Lịch sử sinh học, đối tượng nghiên cứu và tầm quan trọng



các astrobiology hoặc exobiology Nó là một nhánh của sinh học liên quan đến nguồn gốc, phân phối và động lực của sự sống, trong bối cảnh của cả hành tinh của chúng ta và toàn bộ vũ trụ. Chúng ta có thể nói rằng, với tư cách là một khoa học, sinh vật học là đối với vũ trụ, sinh học đối với hành tinh Trái đất.

Do phổ rộng hành động của astrobiology, các ngành khoa học khác hội tụ trong đó: vật lý, hóa học, thiên văn học, sinh học phân tử, sinh lý học, sinh hóa học, vũ trụ học, địa chất học, toán học, khoa học máy tính, xã hội học, nhân học, khảo cổ học, trong số những ngành khác..

Tâm sinh lý học quan niệm cuộc sống như một hiện tượng có thể là "phổ quát". Nó liên quan đến bối cảnh của họ hoặc các tình huống có thể xảy ra; yêu cầu của bạn và điều kiện tối thiểu của bạn; các quá trình liên quan; quy trình mở rộng của nó; trong số các chủ đề khác. Nó không giới hạn trong cuộc sống thông minh, nhưng nó khám phá bất kỳ loại cuộc sống có thể.

Chỉ số

  • 1 Lịch sử sinh vật học
    • 1.1 Tầm nhìn của Aristote
    • 1.2 Tầm nhìn của Copernican
    • 1.3 Những ý tưởng đầu tiên về cuộc sống ngoài trái đất
  • 2 Đối tượng nghiên cứu về sinh vật học
  • 3 sao Hỏa như một mô hình nghiên cứu và thám hiểm không gian
    • 3.1 Nhiệm vụ của Mariner và sự thay đổi mô hình
    • 3.2 Có sự sống trên sao Hỏa không? Nhiệm vụ Viking
    • 3.3 Nhiệm vụ Beagle 2, Mars Polar Lander
    • 3,4 Nhiệm vụ Phượng hoàng
    • 3.5 Việc thám hiểm sao Hỏa tiếp tục
    • 3.6 Có nước trên sao Hỏa
    • 3.7 thiên thạch sao Hỏa
    • 3,8 Panspermia, thiên thạch và sao chổi
  • 4 Tầm quan trọng của sinh vật học
    • 4.1 Nghịch lý của Fermi
    • 4.2 Chương trình SETI và tìm kiếm trí thông minh ngoài trái đất
    • 4.3 Phương trình Drake
    • 4.4 Kịch bản mới
  • 5 Sinh vật học và khám phá tận cùng trái đất
  • 6 quan điểm của sinh vật học
  • 7 tài liệu tham khảo

Lịch sử sinh vật học

Lịch sử của sinh vật học có thể quay trở lại sự khởi đầu của loài người như một loài và khả năng tự đặt câu hỏi về vũ trụ và sự sống trên hành tinh của chúng ta. Từ đó xuất hiện những tầm nhìn và giải thích đầu tiên vẫn còn tồn tại đến ngày nay trong thần thoại của nhiều dân tộc.

Tầm nhìn của Aristote

Tầm nhìn của Aristote coi Mặt trời, Mặt trăng, phần còn lại của các hành tinh và ngôi sao, là những quả cầu hoàn hảo quay quanh chúng ta, tạo thành những vòng tròn đồng tâm xung quanh chúng ta.

Tầm nhìn này cấu thành mô hình địa tâm của vũ trụ và là quan niệm đánh dấu loài người trong thời trung cổ. Có lẽ không thể có ý nghĩa vào thời điểm đó, câu hỏi về sự tồn tại của "cư dân" bên ngoài hành tinh của chúng ta.

Tầm nhìn của Copernican

Vào thời Trung cổ, Nicolaus Copernicus đã đề xuất mô hình nhật tâm của mình, đặt Trái đất là một hành tinh nữa, xoay quanh mặt trời.

Cách tiếp cận này đã tác động sâu sắc đến cách chúng ta nhìn vào phần còn lại của vũ trụ và thậm chí là nhìn vào chính mình, bởi vì nó đặt chúng ta vào một nơi có lẽ không "đặc biệt" như chúng ta nghĩ. Nó mở ra khả năng tồn tại của các hành tinh khác tương tự như chúng ta và, với nó, về sự sống khác với cuộc sống mà chúng ta biết.

Những ý tưởng đầu tiên về cuộc sống ngoài trái đất

Nhà văn và triết gia người Pháp, Bernard le Bovier de Fontenelle, vào cuối thế kỷ 17, đã cho rằng sự sống có thể tồn tại trên các hành tinh khác.

Vào giữa thế kỷ thứ mười tám, nhiều học giả liên quan đến Ánh sáng, họ đã viết về cuộc sống ngoài trái đất. Ngay cả các nhà thiên văn học hàng đầu thời bấy giờ, như Wright, Kant, Lambert và Herschel, cho rằng các hành tinh, mặt trăng và thậm chí cả sao chổi đều có thể ở..

Do đó, thế kỷ XIX bắt đầu với phần lớn các nhà khoa học, triết gia và nhà thần học hàn lâm, chia sẻ niềm tin về sự tồn tại của sự sống ngoài trái đất trên hầu hết các hành tinh. Đây được coi là một giả định vững chắc tại thời điểm đó, dựa trên sự hiểu biết khoa học ngày càng tăng về vũ trụ.

Sự khác biệt quá lớn giữa các thiên thể của hệ mặt trời (liên quan đến thành phần hóa học, khí quyển, trọng lực, ánh sáng và nhiệt) của chúng, đã bị bỏ qua.

Tuy nhiên, khi sức mạnh của kính viễn vọng tăng lên và với sự ra đời của quang phổ, các nhà thiên văn học có thể bắt đầu hiểu được tính chất hóa học của khí quyển hành tinh gần đó. Do đó, có thể loại trừ rằng các hành tinh gần đó là nơi sinh sống của các sinh vật tương tự như trên mặt đất.

Đối tượng nghiên cứu của astrobiology

Astrobiology tập trung vào nghiên cứu các câu hỏi cơ bản sau:

  • Cuộc sống là gì?
  • Sự sống trên Trái đất diễn ra như thế nào?
  • Cuộc sống phát triển và phát triển như thế nào?
  • Có sự sống nào khác trong vũ trụ không?
  • Tương lai của sự sống trên Trái đất và ở những nơi khác trong vũ trụ là gì, nếu có một?

Từ những câu hỏi này, nhiều câu hỏi khác liên quan đến đối tượng nghiên cứu về sinh vật học.

Sao Hỏa như một mô hình nghiên cứu và thám hiểm không gian

Hành tinh đỏ, sao Hỏa, là pháo đài cuối cùng của các giả thuyết về sự sống ngoài trái đất trong hệ mặt trời. Ý tưởng về sự tồn tại của sự sống trên hành tinh này, ban đầu xuất phát từ những quan sát được thực hiện bởi các nhà thiên văn học vào cuối thế kỷ XIX và đầu thế kỷ XX.

Những người lập luận rằng các dấu vết trên bề mặt sao Hỏa thực sự là các kênh được xây dựng bởi một quần thể sinh vật thông minh. Những mẫu này hiện được coi là sản phẩm của gió.

Nhiệm vụ Mariner và sự thay đổi mô hình

Các tàu thăm dò không gian Mariner, chúng minh họa thời đại không gian bắt đầu từ cuối những năm 1950. Thời đại này cho phép chúng ta trực tiếp hình dung và kiểm tra các bề mặt hành tinh và mặt trăng trong hệ mặt trời; do đó loại bỏ các khẳng định của các dạng sống ngoài trái đất đa bào và dễ nhận biết trong hệ mặt trời.

Năm 1964, sứ mệnh của NASA Mariner 4, Ông đã gửi những bức ảnh cận cảnh đầu tiên về bề mặt sao Hỏa, cho thấy một hành tinh sa mạc cơ bản.

Tuy nhiên, các nhiệm vụ tiếp theo được gửi tới Sao Hỏa và các hành tinh bên ngoài, cho phép có cái nhìn chi tiết về các cơ thể đó và các mặt trăng của chúng và đặc biệt là trong trường hợp của Sao Hỏa, một phần hiểu biết về lịch sử ban đầu của chúng.

Trong các kịch bản ngoài trái đất khác nhau, các nhà khoa học tìm thấy môi trường không giống với môi trường sống trên Trái đất.

Kết luận quan trọng nhất của các sứ mệnh không gian đầu tiên này, là sự thay thế các giả định đầu cơ cho bằng chứng hóa học và sinh học, cho phép nghiên cứu và phân tích khách quan.

Có sự sống trên sao Hỏa? Nhiệm vụ Viking

Trong trường hợp đầu tiên, kết quả của các nhiệm vụ Mariner ủng hộ giả thuyết về sự không tồn tại của sự sống trên sao Hỏa. Tuy nhiên, chúng ta phải xem xét rằng nó đang tìm kiếm cuộc sống vĩ mô. Các nhiệm vụ sau này đã đặt câu hỏi về sự vắng mặt của cuộc sống vi mô.

Ví dụ, trong ba thí nghiệm được thiết kế để phát hiện sự sống, được thực hiện bởi tàu thăm dò trên mặt đất của nhiệm vụ Viking, hai kết quả dương tính và một kết quả âm tính.

Mặc dù vậy, hầu hết các nhà khoa học tham gia vào thí nghiệm thăm dò Viking đồng ý rằng không có bằng chứng về sự sống của vi khuẩn trên sao Hỏa và kết quả chính thức không có kết quả.

Nhiệm vụ Beagle 2, Mars Polar Lander

Sau khi kết quả gây tranh cãi được ném bởi các nhiệm vụ Viking, Cơ quan Vũ trụ châu Âu (ESA) đã phát động sứ mệnh vào năm 2003 Sao Hỏa, được thiết kế đặc biệt cho các nghiên cứu sinh học và địa hóa học.

Nhiệm vụ này bao gồm một cuộc thăm dò được gọi là Beagle 2 (đồng nghĩa với con tàu nơi Charles Darwin đi du lịch), được thiết kế để tìm kiếm dấu hiệu sự sống trên bề mặt nông của sao Hỏa.

Cuộc thăm dò này không may mất liên lạc với Trái đất và không thể phát triển sứ mệnh của nó một cách thỏa đáng. Số phận tương tự đã có cuộc thăm dò của NASA "Tàu đổ bộ sao hỏa"Năm 1999.

Nhiệm vụ Phượng hoàng

Sau những nỗ lực thất bại này, vào tháng 5 năm 2008, nhiệm vụ Phượng hoàng từ NASA đến Sao Hỏa, thu được kết quả phi thường chỉ sau 5 tháng. Mục tiêu nghiên cứu chính của nó là ngoại sinh, khí hậu và địa chất.

Thăm dò này có thể chứng minh sự tồn tại của:

  • Tuyết trong bầu khí quyển của sao Hỏa.
  • Nước ở dạng băng bên dưới các tầng trên của hành tinh này.
  • Các loại đất cơ bản có độ pH từ 8 đến 9 (ít nhất là ở khu vực gần gốc).
  • Nước lỏng trên bề mặt Sao Hỏa trong quá khứ

Cuộc thám hiểm sao Hỏa tiếp tục

Cuộc thám hiểm sao Hỏa tiếp tục cho đến ngày nay, với các công cụ robot công nghệ cao. Nhiệm vụ của Xe tăng (MER-A và MER-B), đã cung cấp bằng chứng ấn tượng rằng có hoạt động dưới nước trên Sao Hỏa.

Ví dụ, bằng chứng về sự tồn tại của nước ngọt, suối sôi, bầu không khí dày đặc và chu trình nước hoạt động đã được tìm thấy.

Trên sao Hỏa, bằng chứng đã thu được rằng một số tảng đá đã được đúc trong sự hiện diện của nước lỏng, chẳng hạn như Jar cùng, được phát hiện bởi Rover MER-B (Cơ hội), đã hoạt động từ năm 2004 đến 2018.

các Rover MER-A (Tò mò), đã đo lường sự biến động theo mùa của khí mê-tan, vốn luôn liên quan đến hoạt động sinh học (dữ liệu được công bố năm 2018 trên tạp chí Khoa học). Nó cũng đã tìm thấy các phân tử hữu cơ như thiophene, benzen, toluene, propane và butane.

Có nước trên sao Hỏa

Mặc dù bề mặt của Sao Hỏa hiện không thể khắc phục được, nhưng có bằng chứng rõ ràng rằng trong quá khứ xa xôi, khí hậu sao Hỏa cho phép nước lỏng, một thành phần thiết yếu cho sự sống như chúng ta biết, tích tụ trên bề mặt.

Dữ liệu của Rover MER-A (Tò mò), tiết lộ rằng hàng tỷ năm trước, một hồ nước trong miệng núi lửa Gale, chứa tất cả các thành phần cần thiết cho sự sống, bao gồm các thành phần hóa học và nguồn năng lượng.

Thiên thạch sao Hỏa

Một số nhà nghiên cứu coi thiên thạch sao Hỏa là nguồn thông tin tốt về hành tinh, đi xa tới mức nói rằng chúng có chứa các phân tử hữu cơ tự nhiên và thậm chí cả vi khuẩn của vi khuẩn. Những cách tiếp cận này là chủ đề của cuộc tranh luận khoa học.

Những thiên thạch từ Sao Hỏa rất khan hiếm và đại diện cho các mẫu duy nhất có thể được phân tích trực tiếp từ hành tinh đỏ.

Panspermia, thiên thạch và sao chổi

Một trong những giả thuyết ủng hộ nghiên cứu về thiên thạch (và cả sao chổi), đã được gọi là panspermia. Điều này bao gồm giả định rằng trong quá khứ sự xâm chiếm của Trái đất đã xảy ra, bởi các vi sinh vật xuất hiện bên trong các thiên thạch này.

Ngày nay, cũng có những giả thuyết cho rằng nước trên cạn đến từ sao chổi đã ném bom hành tinh của chúng ta trong quá khứ. Ngoài ra, người ta tin rằng những sao chổi này có thể đã mang theo chúng các phân tử nguyên thủy, cho phép sự phát triển của sự sống hoặc thậm chí đã phát triển sự sống nằm trong chúng.

Mới đây, vào tháng 9 năm 2017, Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA) đã hoàn thành xuất sắc nhiệm vụ Hoa hồng, ra mắt năm 2004. Nhiệm vụ này bao gồm việc thám hiểm sao chổi 67P / Churyumov-Gerasimenko với đầu dò Philae đã đạt và quay quanh, và sau đó hạ xuống. Kết quả của nhiệm vụ này vẫn đang được nghiên cứu.

Tầm quan trọng của sinh vật học

Nghịch lý của Fermi

Có thể nói rằng câu hỏi ban đầu thúc đẩy nghiên cứu về Aastrobiology là: Có phải chúng ta đơn độc trong vũ trụ??

Chỉ trong Dải Ngân hà mới có hàng trăm tỷ hệ sao. Thực tế này, cùng với thời đại của vũ trụ, khiến chúng ta nghĩ rằng cuộc sống nên là một hiện tượng phổ biến trong thiên hà của chúng ta.

Xung quanh chủ đề này, câu hỏi được đặt ra bởi nhà vật lý đoạt giải Nobel Enrico Fermi rất nổi tiếng: "Tất cả chúng ở đâu?", Mà ông đã đặt ra trong bối cảnh của một bữa trưa, nơi mà thiên hà cần được thảo luận đầy đủ của cuộc sống.

Câu hỏi cuối cùng đã dẫn đến Nghịch lý mang tên ông và được nêu ra theo cách sau:

"Niềm tin rằng vũ trụ chứa nhiều nền văn minh công nghệ tiên tiến, kết hợp với việc chúng ta thiếu bằng chứng quan sát để hỗ trợ tầm nhìn đó, là không phù hợp."

Chương trình SETI và tìm kiếm trí thông minh ngoài trái đất

Một phản ứng có thể có đối với nghịch lý của Fermi, có thể là các nền văn minh chúng ta nghĩ về, thực sự nếu chúng ở đó, nhưng chúng ta đã không tìm kiếm chúng.

Năm 1960, Frank Drake và các nhà thiên văn học khác đã bắt đầu một chương trình tìm kiếm trí thông minh ngoài trái đất (SETI)..

Chương trình này đã có những nỗ lực chung với NASA, trong việc tìm kiếm các dấu hiệu của sự sống ngoài trái đất, như tín hiệu vô tuyến và vi sóng. Các câu hỏi về cách thức và nơi để tìm kiếm các tín hiệu này đã dẫn đến những tiến bộ lớn trong nhiều ngành khoa học.

Năm 1993, Quốc hội Hoa Kỳ đã hủy bỏ tài trợ cho NASA cho mục đích này, do những quan niệm sai lầm về ý nghĩa của những gì tìm kiếm ngụ ý. Ngày nay, dự án SETI được tài trợ bằng nguồn vốn tư nhân.

Dự án SETI thậm chí đã làm phát sinh các bộ phim Hollywood, như Liên hệ, với sự tham gia của nữ diễn viên Jodie Foster và lấy cảm hứng từ cuốn tiểu thuyết đồng âm được viết bởi nhà thiên văn học nổi tiếng thế giới Carl Sagan.

Phương trình Drake

Frank Drake đã ước tính số lượng các nền văn minh có khả năng giao tiếp, bằng biểu thức mang tên ông:

N = R * x fp x ne x ftôi x ftôi x fc x L

Trong đó N đại diện cho số lượng các nền văn minh có khả năng giao tiếp với Trái đất và được biểu thị dưới dạng một hàm của các biến khác, chẳng hạn như:

  • R *: tốc độ hình thành sao tương tự như mặt trời của chúng ta
  • fp: phần nhỏ của các hệ sao này với các hành tinh
  • ne: số lượng hành tinh tương tự Trái đất theo hệ hành tinh
  • ftôi: phần nhỏ của các hành tinh đã nói nơi sự sống phát triển
  • ftôi: phần mà trí thông minh xuất hiện
  • fc: tỷ lệ các hành tinh phù hợp với giao tiếp
  • L: kỳ vọng về "cuộc sống" của những nền văn minh này.

Drake đã xây dựng phương trình này như một công cụ để "kích thước" vấn đề, thay vì là một yếu tố để đưa ra ước tính cụ thể, vì nhiều thuật ngữ của nó rất khó ước tính. Tuy nhiên, có sự đồng thuận rằng con số có xu hướng ném là lớn.

Kịch bản mới

Chúng ta nên lưu ý rằng, khi phương trình Drake được thiết lập, có rất ít bằng chứng về các hành tinh và mặt trăng bên ngoài hệ mặt trời của chúng ta (ngoại hành tinh). Đó là vào thập niên 1990, bằng chứng đầu tiên về ngoại hành tinh xuất hiện.

Ví dụ: nhiệm vụ Kepler của NASA, đã phát hiện 3538 ứng cử viên cho các ngoại hành tinh, trong đó ít nhất 1000 được coi là nằm trong "vùng có thể ở được" của hệ thống được xem xét (khoảng cách cho phép tồn tại nước lỏng).

Sinh vật học và khám phá tận cùng trái đất

Một trong những giá trị của astrobiology là nó đã truyền cảm hứng, một phần tốt, mong muốn khám phá hành tinh của chúng ta. Điều này với hy vọng hiểu được bằng cách tương tự chức năng của cuộc sống trong các tình huống khác.

Ví dụ, nghiên cứu về các nguồn thủy nhiệt trong lòng đại dương đã cho phép chúng ta quan sát lần đầu tiên, cuộc sống không liên quan đến quang hợp. Điều đó có nghĩa là, những nghiên cứu này cho chúng ta thấy rằng có thể có những hệ thống trong đó sự sống không phụ thuộc vào ánh sáng mặt trời, vốn luôn được coi là một yêu cầu không thể thiếu..

Điều này cho phép chúng ta giả sử các kịch bản có thể xảy ra đối với sự sống trên các hành tinh nơi có thể lấy được nước lỏng, nhưng dưới các lớp băng dày, sẽ ngăn ánh sáng đến sinh vật.

Một ví dụ khác là nghiên cứu về các thung lũng khô ở Nam Cực. Có vi khuẩn quang hợp sống sót đã được che chở bên trong đá (vi khuẩn nội sinh).

Trong trường hợp này, tảng đá phục vụ như là một hỗ trợ và bảo vệ chống lại các điều kiện bất lợi của nơi này. Chiến lược này cũng đã được phát hiện ở các căn hộ muối và suối nước nóng.

Quan điểm của astrobiology

Việc tìm kiếm khoa học cho cuộc sống ngoài trái đất cho đến nay vẫn chưa thành công. Nhưng nó đang trở nên tinh vi hơn, khi nghiên cứu sinh học tạo ra kiến ​​thức mới. Thập kỷ tiếp theo của thăm dò sinh vật học sẽ chứng kiến:

  • Những nỗ lực lớn hơn để khám phá Sao Hỏa và các mặt trăng băng giá của Sao Mộc và Sao Thổ.
  • Một khả năng chưa từng có để quan sát và phân tích các hành tinh ngoài hệ mặt trời.
  • Tiềm năng lớn hơn để thiết kế và nghiên cứu các dạng sống đơn giản hơn trong phòng thí nghiệm.

Tất cả những tiến bộ này chắc chắn sẽ làm tăng khả năng chúng ta tìm thấy sự sống trên các hành tinh tương tự Trái đất. Nhưng có lẽ, sự sống ngoài trái đất không tồn tại hoặc bị phân tán khắp thiên hà, đến nỗi chúng ta gần như không có cơ hội tìm thấy nó.

Ngay cả khi kịch bản cuối cùng này là đúng, nghiên cứu về sinh vật học ngày càng mở rộng quan điểm của chúng ta về sự sống trên Trái đất và vị trí của nó trong vũ trụ.

Tài liệu tham khảo

  1. Chela-Flores, J. (1985). Tiến hóa như một hiện tượng tập thể. Tạp chí Sinh học lý thuyết, 117 (1), 107-118. doi: 10.1016 / s0022-5193 (85) 80166-1
  2. Eigenbrode, J.L., Summon, R.E., Steele, A., Freissinet, C., Millan, M., Navarro-Gonzalez, R., ... Coll, P. (2018). Chất hữu cơ được bảo quản trong các vũng bùn 3 tỷ năm tuổi tại miệng núi lửa Gale, Sao Hỏa. Khoa học, 360 (6393), 1096-1101. doi: 10.1126 / khoa học.aas9185
  3. Goldman, A. D. (2015). Tâm sinh lý học: Tổng quan. Trong: Kolb, Vera (chủ biên). ASTROBIology: Một báo chí tiếp cận tiến hóa CRC
  4. Goordial, J., Davila, A., Lacelle, D., Pollard, W., Marinova, M., Greer, C. W., ... Whyte, L. G. (2016). Gần các giới hạn khô cằn của đời sống vi sinh vật trong vùng băng vĩnh cửu của một thung lũng khô phía trên, Nam Cực. Tạp chí ISME, 10 (7), 1613-1624. doi: 10.1038 / ismej.2015.239
  5. Krasnopolsky, V. A. (2006). Một số vấn đề liên quan đến nguồn gốc của khí mêtan trên sao Hỏa. Icarus, 180 (2), 359-367. doi: 10.1016 / j.icarus.2005.10.015
  6. LEVIN, G. V., & TIÊU CHUẨN, P. A. (1976). Thí nghiệm sinh học phát hành được dán nhãn Viking: Kết quả tạm thời. Khoa học, 194 (4271), 1322-1329. doi: 10.1126 / khoa học.194.4271.1322
  7. Mười Kate, I. L. (2018). Phân tử hữu cơ trên sao Hỏa. Khoa học, 360 (6393), 1068-1069. doi: 10.1126 / khoa học.aat2662
  8. Webster, C.R., Mahaffy, P.R., Atreya, S.K., Moores, J.E., Flesch, G.J., Malespin, C., ... Vasavada, A.R. (2018). Mức độ khí mêtan trong bầu khí quyển của sao Hỏa cho thấy sự biến đổi mạnh mẽ theo mùa. Khoa học, 360 (6393), 1093-1096. doi: 10.1126 / khoa học.aaq0131
  9. Whiteway, J.A., Komguem, L., Dickinson, C., Cook, C., Illnicki, M., Seabrook, J., ... Smith, P. H. (2009). Sao Hỏa Nước-Mây và Lượng mưa. Khoa học, 325 (5936), 68-70. doi: 10.1126 / khoa học.1172344