Orienteringskurs. Astrobiologi. Del 5

Transkript

1 Orienteringskurs Astrobiologi Del 5

2

3 Bebobarhet av andra himlakroppar I gamla Grekland (Anaxagoras, Thales) ansågs t.ex. månen att vara bebodd) Anaxagoras: Månen är en jordliknande värld Metrodoros av Chios: Det skulle vara konstigt om en enkel halm av vete skulle växa i ett stort fält och om det fanns bara en värld i det oändliga (universumet). Anaxagoras Cyrano de Bergerac: Imaginär resa till månen och solen (med raketer! ) Cyrano de Bergerac Metrodoros

4 Bebobarhet av andra himlakroppar E. Swedenborg: Marsianer är lika människor, men deras nedre kroppsdelar och ansikten är svarta. De använder blad som kläder och är vegetarianer. Saturnianer är vilda varelser. De är vegetarianer och inte ens begraver deras döda. E. Swedenborg W. Herschel By reflecting a little on this subject I am almost convinced that those numberless small circuses we see on the moon are the works of the Lunarians and may be called their towns. W. Herschel

5 Bebobarhet av andra himlakroppar Percival Lowell (1909): Every opposition has added to the assurance that the canals are artificial, both by disclosing their peculiarities better and better and by removing generic doubts as to the planet's habitability. Marskanaler Percival Lowell

6 Första rymdmissioner Första rymdmissioner förstörde optimismen om bebobarhet av Mars och Venus. Mars yta (Mariner) Men: - Vatten på Mars - vattenskikt under Europas is - extremofiler Bilder från Venera 9

7 Idehistoria om bebobarhet av andra himlakroppar Cockell (2007)

8 Antropocentrisk syn av bebobarhet Människor: Medeltemperatur = 0-30 o C CO 2 partialtryck < 10 mbar O 2 partialtryck = mbar Tryck mbar Närvaro av sötvatten Frånvaro av strålningen ph = 7 Mikroorganismer Temperaturer C CO 2 partialtryck upp till 1 bar O 2 0 till några 100 mbar ph 0 till 13 Torka, strålning, etc. Deinococcus radiodurans

9 Nya definitioner av bebobarhet Många definitioner av bebobarhet, gemensamma krav - En energikälla - Närvaro av vatten i stabil flytande form - Visa elementer måste finnas (C, H, N, O, P, S), men troligen en del andra (listans längd mycket tveksam) Möjliga energikällor - Fotosyntes - Kemolitotrofi

10 Kemolitotrofer Använder Fe 2+ som elektronkälla (oxideras till Fe 3+ ) Nitrat eller syre som elektronacceptor Acidothiophilus

11 Spänningsskala Ju positivare spänningen, desto högre energi sätts fri vid elektronupptagning (H + = 0)

12 Fotosyntes

13 Bebobarhet och temperatur-kolsilikatkretsen Temperaturstigning ökar söndervittring mer CO 2 bindas mindre växthuseffekt (negativ feedback)

14 Påverkning av yttemperaturen Negativ - Snötäcke - Molntäcke Positiv - Växthuseffekt (t. ex feedback genom vattenånga) - Tideffekter

15 Bebobarhet och månen - Månen stabiliserar jordaxelns läge (varierar bara ± 1,3 o ) - Utan måne svängningar mellan 0 och 85 o - Stora klimatsvängningar - Behövs det en måne för liv? Kunde påverka evolutionen

16 Snöbolljord - Före 2.5 miljarder före nutid fungerade metan som växthusgas miljarder före nutid ökning av O 2 (metan förstörs så småningom) - Nedkylning av jorden och nedfrysning av alla hav - CO 2 från vulkaner kunde inte tvätts ut av regn - uppvärmning igen - liknande händelser 600 milj. år och 750 miljoner år sedan - slutligen nås karbonat-silikatkretsen igen

17 Bebobarhet - Beror på en hel del egenskaper av centralstjärnan (luminositet, yttemperatur, levnadstid) - Tidal locking av planeter påverkar bebobarhet - Kring stjärna finns an bebobar zon

18 Olika typer av stjärnor - Linjer relatera till konstant stjärnradius (i solradier) - Hertzsprung-Russell Diagram

19 Konditioner för stjärnsystem - Linjer relatera till konstant stjärnradius (i solradier) - Hertzsprung-Russell Diagram

20 Biologiskt Hertzsprung Russell diagram Blå - för het Röd - tidal locking Grå - för kortlivad Grön - Livets ellips och triangel

21 Tidal locking Utesluter inte per se liv

22 Tidal locking

23 Tidal locking

24 Venus Arrhenius: Venus täckt av svampar - Solinstrålningen nästan 2 gånger så stark som den på jorden - Vatten förlorades genom olika processer - Koldioxid från vulkaner kunde inte absorberas - Immens växthuseffekt (yttemperatur 462 o C) för het för livet - Sagan: Möjligtvis flytande organismer i Venus, men för hög svavelsyrekoncentration

25 Mars - Vattnet i luften förlorat (planeten är för lätt) - Inre kylde ner snabbare (ingen vulkanism längre) - Ingen tillfogning av koldioxid från vulkaner till atmosfären - Bara tunn koldioxidatmosfär idag (6-10 mbar) - Planeten för kall att hysa liv?

26 Annan kandidat: Europa - Upptäcktes av Galileo Galilei i diameter 3138 km km från Jupiter - ung yta (bara 3 kratrar större än 5 km) - Ytan för kall att hysa liv - Tjock istäcke (troligen flera mil), men också hav under isen - Tidskrafter och kemiska processer kunde leverera värme för issmältning

27 - Vatten i fast form närvarande (bekräftas av Phoenix) - Troligen också flytande vatten - Tunn atmosfär Chans för liv på Mars Phoenix lander Spår av frusen vatten

28 Vatten i torra dalar - Torra dalar på Mars (som på Antarktis) Torra dalar på Mars Torr dal (Antarktis)

29 Subglaciära oceaner / sjöar

30 Vostoksjön - en annorlunda sjö km lång och 50 km bredd (Lake Ontario) m djup (Bajkalsjön 1642 m), täckt av en 3700 m tjock isskikt - existerar sedan minst 30 miljoner år - vattnet stannar genomsnittlig under 1 miljon år - genomsnittliga vattentemperatur-3º C - ytan inte horizontal: 400 m högre på en sida - täckt av en 3700 m tjock isskikt men troligen finns liv i den - Metanhydrater på bottnet

31 Subglaciära oceaner - Uppvärmning genom radioaktiva processer, tidseffekter - Hydrotermala system kan finnas

32 - Missioner till Europa planerade (EJSM-LAPLACE)

33 Subglaciära oceaner-enceladus

34 Geysirer på Enceladus

35 Meteorimpakt och vattenförlust

36 Är meteoritinslag alltid negativa för liv? Litopanspermiateori: Lord Kelvin 1871 Should the time come when this earth comes into collision with another body, comparable in dimensions to itself.. many great and small fragments carrying seeds of living plants and animals would undoubtedly be scattered through space. Hence, and because we all confidently believe that there are at present, and have been from time immemorial, many worlds of life besides our own, we must regard it as probable in the highest degree that there are countless seed-bearing meteoric stones moving about through space. If at the present instance no life existed upon this earth, one such stone falling upon it might, by what we blindly call natural causes, lead to its becoming covered with vegetation.

37 Kan liv transfereras från en planet till en annan? Transfer mellan olika stjärnor otrolig (höga distanser) Liv måste övervinna en hel del barriärer: Förhållanden i rymden Atmosfärisk entré Kollisioner i rymden Accelerationer

38 Några bakterier kan överleva chock

39 Liv på exoplaneter? Signaturer av liv: - Samtidig närvaro av H 2 O, CO 2 och ozon (O 3 ) - red edge i reflektionsspektrum Reflektionsspektrum av jorden

40

41 Spektrum av jordskenet på månen Red edge

42 Darwin-missionen Ändamål: Utforskning av nära (distans < 25 parsec) exoplaneter som ligger i bebobara zonen

43 DARWIN - teleskop - 4 eller 5 olika rymdfarkost (3 med teleskop) - Hög noggrannhet av relativa position (0.1 mm) - position på Lagrange punkten L2 - letar efter sammantidigt förekommande av vatten, O 2 och CO 2 - nu tyvärr nedprioriterat