Астробиология

Наука
Астробиология
экзобиология
Тема	космология
Предмет изучения	происхождение эволюции и распространение жизни на других планетах во Вселенной
Период зарождения	XX век
Значительные учёные	Эдвиа Хаббл, Уильям Андерс, Вильям Гершель, Гавриил Тихов

Астробиоло́гия (экзобиоло́гия) — научная область, изучающая вероятность возникновения, развития и сохранения жизни на других планетах во Вселенной. Эта научная дисциплина опирается на достижения в области физики, химии, астрономии, космической биологии и космической медицины, экологии, географии, геологии, космонавтики для исследования возможности существования внеземной жизни.

Задачи астробиологии включают поиск пригодной для жизни среды как в пределах Солнечной системы, так и за её пределами, проведение лабораторных и практических исследований происхождения и раннего развития жизни на Земле и исследование потенциальных способностей жизни адаптации к сложным условиям жизни на Земле и в Космосе.

Происхождение термина

Термин астробиология предложил советский астроном Г. А. Тихов в 1953 году. Понятие образовано от древнегреческих слов «астрон» (др.-греч. ἄστρον) — «звезда», «биос» (др.-греч. βίος) — «жизнь» и «логия» (др.-греч. -λογία) — «наука». Есть различные синонимы термина «астробиология», однако все они включают две основные науки: астрономию и биологию.

Синонимом является слово «экзобиология», которое произошло от греческого экзо (др.-греч. ἔξω) — «вне, снаружи», биос (др.-греч. βίος) — «жизнь» и логия (др.-греч. -λογία) — «учение». Другой термин, использовавшийся в прошлом — ксенобиология, то есть «биология иноземцев». Этот термин был впервые употреблен писателем-фантастом Робертом Хайнлайном в его романе «Звёздный зверь» в 1954 году.

Первые исследования

Видение Аристотеля

Аристотелевское представление рассматривало Солнце, Луну, другие планеты и звёзды как идеальные сферы, двигающиеся вокруг Земли и образующие концентрические круги. Это представление воплощало собой геоцентрическую модель вселенной и было доминирующей концепцией в средние века. Скорее всего, в тот период не возникало вопроса о существовании «жителей» за пределами нашей планеты.

Видение Коперника

В 1543 году Коперником была открыта шестая планета — Земля (пять других планет, такие как Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн, были давно известны как объекты, движущиеся по небесной сфере на фоне звёзд). Эволюцией творческого мышления в астрономии XVI—XVII вв. стало основополагающее произведение Николая Коперника, «О перемене положений небесных сфер», которое увидело свет только в последние дни его жизни.

Ключевая мысль этого труда заключается в двух основных положениях: Земля не является неподвижным ядром видимого мира и, соответственно, она вращается вокруг своей оси, а также движется вокруг Солнца, занимающего центральное место в космосе. Коперник использовал вращение Земли вокруг своей оси для объяснения цикла дня и ночи и изменений в положении звезд, а также для описания видимого перемещения Солнца относительно звёзд и планетных колебаний, которые усложняли систему мира, предложенную Птолемеем.

Согласно Копернику, петли, которые планеты оставляют на фоне звёзд, обусловлены тем, что мы наблюдаем их не из центра их вращения, то есть не с Солнца, а с Земли. Польский учёный также первым определил, что Луна является спутником Земли, вращаясь вокруг неё. Изменение положения Солнца и Земли в системе позволило существенно упростить модель планетных движений вокруг нового центра вселенной. Говорил, что «все вращается вокруг Солнца».

Книга Николая Коперника в итоге попала в список запрещённых книг в 1616 году и была разрешена только в 1823 году. Церковные деятели всех течений поняли опасность новой теории для своей веры. Она разрушала представление о небесном мире как месте пребывания Бога, хоть и величественном, но близком к человеку. Она смещала Землю — «ступни Его» — с центра вселенной и превращала её в ничтожную пылинку, затерянную в бескрайнем пространстве, населённом бесчисленными звездами и солнцами.

Первые мысли о внеземной жизни

Французский мыслитель и писатель Бернар ле Бовье де Фонтенель уже в конце XVII века высказал предположение о возможности существования жизни на других планетах. Автор пишет книгу-рассуждение «Разговоры о множестве миров». Название того времени вызывало споры, так как христианская вера утверждает, что существует лишь один мир, созданный Богом. В основе книги лежало популярное изложение гелиоцентрической концепции создания Вселенной и связанных с ней космологических взглядов.

Когда вам говорят, что Луна обитаема, вы тотчас же воображаете себе людей, сделанных по нашему образцу; и вот, если вы хоть чуточку теолог, вас начинают одолевать сомнения.

 — Бернар Ле Бовье де ФонтенельРассуждения о религии, природе и разуме

Фонтенель продолжает рассуждать о том, что обитатели Луны не происходят от божественно созданного Адама. Философ обращается к концепции объединения и разнообразия материального мира, к идее «бесконечного многообразия, заложенного природой в свои творения».

Солнце не нужно было открывать: естественно, что люди знали его всегда, но знали о нём очень мало. Довольно долго, примерно до XVIII века, его вместе с Луной включали в число семи планет. Даже в середине XIX века высказывались предположения о возможности жизни на Солнце.

В середине XVIII века многие учёные, связанные с просвещением, обсуждали вопрос внеземной жизни. Даже ведущие астрономы того времени, такие как Райт, Кант, Ламберт и Гершель, считали возможным, что планеты, луны и даже кометы могут быть обитаемыми.

Открытие Галактики — величайшее достижение ХVIII — начала ХIХ веков. Талантливейший английский астроном Вильям Гершель кропотливо подсчитывая число звёзд на многих сотнях отдельных площадок и выявлял обнаруживаемые при этом закономерности, Гершель сумел определить общую форму Галактики (именно он назвал её Млечный Путь), построил первую модель Галактики. Понял, что наш «звёздный остров» неизмеримо больше Солнечной системы. С этого, а также с изучения мира загадочных «туманностей» началось открытие крупномасштабной структуры Вселенной.

XIX век начался тем, что большинство учёных, философов и академических богословов разделяли убеждение в существовании внеземной жизни практически на всех небесных телах. В то время это считалось обоснованным предположением, основанным на растущем научном понимании космоса.

Долгое время астрономы не обращали внимания на значительные различия между планетами Солнечной системы в их химическом составе, атмосфере, гравитации, свете и тепле. Однако с развитием технологий телескопов и появлением спектроскопии астрономы стали способны изучать химический состав атмосфер близлежащих планет. Таким образом, исключается возможность наличия на этих планетах жизни, аналогичной земной.

Исследования ХХ века

Джордано Бруно утверждал, что звёзды — это далекие солнца, рассуждал о том, что вокруг других звёзд тоже должны быть планеты. Эта вполне логичная гипотеза получила реальное подтверждение лишь в самом конце ХХ века. Вокруг десятков звёзд сейчас открыты не только протопланетные диски (в них рождаются планеты), но и уже образовавшиеся планеты. Как правило, экзопланеты (те, что вне нашей Солнечной системы) довольно массивны, сравнимы с такими гигантами, как Юпитер, Сатурн, и жизнь на них невозможна. Однако уже есть данные и об открытии внесолнечных планет, по массе близких к планетам земной группы.

Солнечная система

Освоение Солнечной системы началось в первые десятилетия космической эры, отсчет которой пошел от 4 октября 1957 года — даты запуска первого искусственного спутника Земли (ИСЗ). Запуск произведен в нашей стране. Можно утверждать: во втором тысячелетии произошло открытие Солнечной системы. О том, как устроена Солнечная система, что представляют собой входящие в неё большие и малые небесные тела, каким закономерностям подчинено их движение и насколько устойчива Солнечная система, — уже в основном известно.

С помощью новейших технологий, астрономы в последние годы (одновременно со всем этим) используют свои силы и возможности для исследования мира галактик. В этот список включаются квазары и другие космические объекты, которые находятся на расстоянии от Солнечной системы более чем на тысячу мегапарсек (около миллиарда световых лет). Примерно десять световых лет.

Вследствие того, что квазары излучают в десятки раз больше энергии, чем самые мощные галактики, их удается обнаружить. Обсуждается изучение систем галактик — Местная группа (в которой находится наша Галактика с её спутниками), Туманность Андромеды, а также скопления и сверхскопления галактик. Крупнейшие фрагменты нашей Вселенной (Метагалактики) находятся в этих последних. Они будто сконцентрированы в узлах объемных сот (ячеек).

Динамическое расширение Метагалактики является самым величественным эволюционным процессом, который когда-либо наблюдался в космосе. Открытие данного явления неразрывно связано с именем Эдвина Хаббла (1889—1953), который был американским астрономом, известным своими исследованиями в области звёздного неба. Именно в честь него был назван телескоп, который находится на орбите Земли с 1990 года и является уникальным.

Есть ли жизнь на Марсе?

Исследования Марса захватили ученых в ХХ веке. Интерес к вопросу не утихал к этому времени.

Граффити. Жизнь на Марсе.

Есть ли жизнь на Марсе, нет ли жизни на Марсе - об этом науке ещё неизвестно.

 — Сергей Филиппов, актер

Гавриил Адрианович Тихов с женой в башне 6-дюймового Бредихинского астографа в Пулкове, 1912, журнал «Нива» № 17, 1912.

Один из исследователей Космоса Гавриил Адрианович Тихов был убеждён, что жизнь во Вселенной гораздо более распространена, чем иногда утверждается. Он уделял особое внимание изучению Марса и Венеры, полагая, что на них может существовать растительность.

Во время Великого противостояния Земли и Марса в 1909 году Гавриил Тихов сделал более тысячи фотографий Красной планеты, используя уникальные светофильтры, созданные специально для этой съёмки. Изучив снимки, учёный пришёл к выводу, что полярные шапки Марса состоят изо льда и снега, как и на Земле, а оптические свойства атмосферы обеих планет схожи. Однако главный вопрос о наличии растительности и жизни на Марсе оставался открытым.

Тихов решил искать ответ, опираясь на знакомые ему оптические свойства солнечных лучей. Он предположил, что марсианские моря и каналы должны отражать и поглощать их подобно земным лесам и полям. Совпадения не были обнаружены, а моря на Марсе имеют голубой, синий и фиолетовый цвета вместо зелёного.

Чтобы решить эту загадку, Тихов, по его собственным словам, спустился с небес на Землю и начал изучать свойства земных растений, растущих в различных климатических условиях. Его коллеги помогли ему, организовав научные экспедиции на Памир, Тянь-Шань и в Якутию, где климат похож на марсианский с его экстремальными перепадами температур и суровыми морозами. Оказалось, что спектр поглощения солнечных лучей растениями зависит от условий их роста. Тихов выдвинул гипотезу о том, что растения могут адаптироваться к суровым климатическим условиям, изменяя свои оптические свойства и регулируя поглощение солнечной радиации.

В новом образце с Марса обнаружены признаки жизни

 — Американское космическое агентство NASASpace.com

В мае 2024 года образец марсианской породы, добытый марсоходом Perseverance, содержит гидратированный кремнезём, который может быть связан с наличием жидкой воды на Марсе в прошлом. Это указывает на возможность существования жизни на Марсе в древности.

Лунные исследования

Уильям Андерс окончил Военно-морскую академию США, затем Технологический институт военно-воздушных сил. Он получил степень магистра наук в области ядерной техники и прошёл курс по разработке перспективных систем управления в Гарвардской школе бизнеса. В октябре 1963 года его приняли в отряд астронавтов НАСА. Он участвовал в создании лунного модуля и тестировал экспериментальный самолёт для отработки посадки на Луну.

Лунный автомобиль «Аполлон-17»

В 1968 году Уильям Андерс, Джеймс Ловелл и Фрэнк Борман отправились к Луне на корабле «Аполлон-8», который стартовал 21 декабря 1968 года. Это был первый пилотируемый запуск ракеты-носителя «Сатурн-5». Полёт длился 6 дней 3 часа 42 секунды. Астронавты проверяли работу систем корабля, впервые сфотографировали Луну с близкого расстояния, вели телепередачи и отслеживали навигационные ориентиры.

Обратный старт к Земле был самым рискованным манёвром экспедиции. Космонавты успешно приземлились на землю, совершив облёт вокруг Луны. В сентябре 1969 года астронавт ушёл из НАСА, а в 1973 году стал сопредседателем американо-советской программы по обмену технологиями в области ядерной энергетики. Уильям Андерс налетал более шести тысяч часов на разных самолётах и до последних дней жизни активно летал на небольших воздушных судах. В честь него назвали кратер на Луне.

Учёные НАСА в 2019 году распечатали капсулу с образцами лунного грунта, собранными в 1972 году во время миссии «Аполлон-17». Эти образцы хранились в лаборатории лунного грунта при Космическом центре имени Джонсона в Техасе.

Ученые НАСА открыли (капсулу) с образцами камней и грунта Луны, доставленную на Землю миссией "Аполлон-17", чистейшие образцы камней и реголита эры "Аполлон" были распечатаны впервые за более чем 40 лет

 — НАСАРИА Новости

Распечатанную капсулу с образцами исследуют в лаборатории лунного грунта. Затем её содержимое передадут разным группам учёных НАСА для проведения научных исследований.

В 2024 году новый универсальный антропоморфный робот, разработанный в магнитогорском научно-производственном объединении принял участие в уникальном эксперименте SIRIUS 2024 в Центре подготовки космонавтов имени Ю. А. Гагарина. Правительство Челябинской области сообщило, что в ходе испытаний провели проверку технологий управления роботом на лунной поверхности.

Открытия ХХI века

Неумирающая планета

Международная группа астрономов открыла уникальную экзопланету TIC365102760 b, которая сохраняет свою атмосферу, несмотря на смертоносное излучение звезды. Это противоречит существующим теориям о старении и гибели планет в экстремальных условиях. Учёные назвали новую планету «Феникс» в честь мифической птицы, возрождающейся из пепла.

Отрицательные ионы

Значительный шаг вперед в понимании лунной поверхности и её взаимодействия с солнечным ветром продвинуло обнаружение отрицательных ионов на поверхности Луны командой Европейского космического агентства.

Сигналы из Космоса

Международная команда астрономов обнаружила странный прерывистый космический сигнал, аналогов которому не существует. Исследователи не могут объяснить природу и происхождение сигнала. Исследователи предполагают, что это может быть связано с необычной нейтронной звездой, но не исключают и другие варианты.

Этот сигнал имеет цикл продолжительностью почти час (самый длинный из когда-либо наблюдавшихся). В ходе нескольких наблюдений мы видели, как он испускает длинные яркие вспышки, быстрые и слабые импульсы, а иногда совсем не излучает.Наука. Российская газета.

Вопросы без ответа

С увеличением объёма знаний расширяется область неведомого и таинственного. Простое перечисление проблем, ожидающих решения в будущем, займет много места. Поэтому ограничимся лишь некоторыми примерами. Гравитационные аномалии, предсказанные общей теорией относительности, стали проявлять себя в последние десятилетия. Их наблюдали как в парных системах звезд, так и в ядрах некоторых галактик. Какие новые концепции пространства и времени это открывает? Неужели мы когда-нибудь увидим воплощение идеи путешествий сквозь время через черные дыры?

Решается загадочная проблема «темной материи», которая может составлять до девяноста процентов массы нашей Вселенной, а возможно, и больше. Как и где может быть распределена это неизведанная материя? Какова её природа, которая, как известно, обладает гравитационным свойством? Учёные пытаются найти ответ на этот вопрос, изучая искажения в форме многих тысяч звезд. Согласно мнению экспертов, деформации могут быть вызваны воздействием скрытой массы. Что это за масса? Может быть, существуют какие-нибудь аморфные скопления каких-либо частиц или даже целые космические системы, похожие на галактики? Или что-нибудь другое, неизведанное, вроде «физического вакуума»?

Гипотеза о существовании множества мини-вселенных, одна из которых — Метагалактика, может найти своё подтверждение. Поиск «братьев по разуму» с использованием гигантских телескопических систем и установление практически значимых контактов с ними может увенчаться успехом. Идея Циолковского об освоении землянами далёких от Земли миров также имеет шансы на реализацию.

Хотя эти вопросы выходят за рамки чисто астрономических проблем, они демонстрируют важность астрономии в процессе становления земной цивилизации космической. Возможно, через сотни или даже тысячи лет некоторые из этих загадок станут считаться важнейшими открытиями в области познания и освоения Вселенной. Однако сегодня сложно предсказать, какие достижения науки будут считаться значимыми в преддверии четвёртого тысячелетия.

Важным вопросом для человечества становится распространение астрономических знаний с целью напомнить, что Человек — часть Вселенной, а значит, надо возродить потерянную в последнее время духовность.

Примечание

Одним из источников этой статьи является статья в википроекте «Знание.Вики» («znanierussia.ru») под названием «Астробиология», находящаяся по адресам: «https://baza.znanierussia.ru/mediawiki/index.php/Астробиология» «https://znanierussia.ru/articles/Астробиология». Материал указанной статьи полностью или частично использован в Циклопедии по лицензии CC-BY-SA 4.0 и более поздних версий. Всем участникам Знание.Вики предлагается прочитать материал «Почему Циклопедия?»