Astrobiologi. Rymdfysik och rymdteknik Karin Ågren

Transkript

1 Astrobiologi Rymdfysik och rymdteknik Karin Ågren

2 Innehåll Vad är r liv? Var kan liv finnas? Finns det liv i vårt v solsystem? Mars Europa Titan Exoplaneter Försök k att kontakta andra Drakes ekvation

3 Vad är r liv? Under en workshop 2003 i Modena, Italien, fick alla medlemmar i International Society for the Study of the Origins of Life i uppgift att skriva ner sin definition på liv det resulterade in 78 olika svar som sammanlagt skrivits ihop till 40 sidor!

4 Vad är r liv? Konventionell definition: Ska kunna växa Ska ha ämnesomsättning Ska kunna rörara sig Ska kunna reproducera Ska kunna ge respons till stimuli

5 Vad är r liv? Undantag: eld virus mulåsna Istället för att ge en definition av liv, vilket är alltför precist, är det bättre att fastställa några egenskaper som kan räknas till ett minima för vad liv kräver ver.

6 Vad är r liv? Minima för liv: Öppet system - ämnesomsättning, behöver ingredienser och energi Kolkemi i vatten - tetravalens & kiralitet Kan reproducera Ska kunna utvecklas med tiden - dels inom en given art, men också till nya arter

7 Kiselbaserat liv? + Precis som kol kan kisel binda fyra andra atomer - Det har bara detekterats 11 molekyler som innehåller kisel i det interstellära ra mediet (att jämföra med 112 som innehåller kol) - Det finns inte så många kända lösningar som fungerar bra ihop med kisel - När kisel oxideras bildas SiO 2, vilket inte är lämpligt i vår oxiderande atmosfär - Bildar inte dubbel- och trippelbindningar i lika hög grad som kol - Stora molekyler av Si blir ostabila, på grund av att kiselatomen har en större radie än kolatomen

8 Vad behöver liv? Liv, som vi känner till det, behöver ver: Flytande vatten Kol Energikällor Näringsämnen (HNOPS)

9 Var kan liv finnas? Vad definierar beboelighet? Temperatur 15 till 35 C -272 till 340 C ph ungefär neutralt 0 till 13 O 2 > 130 hpa,, < 300 hpa Från inget syre alls till tiotals procent uttorkning stark UV-str strålning

10 Beboelighet En fråga om skala! Tidsskala: från några timmar till dagar Rumsskala: från 10 till 100 mikrometer miljontals år hela planeten Liv kan klara sig utan flytande vatten, energi och kol under en begränsad tid

11 Extremofiler Mellan 0.05 och 1 mm Klarar temperaturer mellan -272 och 340 C Tål l högt h tryck, starka syror, torka, vakuum, joniserande strålning och giftiga kemikalier Tardigrad som rör r r påp sig

12 Extremofiler Tardigrad, kryptobios Fryser till is eller torkar ut helt Slutar förbruka f syrgas Dör r inte ens när n r de är r frusna i flytande kväve ve Måste mekaniskt förstörasras Producerar socker som ersätter vatten och skyddar cellerna från uttorkningsskador

13 Historiska händelser (från de gamla OPTIMISMEN FÖDSF DS gamla grekerna och fram till 1600-talet) Man trodde att månen var bebodd. Metrodus från Chios: Det skulle vara konstigt om ett ensamt strå av korn växte på en stor åker, eller om vi skulle visa oss vara ensamma i det oändliga. ~ 300 f K

14 Historiska händelser Teleskopet uppfinns: OPTIMISTÅREN (tidigt 1600-tal till 1960-talet) Nya världar upptäcktes cktes,, men man kunde inte säga nåt om deras förutsättningarttningar för liv. Merkurius,, Mars, Jupiter och Saturnus förväntas också hysa liv. Christian Huygens ( ) 1695) Venus och Jupiters befolkning har en väldigt sofistikerad musiksmak, liknande den hos fransmän eller italienare.

15 Historiska händelser Emanuel Swedenborg ( ) 1772) Marsianer är ganska lika människor,, men den nedre delen och sidorna på deras ansikten är svarta.. De använder nder löv som kläder och är vegetarianer. Saturnianer är vilda.. De är vegetarianer och begraver inte sina döda. William Herschel ( ) 1822) Genom att fundera lite i ämnet är jag nästan övertygad om att de otaliga små cirklarna vi ser på månytan är månmänniskornasnniskornas verk och kan kallas deras städer der.

16 Historiska händelserh Rymdåldern börjar: ÅTERG TERGÅNGSÅREN (1960- till 1990-talet) Observationer av andra planeter sätter stopp för tron att andra civilisationer kan finnas. Tron på beboelighet gick åt motsatt håll: : Venus och Mars verkade vara helt livlösa sa.

17 Beboelighet Rymdåldern börjar: ÅTERG TERGÅNGSÅREN (1960- till 1990-talet) Observationer av andra planeter sätter stopp för tron att andra civilisationer kan finnas. Tron på beboelighet gick åt motsatt håll Venus och Mars verkade vara helt livlösa sa.

18 Historiska händelser Förbättrade robotar, bättre mikrobiologi: OPTIMISMENS ÅTERKOMST (1990-talet och framåt) Genom att studera liv i extrema miljöer ges nytt hopp om att hitta liv i vårt solsystem. Bättre robotar ger ny information om exempelvis Mars yta. En viktig sak att tänka på: var liv kan bildas var liv kan leva

19 Den beboeliga zonen Möjligt att bilda stenplaneter Undvika nedslag, passager av stjärnor samt strålning ljusår r från centrat stjärnor mellan 4 och 8 miljarder år

20 Den beboeliga zonen Området kring en stjärna där d temperaturen är r lagom för f r att vatten ska kunna existera i flytande form påp ytan För r nära n solen allt vatten förångas (Venus) För r långt l från n solen vatten existerar endast i fast form (Mars)

21 Den beboeliga zonen Men detta är inte hela sanningen, eftersom flytande vatten kan uppkomma genom andra processer också, såsomsom dragningskrafter mellan objekt utanför den klassiska beboeliga zonen. Europa

22 Exoplaneter 304 stycken (26 juni) De flesta exoplaneter som hittats är r i Jupiters storleksklass COROT (CNES, ESA; 2006) KEPLER (NASA; 2009) Darwin (ESA; ~2015)

23 Olika sätt s att detektera exoplaneter Astrometriska metoden Dopplermetoden Passager

24 Liv i vårt v solsystem

25 Liv i vårt v solsystem

26 Mars

27 Liv påp Mars? Phoenix Bevis att det finns is på Mars

28 Europa

29 Liv påp Europa? Flytande vatten skulle kunna tänkas uppkomma på grund av Jupiters dragningskraft Energikällor är eventuellt möjliga att finna som redox- par som flyter runt i havet De bruna beläggningarna på Europas yta kan vara spår av liv Det finns förmodligen ett hav under Europas isyta,, men det är ännu inte bevisat!

30 Liv påp Europa? Temperatur: Tryck: -120 C vid ytan.. Ca 0 C 0 C i vattnet. Höga temperaturer vid botten om det finns geysrar där Vakuum vid ytan.. Under 200 bar i istäcket cket. Ungefär 1 kbar vid havets botten Strålning lning: Ljus: Över 1 Mrad per månad vid ytan!! Minskar hastigt med djupet Inget ljus förväntas under 2 meters djup Det finns liv på jorden som lever under dessa förhållanden!

31 Titan

32 Sammanfattningsvis; Annat liv i vårt v solsystem: inte uteslutet Hur vanligt är r liv? Hur uppkommer liv? Liv påp exoplaneter: högst h troligt Beboelig zon Många kommande projekt inom de närmsta n 30 åren Where are they? Fermis paradox

33 Försök k att kontakta andra Pioneerplattan Sändes upp med Pioneer 10 (1972) och Pioneer 11 (1973) Voyager golden record Sändes upp med Voyager 1 och Voyager 2 (1977)

34 Pioneerplattan

35 Försök k att kontakta andra Pioneerplattan Sändes upp med Pioneer 10 (1972) samt Pioneer 11 (1973) Voyager golden record Sändes upp med Voyager 1 och Voyager 2 (1977) Kommer fram till närmsta stjärna om år

36 Voyager golden record Innehåller bland annat: 115 bilder diverse olika ljud musikstycken meddelanden från n USAs president samt FNs generalsekreterare intalade meddelanden på 55 olika språk

37 Interstellär radiokommunikation Arecibo ELT VLT

38 Vad ska meddelandet säga? Matematik universellt språk DNA Hur vi ser ut Var vi befinner oss Vilken nivå ligger mottagarna på? p

39 Vattenhålet Väte parallella/antiparallella spinn 1420 MHz (21 cm våglängd) OH-molekyl 1612 MHz (19 cm våglängd)

40 Skicka bild

41 Tolkning Anropssignal Upprepningar Räkna tecken Produkt av två primtal? Rita bild

42 Utskickade meddelanden Arecibomeddelandet bits mot M13, ungefär r ljusår r bort Två meddelanden från Ukraina 1999 respektive bits mot stjärnor som ligger påp ett avstånd mellan 50 och 70 ljusår r ifrån n oss

43 Arecibomeddelandet

44 Meddelanden från Ukraina

45 Meddelanden från Ukraina

46 Vad händer h vid en detektion?

47 Vad händer h vid en detektion? Verifiering

48 Vad händer h vid en detektion? Verifiering SETI samt nationella myndigheter informeras

49 Vad händer h vid en detektion? Verifiering SETI samt nationella myndigheter informeras FNs generalsekreterare och vissa bolag inom telekommunikation informeras

50 Vad händer h vid en detektion? Verifiering SETI samt nationella myndigheter informeras FNs generalsekreterare och vissa bolag inom telekommunikation informeras Media informeras

51 Vad händer h vid en detektion? Verifiering SETI samt nationella myndigheter informeras FNs generalsekreterare och vissa bolag inom telekommunikation informeras Media informeras Alla data görs tillgängliga

52 Vad händer h vid en detektion? Verifiering SETI samt nationella myndigheter informeras FNs generalsekreterare och vissa bolag inom telekommunikation informeras Media informeras Alla data görs tillgängliga Data lagras inför framtiden

53 Vad händer h vid en detektion? Verifiering SETI samt nationella myndigheter informeras FNs generalsekreterare och vissa bolag inom telekommunikation informeras Media informeras Alla data görs tillgängliga Data lagras inför framtiden De aktuella frekvenserna skyddas

54 Vad händer h vid en detektion? Verifiering SETI samt nationella myndigheter informeras FNs generalsekreterare och vissa bolag inom telekommunikation informeras Media informeras Alla data görs tillgängliga Data lagras inför framtiden De aktuella frekvenserna skyddas Internationella överläggningar

55 Vad händer h vid en detektion? Verifiering SETI samt nationella myndigheter informeras FNs generalsekreterare och vissa bolag inom telekommunikation informeras Media informeras Alla data görs tillgängliga Data lagras inför framtiden De aktuella frekvenserna skyddas Internationella överläggningar En kommitté bildas med representanter för alla intresserorganisationer. Leds av IAU Commission 51

56 Drakes ekvation N = R * f p n e f l f i f e L R * = antalet stjärnor i Vintergatan f p = andelen av dessa som har planetsystem n e = antal planeter med potential för f r liv i ett typiskt planetsystem f l = andelen av dessa planeter där d r liv uppstår f i = andelen planeter med liv där d r intelligens utvecklas f e = andelen intelligenta arter som utvecklar kommunikation L = bråkdel av planetens livslängd dåd kommunikation kan ske

57 Drakes ekvation N = R * f p n e f l f i f e L R * = antalet stjärnor i Vintergatan = ett par hundra miljarder

58 Drakes ekvation N = R * f p n e f l f i f e L R * = antalet stjärnor i Vintergatan f p = andelen av dessa som har planetsystem

59 Drakes ekvation Vilka stjärnor är r olämpliga? dubbel/trippel/multipla stjärnor 25-30% tunga stjärnor med kort livslängd stjärnor med låg l g metallhalt (gamla stjärnor) stjärnan måste m ligga i den beboeliga zonen

60 Drakes ekvation N = R * f p n e f l f i f e L R * = antalet stjärnor i Vintergatan f p = andelen av dessa som har planetsystem n e = antal planeter med potential för f r liv i ett typiskt planetsystem

61 Drakes ekvation Vilka är r livets krav? organiska föreningarf flytande vatten tät t atmosfär beboelig zon

62 Drakes ekvation N = R * f p n e f l f i f e L R * = antalet stjärnor i Vintergatan f p = andelen av dessa som har planetsystem n e = antal planeter med potential för f r liv i ett typiskt planetsystem f l = andelen av dessa planeter där d r liv uppstår

63 Drakes ekvation Endast en mätpunkt! m tillbaka till frågan om hur liv definieras egentligen... vad kännetecknar k liv?

64 Drakes ekvation N = R * f p n e f l f i f e L R * = antalet stjärnor i Vintergatan f p = andelen av dessa som har planetsystem n e = antal planeter med potential för f r liv i ett typiskt planetsystem f l = andelen av dessa planeter där d r liv uppstår f i = andelen planeter med liv där d r intelligens utvecklas

65 Drakes ekvation N = R * f p n e f l f i f e L R * = antalet stjärnor i Vintergatan f p = andelen av dessa som har planetsystem n e = antal planeter med potential för f r liv i ett typiskt planetsystem f l = andelen av dessa planeter där d r liv uppstår f i = andelen planeter med liv där d r intelligens utvecklas f e = andelen intelligenta arter som utvecklar kommunikation

66 Drakes ekvation N = R * f p n e f l f i f e L R * = antalet stjärnor i Vintergatan f p = andelen av dessa som har planetsystem n e = antal planeter med potential för f r liv i ett typiskt planetsystem f l = andelen av dessa planeter där d r liv uppstår f i = andelen planeter med liv där d r intelligens utvecklas f e = andelen intelligenta arter som utvecklar kommunikation L = bråkdel av planetens livslängd dåd kommunikation kan ske

67 Sammanfattningsvis; Försök k har gjorts att kontakta andra - Meddelanden påp rymdsonder - Radiomeddelanden Det finns en plan för f r vad som ska hända h påp jorden om vi blev kontaktade Med hjälp av Drakes ekvation kan man beräkna hur många m intelligenta civilsationer som kan kommunicera i vår v r galax om man bara visste inparametrarna...