أدوات علمية قيمة ، ويكلف ملايين الدولارات.

يجب على المهندسين إعداد وتجهيز المركبات الفضائية لتجنب أو تحمل تأثيرات النيازك. للقيام بذلك ، قاموا بتصنيف ثلاث "بيئات نيزكية" مختلفة: البيئة المتفرقة ، وبيئة الدش ، وبيئة القمر.

تصف البيئة المتقطعة تهديد النيازك التي أنشأتها الكويكبات أو المذنبات. يجب على المهندسين تحديد منطقة المركبة الفضائية الأكثر عرضة للنيازك المتفرقة ، وإعداد آليات حماية أقوى.

تصف بيئة الدش تهديد تيارات النيازك المرتبطة بالمذنبات التي تمر عبر مدار الأرض. على الأرض ، ترتبط حقول الحطام هذه بزخات النيازك. يجب أن يكون المهندسون قادرين على المناورة بالمركبة الفضائية من أجل إخراج أضعف مناطقها من مسار تيار النيزك.

تصف البيئة القمرية تهديد النيازك لرواد الفضاء أو المنشآت على القمر. لم يكن هناك رائد فضاء طويل الأمد على القمر. ومع ذلك ، فقد صمم المهندسون بدلات فضائية ومركبات وموائل يمكن أن تصمد أمام تأثيرات النيازك.

الغلاف الجوي للأرض يمكن أن يؤثر على النيازك

عندما يمر نيزك عبر الغلاف الجوي للأرض ، فإنه يسخن بسبب مقاومة الهواء المحيط به. تتسبب الحرارة في توهج الغازات حول النيزك بشكل مشرق. يُطلق على هذا النيزك المتوهج نيزك ، ويُطلق عليه أحيانًا اسم "شهاب". تتفكك معظم النيازك التي تدخل الغلاف الجوي للأرض أو تتفكك قبل أن تصل إلى الأرض. القطع التي تصطدم بسطح الأرض تسمى النيازك.

يمكن أن تصبح كل من النيازك والنيازك أخطارًا طبيعية على المجتمعات التي تؤثر عليها. قد تنفجر نيازك كبيرة جدًا تسمى bolides في الغلاف الجوي بقوة 500 كيلوطن من مادة تي إن تي. هذه الكرات النارية ، التي يطلق عليها غالبًا "الكرات النارية" ، وقد تسبب موجات الصدمة التي تنتجها حروقًا وحتى الموت. يمكن أن يؤدي ذلك أيضًا إلى إتلاف المباني والمحاصيل. التأثير الفعلي و mdash حيث يصطدم جزء من صخرة الفضاء فعليًا بالأرض ويمكن أن يكون أكثر كارثيًا. حدث ارتطام واحد منذ حوالي 65 مليون سنة ، على سبيل المثال ، أدى على الأرجح إلى انقراض الديناصورات وتقريباً كل أشكال الحياة الأخرى على الأرض.


هل المريخ لنا؟

في العام الماضي ، بعد حوالي شهر من انتشار الوباء ، توصلت إلى شيء مريح: رواية الخيال العلمي عام 1992 "المريخ الأحمر" لكيم ستانلي روبنسون. لقد قرأته لأول مرة عندما كنت مراهقًا ، وأعدت قراءته بضع مرات في أوائل العشرينات من عمري. جنبا إلى جنب مع تتابعيها ، "المريخ الأخضر" و "المريخ الأزرق" ، تتبع الرواية أول المستوطنين الذين وصلوا إلى الكوكب الأحمر. إنهم يؤسسون المدن ، ويبتعدون عن سيطرة الأرض ، ويحولون السطح القاحل إلى واحة حديقة ، وينشئون مجتمعًا جديدًا في غضون بضع مئات من السنين. على غلاف نسختي البالية ، أعلن آرثر سي كلارك أنها "أفضل رواية تمت كتابتها عن استعمار المريخ". في شبابي ، اعتبرت أنه سجل لما سيأتي.

لقد مر عقد من الزمن منذ آخر مرة قمت فيها بفتح الكتاب. في ذلك الوقت ، أصبحت صحفيًا متخصصًا في الفضاء ، ويغطي جوانبها العملية والجسدية والبيولوجية والنفسية والاجتماعية والسياسية والقانونية ، ظلت حبكة الرواية دائمًا معي ، في مكان ما في مؤخرة ذهني. إنها تدور حول سلسلة من الأسئلة حول ما نحن مدينون به لجارنا الكوكبي - حول ما يُسمح لنا بفعله بخصائصه الجيولوجية القديمة ، ولمصلحة من يجب أن نكون مستعدين لتعديلها. في مستقبل روبنسون ، تجادل أقلية ساخطين من المستوطنين بأن البشرية ليس لها الحق في تغيير مكان مهيب كان موجودًا بدوننا منذ مليارات السنين ، حيث يقومون بأعمال إرهابية بيئية لتقويض جهود استصلاح المريخ ، وفي النهاية ، ينجحون في الحفاظ على أجزاء من المريخ. برية. كنت أعتقد أنه من المعقول أن يهبط رأيهم إلى الهامش. لم أكن متأكدا من قراءة الرواية مرة أخرى.

قال لي روبنسون ، عبر الهاتف هذا الشتاء ، عندما سألته كيف سيأتي ليضع هذه المعضلة بالذات في مركز ثلاثية له: "بدا الأمر واضحًا بالنسبة لي". ناقش علماء الأخلاقيات البيئية منذ فترة طويلة كيف يجب أن نتعامل مع الأرض ، وتساءلوا عما إذا كان للعالم الطبيعي قيمة جوهرية. في عام 1990 ، كان أحد أصدقاء روبنسون أ ناسا طرح عالم الأحياء الفلكية وعالم الكواكب كريستوفر مكاي السؤال "هل للمريخ حقوق؟" في ورقة بنفس الاسم. في النهاية ، أجاب ماكاي بالنفي: خلص إلى أنه عندما نتحدث عن قيمة الطبيعة ، فإننا نفكر حقًا في قيمة الكائنات الحية. جادل ماكاي بأنه ما لم يكن الكوكب الأحمر حيًا ، فمن غير المرجح أن نمتد إليه نفس الاعتبارات البيئية التي نطبقها على الغلاف الحيوي على الأرض. قال روبنسون: "اعتقدت أن هذا قد يكون صحيحًا بالنسبة لكريس مكاي". "لكن الناس الذين يعيشون على المريخ سيطورون العاطفة تجاه المكان كما هو."

في فبراير، ناسا نجحت في هبوط مركبة روبوتية جديدة على سطح المريخ. المثابرة ، كما تُعرف السيارة ، ستدور حول منطقة تسمى Jezero Crater ، بحثًا عن علامات الحياة. ستجمع ما يصل إلى ثلاثين عينة بحجم أنبوب الاختبار من الصخور الحمراء والغبار ، وتخزينها حتى تتمكن مهمة مستقبلية من نقلها إلى مدار المريخ ، وفي النهاية ، العودة إلى الأرض. ليس لدي أي مخاوف أخلاقية حول المسارات التي ستضعها المثابرة ، ولا حول الدور الذي ستلعبه في الهروب مع القليل من المريخ. ولكن ، عند التفكير في وجود بشري في المستقبل على هذا الكوكب ، بدأت في القلق بشأن الأسئلة المطروحة في كتب روبنسون. إذا لم يكن هناك أحد يمنعنا من فعل ما نريد ، فماذا نفعل؟

يقدم استكشاف الفضاء مآزق أخلاقية حتى على الأرض. يريد علماء الفلك أحيانًا وضع التلسكوبات على أرض مقدسة. في المدار ، نبعثر القمامة. تناقش البلدان الآن ما إذا كان لدينا الحق في تعدين القمر أو الكويكبات ، وتسأل من الذي يجب أن يحق له استخدام مثل هذه الأماكن كمنزل ثان. تعمل وكالات الفضاء والمليارديرات في مجال التكنولوجيا على حل عدد لا يحصى من المشكلات التقنية المرتبطة بالسفر إلى العالم والبقاء بعيدًا عنه ، ولكن بمجرد أن يتم ذلك ، هناك مشكلة سلوكنا بعد أن نصل إلى هناك. يقترح النقاد أننا ، في الفضاء ، نخاطر بتكرار أخطاء الماضي الاستعماري ، حيث كان الاستكشاف غالبًا غطاءًا لاستغلال الكائنات والبيئات المحلية.

Advocates of space settlement have long borrowed from an old-fashioned version of the American mythos, which holds that conquering the untamed wilderness of the New World made us better and more democratic as we advanced westward. At least symbolically, space, the final frontier, is sometimes presented as a savage land in need of humanity’s beneficent influence. For a time, SpaceX, the private company run by Elon Musk, called its planned passenger vehicle the Mars Colonial Transporter. (In 2016, Musk announced that the vessel would be renamed, because it might end up travelling “well beyond Mars.”) In recent years, ناسا has shifted away from non-inclusive language—the agency now speaks of missions that are “crewed” rather than “manned”—but not everyone has followed suit. “We must remember that America has always been a frontier nation,” Donald Trump said, in his 2020 State of the Union address, while describing renewed ambitions to settle the moon. “Now we must embrace the next frontier: America’s Manifest Destiny in the stars.”

The problems with such rhetoric can be seen most clearly when speaking to those whose stories it disrespects. Hilding Neilson, a Canadian astronomer, greeted me over Zoom, from his beige Toronto living room, with a stoic expression. I asked his opinion about the people currently leading the charge on space exploration, and he paused to compose himself. “What I see . . . I’m trying to say this in a way that’s on the record,” he began. “What I see are organizations that view Mars in the same way that colonizers, pioneers, and settlers viewed the early West—that it was terra nullius, a land of opportunity for them, and that the land was free to take.”

Neilson, who studies the life cycles of stars, is Mi’kmaq the indigenous nation that he belongs to extends over parts of eastern Canada and northern Maine. It’s difficult to be sure, but it’s possible that he is the only First Nations faculty member in astronomy or physics in Canada. “It’s hard for scientists, especially in terms of astronomy and space exploration, to see themselves as anything but ethical,” he said. “There’s a whole system built around this idea of space exploration being ethical and pro-human, but it’s also one that doesn’t necessarily hear voices from non-Western perspectives.”

It is precisely in its interactions with Native communities that astronomy has acted most questionably. In the nineteen-nineties, the San Carlos Apache Tribal Council battled with officials over a plan to build the indelicately named Columbus telescope on Mt. Graham, in southern Arizona’s Sonoran Desert, the tribe’s traditional homeland in 2005, the Tohono O’odham Nation, also situated in southern Arizona, filed a lawsuit to contest construction of a proposed gamma-ray detector on the summit of nearby Kitt Peak, which they call Iolkam Du’ag and consider sacred. More recently, Native Hawaiians have objected to the placement of the Thirty Meter Telescope, or T.M.T., on Mauna Kea. Years ago, when I was fresh out of my undergraduate studies in astrophysics, I dismissed concerns about the T.M.T., seeing the matter as a contest between outdated religion and noble science. After speaking to members of the Kānaka Maoli, or Hawaiian people, I was able to see how academics were using established power structures to get what they wanted. Today, each of these mountains hosts multiple telescope domes.

Neilson is largely in favor of space exploration, and thinks ethically settling other places is possible. “But we have to be more inclusive of different perspectives, and to understand where our own mainstream perspectives come from,” he said. “It has to be about being part of Mars, as opposed to making Mars part of us.”

Those who advocate for human space exploration make a number of arguably unexamined assumptions. These include the idea that travelling to other worlds is inevitable, that the drive to explore is somehow in our genes, and that technological advancement is equivalent to moral progress. I have heard it said that we will learn to exist better on Earth using techniques developed for living on Mars. “That’s a really cute thought,” Chanda Prescod-Weinstein, a theoretical particle physicist and cosmologist at the University of New Hampshire, told me. “But figuring out how to settler-colonize the United States didn’t help us live in a more ethical global community.”

Video-chatting from her home office on the New Hampshire coast, Prescod-Weinstein told me a story about the seventeenth- and eighteenth-century French astronomers who travelled to the colony of Saint-Domingue, now part of Haiti. “Part of their mission was to figure out how to better measure distances, so ships could travel across the Atlantic faster—basically, so that it would be easier to move members of my family and enslave them,” she said. Tracing her ancestry back to both Barbados and Eastern Europe, Prescod-Weinstein is “a queer, Black, Jewish, agender woman,” and said that her second discipline has become “Black feminist science, technology, and society studies.” Two years ago, she was a panelist at “Decolonizing Mars,” an “unconference” at the Library of Congress.

I asked Prescod-Weinstein the question that I’d been contemplating: “Is Mars ours?” “Obviously, my answer to that is no,” she said, laughing. “Like, is the Earth ours? I’m sitting here looking at the trees on the land behind my house. I depend on that photosynthesis, the entire exchange of taking in carbon and making it easier for me to breathe. So does the Earth belong to me or the trees?” She worried about the disregard that humans can have for things that aren’t human in some indigenous societies, she said, land is considered a family member. “If we think about Mars as family, what do we want for our Mars family? I think we need to learn a different way of being in relation with each other.”

In speaking about why we might not want to destroy rock faces on Mars, many of the people I interviewed talked about living biospheres on Earth. But perhaps taking the regard that we’ve developed for natural things on our planet and extending it to places where there might not be life is too much of a stretch. “Rocks don’t have rights,” Robert Zubrin, an aerospace engineer and the founder of the Mars Society, which advocates settlement of the red planet, told me. “They don’t have the ability to do anything or desire to do anything. Michelangelo did not commit crimes against rocks by violating their right to be left alone in order to make statues.”

Zubrin appeared on my laptop screen sporting wispy gray hair and an avuncular energy—he’s the kind of person you can imagine arguing with over Thanksgiving dinner. The shelves of his Colorado office were crowded with books, piles of paper, and two hard hats. In November, in an essay for National Review, Zubrin argued against the “wokeists” who he believes are trying to halt space exploration. The essay centered on a submission to the Planetary Science and Astrobiology Decadal Survey—a once-in-ten-years affair in which scientists discuss their research priorities—titled “Ethical Exploration and the Role of Planetary Protection in Disrupting Colonial Practices.” The paper’s twelve co-authors and hundred and nine signatories, Prescod-Weinstein among them, encouraged scientists to think about how to “prevent capitalist extraction on other worlds, respect and preserve their environmental systems, and acknowledge the sovereignty and interconnectivity of all life.”


Eight-Legged Space Survivor Gives 'Panspermia' New Life

The revelation last week that tiny eight-legged animals survived exposure to the harsh environment of space on an Earth-orbiting mission is further support for the idea that simple life forms could travel between planets.

This idea, called panspermia, is not new. It holds that the seeds of life are everywhere, and that microbial life on Earth could have traveled here from Mars or even from another star system, and then evolved into the plethora of species seen today. In essence, we may all be Martians.

In various forms, the panspermia concept was discussed among scientists in the 1700s, again in the 1800s, and then notably when Sir Fed Hoyle and Chandra Wickramasinghe popularized it about 30 years ago. Mainstream scientists often dismissed the hypothesis, however, even into the 1990s.

But new life has been breathed into the idea in the past decade.

One big question that dogged panspermia for decades has been settled, most scientists agree: Could life endure a trip from one world to another?

One key breakthrough was a 2000 study that concluded a rock from Mars, found on Earth, remained cool enough during its violent ejection from the red planet and its fiery trip through our atmosphere 16 million years later to sustain life — were there any aboard.

And the incredible survival tale of the tiny tardigrades, also called water bears, is a dramatic reminder that life can survive space travel. The dot-sized invertebrate creatures endured 10 days of exposure, and upon return to Earth, scientists found that even some of those exposed to solar radiation had made it through. Though it had already been shown that single-celled organisms could survive space, tardigrades are eight-legged animals on a different branch of the tree of life than microbes.

"It is an exciting result that seems to support the idea that life forms could be exchanged between planets such as Earth and Mars," said David Morrison, an astrobiologist at NASA's Ames Research Center.

"Now we know that species from three very different organism groups — bacteria, lichens and invertebrate animals — are able to survive at least short periods under space vacuum and also under some restricted conditions of solar radiation," said K. Ingemar Jonsson, who led the tardigrade study out of Kristianstad University in Sweden. "And if protected from sunlight, all these groups could probably survive for several months, perhaps years, in space."

So to travel through space, it looks like a bug or small animal needs a rock for protection. Equally important, the creature needs a hospitable environment upon arrival.

Mars to Earth

Some scientists think life might have originated on Mars and then been transported to Earth in a meteorite kicked up by an asteroid impact.

"Mars had a stable crust 4.5 billion years ago, at a time when Earth was still in the throes of recovery from the moon-forming impact," said Jay Melosh of the Lunar and Planetary Lab at the University of Arizona. "So conditions on Mars were conducive to the origin of life long before those on Earth."

Melosh explains what might have happened next: "Once life began on Mars, the Late Heavy Bombardment [lots of big rocks crashed into Earth and Mars about 4 billion years ago] would have provided abundant means of transport for the Mars-Earth diaspora. Given Mars' current very hostile surface environment, I would not be surprised if it petered out later (maybe some life still persists in the subsurface, living off the chemical and energetic gleanings from Mars' still-active volcanism).

Melosh calls the scenario "an excellent bet."

But could the reverse be true? Might life have originated on Earth and been transported to Mars?

"Mars today is so hostile and lacking in food or liquid water on its surface that it is very unlikely that any such naturally transported living organisms could survive," Melosh said.

Researchers figure we've sent plenty of microbes to the moon and Mars, on spacecraft. But most don't think they stand much chance of surviving. Only below the surface of Mars, where an Earth organism would find protection from radiation and where there might be liquid water, is colonization a potentially serious risk, they say.

"As long as we operate on the surface of Mars, there is very little risk, since surface conditions there are so harsh," Morrison said. "Remember the issue is not simply survival, but ability to grow and reproduce."

Microbes that manage to stick to a spacecraft throughout a six-month voyage to Mars are very unlikely to get off the spacecraft once there, according to research done by Andrew Schuerger of the University of Florida. And if they do jump to the ground, Schuerger said, there are 13 different "biocidal factors" that spell almost certain death to the invading species. From DNA damage to sterilization, any surviving microbes would be unlikely to successfully reproduce.

Schuerger has tried multiple experiments to breed life among hardy creatures under Mars-like conditions. One major difference between Earth and Mars is the red planet's extremely thin atmosphere, about 1 percent as thick as ours.

"I have not been able to get any microorganisms to grow under the conditions of Mars' surface pressure," he said in a telephone interview. "I am skeptical that a microorganism can be displaced from a spacecraft, get into the surface of Mars, and grow."

Interstellar panspermia remains a highly unlikely proposition in the minds of most scientists.

Multiple studies have shown that the raw material of life are common around other stars, and in fact the very seeds of life known as amino acids could also be everywhere. Life, therefore, might be common around other stars, scientists say. But getting from one star to another is another matter altogether. It would take four years just to get from our solar system to the next nearest star . and that's if a rock was (impossibly) traveling at the speed of light.

"Star-to-star hops are so unlikely and take so long to complete that I very much doubt that panspermia has occurred by this mechanism, at least by natural agencies," Melosh said.

Even the "we're all Martians" idea remains a stretch for many researchers, who invoke Occam's razor (the simplest solution is often the best one).

"It's plausible that our early progenitors were transported here," Schuerger said, "but I think that's a complicated method. I think it's a lot easier to say life started on Earth and evolved on Earth."


Study: Early Mars Likely Had Energy Source for Underground Life

According to a new study published in the journal تقدم العلم, the Martian subsurface would have been the most habitable region for simple life forms on the planet, likely due to underground melting of thick ice sheets fueled by geothermal heat.

Ojha وآخرون. demonstrate that the geothermal heat would have played a key role in early Martian habitability and hydrology during the Noachian period. Image credit: M. Kornmesser / ESO / N. Risinger, skysurvey.org.

The Sun is a massive nuclear fusion reactor that generates energy by fusing hydrogen into helium.

Over time, our star has gradually brightened and warmed the surface of planets in the Solar System.

About 4 billion years ago, the Sun was much fainter so the climate of early Mars should have been freezing.

However, the Martian surface has many geological indicators (e.g. ancient riverbeds) and chemical indicators (e.g. water-related minerals) that suggest the planet had abundant liquid water during the Noachian period, about 4.1 billion to 3.7 billion years ago.

This apparent contradiction between the geological record and climate models is the faint young Sun paradox.

On rocky planets like Mars, Earth, Venus and Mercury, heat-producing elements like uranium, thorium and potassium generate heat via radioactive decay.

In such a scenario, liquid water can be generated through melting at the bottom of thick ice sheets, even if the Sun was fainter than now.

On Earth, for example, geothermal heat forms subglacial lakes in areas of the West Antarctic ice sheet, Greenland and the Canadian Arctic.

It’s likely that similar melting may help explain the presence of liquid water on cold, freezing Mars 4 billion years ago.

“Even if greenhouse gases like carbon dioxide and water vapor are pumped into the early Martian atmosphere in computer simulations, climate models still struggle to support a long-term warm and wet Mars,” said Dr. Lujendra Ojha, a researcher at Rutgers University-New Brunswick.

“We propose that the faint young Sun paradox may be reconciled, at least partly, if Mars had high geothermal heat in its past.”

Dr. Ojha and his colleagues from Dartmouth College, Louisiana State University and Planetary Science Institute examined various Mars datasets to see if heating via geothermal heat would have been possible in the Noachian period.

They showed that the conditions needed for subsurface melting would have been ubiquitous on ancient Mars.

Even if Mars had a warm and wet climate 4 billion years ago, with the loss of the magnetic field, atmospheric thinning and subsequent drop in global temperatures over time, liquid water may have been stable only at great depths.

Therefore, life, if it ever originated on Mars, may have followed liquid water to progressively greater depths.

“At such depths, life could have been sustained by hydrothermal (heating) activity and rock-water reactions,” Dr. Ojhasaid.

“So, the subsurface may represent the longest-lived habitable environment on Mars.”


Bacteria could survive the travel from Earth to Mars, and vice versa, when forming aggregates

The hypothesis called “panspermia” proposes an interplanetary transfer of life. Microbes inside shielding material such as rocks could be protected from UV-irradiation and survive during space travel as supported by the “lithopanspermia” theory. In this study, researchers show that even without rock shielding, aggregates of bacteria, if thick enough, could survive outer space conditions for several years, raising the new concept of “massapanspermia”.

Imagine microscopic life-forms, such as bacteria, transported through space, and landing on another planet. The bacteria finding suitable conditions for its survival could then start multiplying again, sparking life at the other side of the universe. This theory, called “panspermia”, support the possibility that microbes may migrate between planets and distribute life in the universe. Long controversial, this theory implies that bacteria would survive the long journey in outer space, resisting to space vacuum, temperature fluctuations, and space radiations.

“The origin of life on Earth is the biggest mystery of human beings. Scientists can have totally different points of view on the matter. Some think that life is very rare and happened only once in the Universe, while others think that life can happen on every suitable planet. If panspermia is possible, life must exist much more often than we previously thought” says Dr. Akihiko Yamagishi, researcher at Tokyo University of Pharmacy and Life Sciences and principal investigator of the space mission Tanpopo.

In 2018, Dr. Yamagishi and his team tested the presence of microbes in the atmosphere. Using an aircraft and scientific balloons, the researchers, found Deinococcal bacteria floating 12 km above the earth. But while Deinococcus are known to form large colonies (easily larger than one millimeter) and be resistant to environmental hazards like UV radiation, could they resist long enough in space to support the possibility of panspermia?

To answer this question, Dr. Yamagishi and the Tanpopo team, tested the survival of the radioresistant bacteria Deinococcus in space. The study, now published in Frontiers in Microbiology, shows that thick aggregates can provide sufficient protection for the survival of bacteria during several years in the harsh space environment.

DNA damage and survival time course of deinococcal cell pellets during three years of exposure to outer space
Read original article
► Download original article (pdf)

To come to this conclusion, Dr. Yamagishi and his team, placed dried Deinococcus aggregates in exposure panels outside of the International Space Station (ISS). The samples of different thicknesses were exposed to space environment for one, two, or three years and then tested for their survival.

After three years, the researchers found that all aggregates superior to 0.5 mm partially survived to space conditions. Observations suggest that while the bacteria at the surface of the aggregate died, it created a protective layer for the bacteria beneath ensuring the survival of the colony. Using the survival data at one, two, and three years of exposure, the researchers estimated that a pellet thicker than 0.5 mm would have survived between 15 and 45 years on the ISS. The design of the experiment allowed the researcher to extrapolate and predict that a colony of 1mm of diameter could potentially survive up to 8 years in outer space conditions. “The results suggest that radioresistant Deinococcus could survive during the travel from Earth to Mars and vice versa, which is several months or years in the shortest orbit,” says Dr. Yamagishi, corresponding author of the study.

This work provides, to date, the best estimate of bacterial survival in space. And, while previous experiments prove that bacteria could survive in space for a long period when benefitting from the shielding of rock (i.e. lithopanspermia), this is the first long-term space study raising the possibility that bacteria could survive in space in the form of aggregates, raising the new concept of “massapanspermia”. Yet, while we are one step closer to prove panspermia possible, the microbe transfer also depends on other processes such as ejection and landing, during which the survival of bacteria still needs to be assessed.

(1) The bacterial exposure experiment took place from 2015 to 2018 using the Exposed Facility located on the exterior of Kibo, the Japanese Experimental Module of the International Space Station. (2) Japanese astronaut Mr. Yugi set-up the exposure experiment module ExHAM on the ISS. (3) Exposure chambers outside the ISS. (4) The ISS viewed from outside. (Image credits: JAXA/NASA)

REPUBLISHING GUIDELINES: Open access and sharing research is part of Frontiers’ mission. Unless otherwise noted, you can republish articles posted in the Frontiers news blog — as long as you include a link back to the original research. Selling the articles is not allowed.


شاهد الفيديو: نيزك يضرب الارض, 6 مقالب الاكثر خطورة ورعبا في العالم (شهر اكتوبر 2021).