Έρευνα για εξωγήινη ζωή

 

Κάτι εκπληκτικό συνέβηκε στο Σύμπαν. Αναδύθηκε κάτι που ονομάσαμε ζωή.  Έγινε άραγε μόνο σε έναν πλανήτη που οι κάτοικοί του αργότερα τον ονόμασαν Γη, ή συνέβη και συμβαίνει σε όσα μέρη του Σύμπαντος βρεθούν οι κατάλληλες συνθήκες;

Στις τελευταίες δεκαετίες ο άνθρωπος έχει αρχίσει με σοβαρότητα συστη­­ματικά, να ψάχνει για αποδείξεις ύπαρξης ζωής εκτός του πλανήτη μας.  Δεν έχει βρεθεί ακόμη ζωή έξω από την Γη, όμως υπάρχουν  λόγοι που μας κάνουν να πιστεύουμε ότι θα βρεθεί.   Ανιχνευ­τές-ρομπότ –  ερευνούν αυτήν την πιθανότητα να υπήρχε ζωή στον Άρη, όταν οι συνθήκες ήταν ευνοϊκές για τη δημιουργία ζωής ή να δημιουργείται ζωή στην Ευρώπη, τον Δορυφόρο του Δία ή και αλλού.  Έχουν ανακαλυφθεί (μέχρι τον Ιανουάριο του 2015) πάνω από 1800 εξωπλανήτες, και η στατιστική λέει ότι υπάρχουν τουλάχιστον 100 δισεκατομμύρια (100.000.000.000) πλανήτες μόνο στον δικό μας γαλαξία.

Έρευνα για εξωγήινους πολιτισμούς

Αυτό που ο άνθρωπος επιθυμεί σφοδρά να ξέρει είναι αν υπάρχουν άλλοι πολιτισμοί σαν τους δικούς μας ή ακόμα πιο ανεπτυγμένοι και τη δυνατότητα να έρθουμε σε επαφή μαζί τους.

Στα θέματα αυτά έχουμε τις υποθέσεις μας, τα σενάριά μας. Σύμφωνα με τον Carl Sagan υπάρχουν στον γαλαξία μας μόνο, ένα εκατομμύριο ανεπτυγμέ­νοι τεχνολογικά πολιτισμοί. Ο πιο συντηρητικός στους υπολογισμούς Frank Drake μιλάει για 10.000.  Ο John Oro, υπολογίζει ότι είναι διασκορπισμένοι στον γαλαξία μας μια εκατοντάδα πολιτισμοί.  Τέλος υπάρχουν και σκεπτικιστές όπως ο Ben Zuckerman, ο οποίος πιστεύει ότι πιθανόν να είμαστε μόνοι στον Γαλαξία μας, εάν όχι και σε ολόκληρο το Σύμπαν.  Όλοι οι υπολογισμοί είναι υποθετικοί.

Πώς όμως υπολογίζουμε την πιθανότητα για την ύπαρξη τεχνολογικών πολιτισμών στον γαλαξία μας;

To 1961 o αστρονόμος Frank Drake επινόησε έναν τύπο –ο μοναδικός που έχει προταθεί μέχρι σήμερα- για τον υπολογισμό του αριθμού των τεχνολογικών πολιτι­σμών που υπάρχουν στον γαλαξία μας. Το τύπος αυτός, γνωστός ως εξίσωση του Drake είναι ο εξής:

N = R· fp· ne· fl ·fi ·fc ·L

Στην εξίσωση αυτή,  N  είναι ο αριθμός των «ανοικτών» πολιτισμών, δηλαδή των πληθυσμών που είναι πρόθυμοι να δεχθούν και να πάρουν πληροφορίες, R  είναι το ποσοστό του σχηματισμού κατάλληλων άστρων,  fp  το κλάσμα αυτών των άστρων που έχουν πλανήτες, ne ο αριθμός των πλανητών που μοιάζουν με αυτόν της Γης ανά ηλιακό/πλανητικό (αστρικό) σύστημα,  fl το κλάσμα των πλανητών με ζωή,  fi  το κλάσμα των πλανητών με νοήμων ζωή, fc  το κλάσμα των πλανητών με «τηλεπικοινωνιακή» τεχνολογία, και L ο χρόνος ζωής των επικοινωνούντων πολιτισμών.

Το ποσό των περισσοτέρων μεταβλητών είναι σε μεγάλο βαθμό υποθετικό. Χρησιμοποιώντας την εξίσωση του Drake και τοποθετώντας τιμές R = 10, fp = 0.5, ne = 0.2, fl = 0.2, fi = 0.2, fc = 0.2 και L = 50.000 χρόνια, τότε έχουμε N = 400 πολιτισμούς, ή έναν ανά  4.300 έτη φωτός.  Χρησιμοποιώντας άλλα στοιχεία και τροποποιημένη την εξίσωση Drake θα έχουμε σύμφωνα με τον Zubrin N = 5.000.000 πολιτισμούς στον γαλαξία μας, ή έναν στα 185 έτη φωτός.  Ανάλογα με τις τιμές των μεταβλητών έχουν υπολογισθεί από 4.000 από τον McDonough και 1.000.000 από τον Sagan.

Το  L=50.000 όμως είναι υπερβολικά μεγάλο. Λαμβάνοντας υπ΄ όψιν την ακμή και παρακμή των αυτοκρατοριών στη Γη και τοποθετώντας την τιμή L=420 χρόνια από τον Shermer υπολογίζονται 2-3 πολιτισμοί στον Γαλαξία μας, ή ένας πο­λιτισμός κάθε 25.000 έτη φωτός. Να μια εξήγηση γιατί δεν μπορούμε να επικοινωνήσουμε με τους τυχόν υπάρχοντες πολιτισμούς. Η άνοδος και η πτώση των πολιτισμών γίνονται πολύ γρήγορα, από την μέχρι τώρα εμπειρία μας σε παλαιότερους πολιτισμούς, για να επιτρέψουν τα ταξίδια ή την επικοινωνία   στις αχανείς και αδειανές εκτάσεις μεταξύ των άστρων.   Εξελιχθήκαμε σε μικρές κοινότητες κυνηγών-συλλεκτών των 100-200  ατόμων. Μπορεί το είδος μας, και πιθανόν τα εξωγήινα είδη επίσης (θεωρώντας ότι η εξέλιξη ενεργεί με παρόμοιο τρόπο παντού) απλά  να μην μπορεί να επιβιώσει για μεγάλες περιόδους σε μεγάλους πληθυσμούς.

Ζωή με βάση τον άνθρακα…

Τα βιβλία επιστημονικής φαντασίας μιλούν πολλές φορές για ζωή που δεν είναι στηριγμένη στον άνθρακα, όπως είναι η δικιά μας, αλλά σε κάποιο στοιχείο.   Δεν υπάρχουν δηλαδή τα οργανικά μόρια, αυτά που γνωρίζουμε (πρωτεΐνες, υδατάνθρακες, νουκλεϊνικά οξέα, λιπίδια κ.α.) και ο διαλύτης, αυτόν που εμείς θεωρούμε “παγκόσμιο διαλύτη” το νερό, σε άλλους κόσμους είναι άλλο μόριο.   Είναι σημαντικό για την έρευνα της εξωγήινης ζωής να προσδιοριστεί το τι είδους ζωή αναζητούμε.  Μια στρατηγική είναι να αναζητούμε την ύπαρξη νερού και οργανικών μορίων (συνθήκη αναγκαία αλλά όχι επαρκή).   Τι γίνεται όμως αν υπάρχουν είδη μορφών ζωής για τα οποία είμαστε πλήρως ανίδεοι;  Βεβαίως και σε αυτή την περίπτωση,  δεν σημαίνει ότι δεν μπορούμε να τις ανιχνεύσουμε με άλλες μεθόδους.  Εάν ένα ζώο που η μορφή ζωής του είναι βασισμένη στο πυρίτιο, περπατούσε γύρω από τον ανιχνευτή-ρομπότ που στάλθηκε  στην επιφάνεια του Άρη ασφαλώς η παρουσία του θα γινόταν αντιληπτή.

Αλλά ας ξεφύγουμε από τα βιβλία επιστημονικής φαντασίας, και ας επικεντρωθούμε στη ζωή βάση τον άνθρακα.  Γιατί ο άνθρακας;   Γιατί το νερό;   Κανένα άλλο χημικό στοιχείο δεν πλησιάζει τον άνθρακα στον αριθμό και στην ποικιλομορφία των ενώσεων που σχηματίζει.  Το νερό παρέχει ένα σταθερό μέσο όπου τα οργανικά μόρια διαλύονται και αντιδρούν μεταξύ τους.  Επιπλέον τα οργανικά μόρια είναι πολύ διαδεδομένα στο Σύμπαν.  Τα βρίσκουμε παντού, από τους κόκκους σκόνης του μεσοαστρικού χώρου έως τους μετεωρίτες ή και το εξωτερικό ηλιακό σύστημα.   Έτσι δεν είναι και τόσο εγωιστικό και ανθρωποκεντρικό όσο φαίνεται εξ΄αρχής.

Κάποια άλλα μόρια-το υδροφθόριο για παράδειγμα- μπορεί να έχει παρόμοιες κάποιες ιδιότητες με το νερό και να διαλύει άλλα μόρια (είναι πολικό και σχηματίζει δεσμούς υδρογόνου), αλλά βρίσκεται σε εξαιρετικά μικρή ποσότητα στο Σύμπαν. Αρκετά άλλα άτομα, όπως για παράδειγμα το πυρίτιο, θα μπορούσαν κατά κάποιο τρόπο να παίξουν το ρόλο του άνθρακα σε μια εναλλακτική χημεία της ζωής, αλλά η ποικιλία της πληροφορίας που μπορούν να παρέχουν είναι εξαιρετικά μικρότερη από αυτήν του άνθρακα. Επιπλέον το διοξείδιο του πυριτίου (το αντίστοιχο του διοξειδίου του άνθρακα) είναι στερεό σε όλες τις επιφάνειες των πλανητών και όχι αέριο.  Αυτό θα δυσκόλευε την εξέλιξη ενός μεταβολισμού με βάση το πυρίτιο.

Σε εξαιρετικά κρύους κόσμους, όπου το Η2Ο είναι σε στερεή μορφή (πάγος), κάποιοι άλλοι διαλύτες-όπως αμμωνία για παράδειγμα-μπορεί να είναι το κλειδί για έναν διαφορετικό τύπο Βιοχημείας. Σε χαμηλές θερμοκρασίες, αρκετές τάξεις μορίων απαιτούν πολύ μικρή ενέργεια ενεργοποίησης για να υποστούν χημικές αντιδράσεις, αλλά επειδή οι περισσότερες αντιδράσεις που κάνουμε στα εργαστήρια είναι σε θερμοκρασίες δωματίου και όχι για παράδειγμα στις θερμοκρασίες που επικρατούν στον Τρίτωνα, τον δορυφόρο του Ποσειδώνα, οι γνώσεις μας για τα μόρια αυτά είναι ανεπαρκείς. Έτσι, προς το παρόν, οι μορφές ζωής οι βασισμένες στον άνθρακα και το νερό είναι το μόνο είδος που ξέρουμε ή που μπορούμε να φανταστούμε.

Πού γίνονται έρευνες για ζωή στο ηλιακό μας σύστημα;

Η απάντηση είναι παντού. Αλλού υπάρχει μεγαλύτερη πιθανότητα να βρεθεί και αλλού μικρότερη.  Φυσικά δεν μιλάμε για αναπτυγμένη μορφή, αλλά για μικροβιακής μορφής ζωή.

Παρακάτω αναφέρονται τα πλέον υποψήφια μέρη για ύπαρξη ζωής ή μέρη που είναι έτοιμα να δημιουργηθεί ζωή de novo.

Ο Δίας έχει 67 δορυφόρους! (Πλανήτης με 67 φεγγάρια!!! Πώς θα ήταν άραγε αν  η Γη είχε τόσο φεγγάρια;).  Από τα 67 φεγγάρια τα πιο γνωστά είναι η Ιώ, Ευρώπη, Γανυμήδης και Καλιστώ.

Moons-of-Jupiter-1 NASA/JPL/DLR

Η εικόνα αυτή περιλαμβάνει τα τέσσερα μεγαλύτερα φεγγάρια του Δία, που είναι γνωστά ως δορυφόροι του Γαλιλαίου. Οι δορυφόροι του Γαλιλαίου ανακαλύφθηκαν από τον Ιταλό αστρονόμο Γαλιλαίο το 1610.   Από αριστερά προς τα δεξιά κατά σειρά με αυξανόμενη απόσταση από τον Δία, η Ιώ, είναι πιο κοντά, ακολουθούμενη από την Ευρώπη, τον Γανυμήδη και την Καλλιστώ.

Η σειρά των δορυφόρων αυτών  από τον πλανήτη Δία μας βοηθά  να εξηγήσουμε μερικές από τις διαφορές ανάμεσα στα ανωτέρω φεγγάρια. Για παράδειγμα η Ιώ υπόκειται στις ισχυρότερες παλιρροϊκές τάσεις  από την τεράστια πλανήτη.   Αυτές οι πιέσεις δημιουργούν εσωτερική θέρμανση που απελευθερώνεται στην επιφάνεια και κάνει την Ιώ το πιο ηφαιστειακά ενεργό σώμα στο ηλιακό μας σύστημα.   Η Καλλιστώ, η πιο απομακρυσμένη από τον Δία, δεν παρουσιάζει κανένα αποδεικτικό στοιχείο της εσωτερικής δραστηριότητας.  Οι δύο ενδιάμεσοι δορυφόροι, η Ευρώπη και ο Γανυμήδης θεωρείται ότι έχουν τις καταλληλότερες συνθήκες για ύπαρξη ή δημιουργία ζωής.

Ευρώπη

Europa-Jupiter NASA/JPL-Caltech/SETI Instritute

Στην Ευρώπη, τον δορυφόρο του Δία, μπορεί να επικρατούν θερμοκρασίες -170 βαθμοί Κελσίου, αλλά αυτό που την κάνει ενδιαφέρουσα για τη δημιουργία ζωής είναι οι πιθανολογούμενοι ωκεανοί κάτω από την παγωμένη επιφάνεια της.

Γανυμήδης

Ο Γανυμήδης είναι ο μεγαλύτερος δορυφόρος του Δία (και ο μεγαλύτερος στο πλανητικό μας σύστημα) καθώς και ο μόνος δορυφόρος που έχει δικό του μαγνητικό πεδίο.  Υπάρχουν ισχυρές ενδείξεις ότι υπάρχει στον δορυφόρο αυτό ένας υπόγειος ωκεανός με αλμυρό (θαλασσινό θα λέγαμε αν ήταν στην Γη) νερό.  Το νερό υπολογίζεται να είναι περισσότερο από όλο το νερό που υπάρχει στην επιφάνεια της Γης.   Η ύπαρξη νερού πιθανολογεί την ύπαρξη ζωής στον Γανυμήδη.

ARTIST’S CONCEPT OF AURORAE AND GANYMEDE This is an artist’s concept of the moon Ganymede as it orbits the giant planet Jupiter. NASA’s Hubble Space Telescope observed aurorae on the moon that are controlled by Ganymede’s magnetic fields. Two auror

Ο Κρόνος έχει 62 δορυφόρους..  Από αυτούς τις καταλληλότερες συνθήκες για ύπαρξη ή δημιουργία ζωής έχουν οι:

Τιτάνας

Η επιφάνεια του Τιτάνα, δορυφόρου του πλανήτη Κρόνου, από το μη επανδρωμένο εξερευνητικό διαστημικό όχημα Huygens το οποίο προσεδαφίστηκε στις 14 Ιανουαρίου 2005.

Η επιφάνεια του Τιτάνα, δορυφόρου του πλανήτη Κρόνου, από το μη επανδρωμένο εξερευνητικό διαστημικό όχημα Huygens το οποίο προσεδαφίστηκε στις 14 Ιανουαρίου 2005.

 

Εγκέλαδος

Ο Εγκέλαδος είναι ο έκτος σε μέγεθος δορυφόρος του Κρόνου με έντονη γεωλογική δραστηριότητα.  Αυτοί που έδωσαν το όνομα στον δορυφόρο αυτόν πριν από διακόσια και πλέον χρόνια, λες και το μάντεψαν!  Πιθανολογείται ότι έχει έναν υπόγειο ωκεανό και υπάρχουν υδρόθερμες πηγές, κάτι που ενισχύει την πιθανότητα για δημιουργία ή ύπαρξη ζωής.

 

Κατοικήσιμες ζώνες 

Για να μπορεί ένας πλανήτης να φιλοξενεί ζωή πρέπει να είναι:

  • Αρκετά κοντά στον «ήλιο» του, το άστρο γύρω από το οποίο περιφέρεται για να παίρνει αρκετή ενέργεια
  • Όχι όμως υπερβολικά κοντά στον «ήλιο» του για να μπορεί να υπάρχει νερό σε υγρή μορφή

Αυτή η περιοχή γύρω από ένα άστρο είναι γνωστή ως κατοικήσιμη πλανητική ζώνη.  Βεβαίως για να είναι κατοικήσιμος ένας πλανήτης απαιτούνται περισσό­τε­ρες συνθήκες.  Για παράδειγμα να λειτουργεί το φαινόμενο του θερμοκηπίου.  Μπορεί επίσης ένα μέρος να είναι κατοι­κήσιμο χωρίς να ανήκει στην κατοικήσιμη ζώνη.  Για παράδειγμα ένας δορυφόρος ενός γιγάντιου αέριου πλανήτη ο οποίος έχει θερμοκρασίες που να μπορούν να υποστηρί­ζουν την εμφάνιση ζωής. Ένα άλλο χαρακτηριστικό της κατοικήσιμης ζώνης είναι ότι αυτή μπορεί να μεταβάλλεται με το χρόνο και για να αναπτυχθεί ζωή θα πρέπει να δίνεται το κατάλληλο χρονικό διάστημα.

Υπάρχει όμως και μια «κατοικήσιμη ζώνη» στον γαλαξία μας. Πρόσφατα προσδιορί­στη­κε μια τέτοια περιοχή όπου η ζωή έχει μεγαλύτερη πιθανότητα να ευημε­ρήσει.  Η καλούμενη γαλαξιακή κατοικήσιμη ζώνη, είναι μια περιοχή του γαλαξία μας της οποίας τα όρια καθορίζονται από το ήρεμο και ασφαλές περιβάλλον και την πρόσ­βαση στα χημικά υλικά τα απαραίτητα για την οικοδόμηση των στερεών πλανη­τών παρόμοιων με αυτόν της Γης.

 Υπάρχουν πλανήτες που είναι “πιο κατοικήσιμοι” από ότι η Γη;

Κατά τις δύο τελευταίες δεκαετίες οι αστρονόμοι ανακάλυψαν περισσότερους από 1.800 εξωπλανήτες, και οι στατιστικές λένε, όπως αναφέρθηκε παραπάνω, ότι ο γαλαξίας μας φιλοξενεί τουλάχιστον 100 δισεκατομμύρια.   Από τους πλανήτες αυτούς όμως, λίγοι μοιάζουν με τη Γη.  Αντίθετα παρουσιάζουν μια τεράστια ποικιλία, στις τροχιές τους, στα μεγέθη τους, στις συνθέσεις τους, και στα άστρα γύρω από τα οποία γυρίζουν, και τα οποία μερικά είναι πολύ πιο μικρά και με λιγότερη εκπομπή φωτός από ότι ο ήλιος μας. Διάφορα χαρακτηριστικά αυτών των εξωπλανητών υποδηλώνουν ότι η Γη δεν είναι σίγουρα ο καλύτερος πλανήτης για την δημιουργία και τη συντήρηση ζωής.   Στην πραγματικότητα, μερικοί εξωπλανήτες, οι οποίοι είναι αρκετά διαφορετικοί από τον δικό μας πλανήτη, θα μπορούσαν να είναι πολύ καλύτεροι για τον σχηματισμό και διατήρηση σταθερής βιόσφαιρας.   Και ίσως αυτοί οι εξωπλανήτες να είναι οι καλύτεροι στόχοι στην έρευνα για εξωγήινη, εξωηλιακή ζωή.

………………………………………………………………………………………………………………………..

λεξιλόγιο:

εξωπλανήτης: πλανήτης που δεν ανήκει στο ηλιακό μας σύστημα.

εξωηλιακή ζωή: ζωή που πιθανόν να υπάρχει έξω από το ηλιακό μας (πλανητικό μας) σύστημα

…………………………………………………………………………………………………………………………………

Ο Albert Einstein είπε κάποτε:

“το Σύμπαν είναι πολύ πιο παράξενο από ότι μπορούμε να φανταστούμε”.

Όμως οι άνθρωποι δεν θα πάψουν ποτέ να προσπαθούν να φανταστούν πως είναι το Σύμπαν δομημένο, ούτε θα σταματήσουν να προσπαθούν να καταλάβουν τη προσωπική τους θέση καταμεσής της μεγαλοπρέπειας και του μυστηρίου.