Földön kívüli élet keresése: eltérő megközelítések
A Földhöz hasonló égitesteket kutató eszközökről és a lakhatóság feltételeiről is tanácskoztak a közelmúltban az MTA-n rendezett nemzetközi konferencián.
2015. november 21. 20:29

A kutatók a kémiai követelmények terén ma már nem tartják elegendőnek az élet kialakulásához a folyékony víz és a szerves anyagok együttes jelenlétét. Megfelelő energiaforrás, katalitikus hatású ásványi felületek és redoxpotenciál, azaz változatos kémiai környezet is kell, amelyben az egyes komponensek áramlanak is.

Az interdiszciplináris kutatások terén különösen fontos szerepük van azoknak a találkozóknak és megbeszéléseknek, amelyeken a különböző tudományterületek képviselői vitatják meg az aktuális tudományos kérdéseket – így a közelmúltban az MTA Székházban rendezett, „Lakható bolygók nyomában” (Missions to Habitable Worlds) című nemzetközi konferenciának is. A tanácskozáson olyan programok és kezdeményezések indultak, amelyek hosszú távon hatással lehetnek az asztrobiológia (a Földön kívüli élettel és a földi életre kifejtett kozmikus hatásokkal foglalkozó tudományág) fejlődésére. A közel száz résztvevő többsége külföldről érkezett, ami szintén az esemény jelentőségét mutatja. A kétnapos konferencia megrendezését az EU COST TD1308 technológiai programja és az MTA Csillagászati és Földtudományi Kutatóközpont támogatta. Az MTA kutatóhálózata az idei évtől az Európai Űrügynökség (ESA) munkájában Magyarország teljes jogú tag státuszával vehet részt.

A közel száz résztvevő többsége külföldről érkezett
A közel száz résztvevő többsége külföldről érkezett


ESA-űrszondák a Földön kívüli élet nyomában

A közeljövő űrszondáinak programjai közül a JUICE, az ExoMars, a CHEOPS és a PLATO űreszközök vezető kutatói ismertették, hogy mire lesznek képesek ezek a következő évtizedben induló szondák. Mindegyikük meghaladja elődjét valamiben: az ExoMars először fog 2 méter mélyre fúrni a vörös bolygón, a JUICE radarjával a Jupiter jégholdjainak mélységi óceánjait vizsgálja majd, a két űrtávcső pedig minden korábbinál pontosabb információkat ad más csillagok bolygóiról – közöttük is elsősorban a Földhöz hasonló, potenciálisan lakható égitestekről.

Az ExoMars 2018 rover. Először fog 2 méter mélyre fúrni a vörös bolygón.  (Fantáziakép. Forrás: ESA)

Az ExoMars 2018 rover először fog 2 méter mélyre fúrni a vörös bolygón. Fantáziakép.

(Forrás: ESA)


Az újabb modellszámítások alapján cseppfolyós víz a Naprendszer peremvidékén is előfordulhat, méghozzá a jeges felszínű, fagyott objektumok belsejében. Itt nem az óriásbolygók körül keringő holdakról, hanem magányos égitestekről (pl. a Plútóhoz hasonló Kuiper-objektumokról) van szó, amelyekben a korai összeállás és a radioaktív bomlás hője okozott olvadást, és generált átmenetileg folyékony vizet. A modellek alapján néhány 100 km-es méretnél ez jellemző lehetett a Naprendszer születésekor – elképzelhető tehát, hogy a legtöbb folyékony víz a bolygók kialakulása idejében a Naprendszer peremvidékén volt található. Noha később a kisebb égitestek belseje is teljesen megfagyott, az 1000 km-es nagyságrendű és még nagyobb objektumokban akár ma is lehet folyékony víz.

A lakhatóság nyomában

A konferencia egyik legizgalmasabb szekciója a második nap délelőttjén zajlott, amikor is a lakhatóság fogalmát mutatták be az eltérő tudományterületek szemszögéből. Az asztrofizika, csillagászat, geológia, biológia, kémia és filozófia neves kutatói egy-egy félórás áttekintésben foglalták össze a számukra legfontosabb jellemzőket. A közönség és az előadók (esetenként a közönség tagjai) között minden előadást követően élénk vita zajlott. Egyértelművé vált, hogy az eltérő megközelítéseket a közös természettudományos nyelv segítségével kell összehangolni, és hogy ezen a téren a potenciális kémiai folyamatok jellemzése az egyik legnehezebb feladat az eltérő égitestek vonatkozásában. A szekcióülés végeredménye egy következő találkozó kijelölése lett, amelyre 2016 márciusában kerül sor Párizsban - ahol már szűkebb körben folyik majd az egyeztetés.

A lakhatóságot a galaktikus környezet is befolyásolja, de úgy tűnik, a korábbi években meghatározott galaktikus lakhatósági zóna nem létezik. Az eredeti ötlet alapján a csillagkeletkezés intenzitása nagyjából kifelé „halad‟ a galaxisunkban, ennek megfelelően, ahogy telik az idő, a centrumtól távolodva fokozatosan emelkedik a nehéz elemek és ezzel együtt a bolygók gyakorisága. Emellett létezik egy olyan zóna, amelyben az egyes csillagok keringési ideje a spirálkarok körbehaladási idejéhez közeli – itt ritkán keresztezik az égitestek a spirálkarokat, ahol sok a kellemetlen szupernóva-robbanás. Napunk is ebben a zónában található. Az újabb vizsgálatok azonban rámutattak, hogy egyrészt nehéz elemekben szegényebb csillagok körül is vannak exobolygók (főleg a kisebb tömegűek gyakoriak szinte mindenfajta csillag körül), továbbá galaxisunkban az egyes csillagok pályája nem állandó, és az égitestek sugárirányban is vándorolhatnak. Ennek fényében a klasszikus értelemben vett galaktikus lakhatósági zóna talán nem is létezik – noha a galaxisok eltérő régiói más-más körülményeket nyújthatnak az élethordozó bolygók megjelenésének és fennmaradásának.

A lakhatóság kémiai követelményeinek áttekintésénél ma már nem tartják elegendőnek a folyékony víz és a szerves anyagok együttes jelenlétét. Megfelelő energiaforrás, katalitikus hatású ásványi felületek és redoxpotenciál, azaz változatos kémiai környezet is kell, amelyben az egyes komponensek áramlanak is. Ilyen szempontból a Naprendszerben például kedvezőbb az Europa, mint a Ganymedes Jupiter-hold. A Ganymedesen a hold összetétele és nagy tömege miatt a mélységi folyékony vízréteg alatt nem szilikátbelső, hanem egy nagy nyomású újabb jégréteg következik - ez pedig megakadályozza, hogy a víz a még mélyebben lévő szilikátos kőzetek repedéseiben cirkuláljon. Utóbbi környezet pedig fontos lehetett a földi élet megjelenéséhez vezető, ún. prebiotikus folyamatok lezajlásához.

A JUICE a Jupiternél. Fantáziakép.  (Forrás: ESA / AOES)

A JUICE a Jupiternél. Fantáziakép.

(Forrás: ESA / AOES)


Exobolygók: nem csak a méret a lényeg

Az exobolygók vonatkozásában sok a bizonytalanság az eltérő méretű, földszerű égitestek, főleg a szuperföldek adottságai tekintetében. Több újabb vizsgálat is arra utal, hogy a szuperföldek belsejében uralkodó nyomáson egyes ásványfázisok és azok eltérő hőmérsékletű állapotai között nincs akkora sűrűségkülönbség, ami az anyagokat emelkedésre vagy süllyedésre készteti. Az ilyen szuperföldeken gyenge lehet a lemeztektonika és a kémiai körforgás. A gyenge lemeztektonika gyenge vulkanizmussal járhat, amitől csökken a légköri szén-dioxid mennyisége – ez pedig üvegházgázként jelentősen melegítené a bolygót, ha elegendő mennyiségben áll rendelkezésre.

Noha exoholdakat ma még nem találtak, bizonyosan nagy számban léteznek – akár még az exobolygóknál is több lehet belőlük. Az exoholdak lakhatóságának definiálása nem egyszerű, ezek a csillaguktól igen messze (csillaguktól távoli bolygók körül keringve) is lakhatók lehetnek. A Naprendszer példái alapján nagy térfogatú, felszín alatti óceánok lehetnek bennük, mint például az Europa és Ganymedes Jupiter-holdban vagy a Titan és Enceladus Szaturnusz-holdban. Az exoholdakon a szükséges energiát az árapályfűtés adja, ami ha túl gyenge, még nem olvaszt jeget, ha viszont túl nagy, el is párologtathatja az óceánt. Létezik tehát az árapályfűtés szempontjából definiálható lakhatósági zóna is, de jellemzőit a szomszédos holdak paraméterei is befolyásolják. Ezért nem elég az adott égitest megfelelő helyzete, a környező objektumok jellemzői is fontosak.

Asztrobiológia a Föld megismeréséért

A földi környezetnek az életre kifejtett hatását egy többéves német program keretében tanulmányozták. Az interdiszciplináris kutatásban olyan bizonyítékokat is gyűjtöttek a szakemberek, amelyek arra utalnak, hogy van kapcsolat a bioszféra környezetalakító tevékenysége és a kontinensek, pontosabban a kontinentális kéreg keletkezése között a Földön. A bioszféra révén felerősödő mállástól sok olyan finomszemcsés anyag kerül az óceánba, amely az aljzatán üledéket képez, és belsejében nagy mennyiségű vizet köt meg. Ez a víz a szubdukciós zónákban alábukik, majd később felszabadul, részben átitatva a felső köpenyt és a felette lévő rétegek anyagát. Ettől csökken a kőzetek olvadáspontja, és olyan kemizmusú magma keletkezik, amely a felszín felé emelkedve (megfelelő körülmények esetén) gránitot alkot, ami pedig kontinentális kéregként jelenik meg. Feltehetőleg az élet tevékenysége nélkül sokkal kevesebb (kisebb térfogatú) kontinens lenne bolygónkon - noha a pontos összefüggést még csak most kezdjük megérteni.

Külön szekció számolt be az úgynevezett földi analógiákról, amelyek keretében bolygónkon valamilyen távoli égitest jellemzőit, környezetét tanulmányozzuk. A Marson előforduló betöményedő ősi vizekből kivált sós ásványok (pl. jarozit) megismerésében a Földközi-tengernek a miocén időszakában többször is bepárlódó vizéből kiváló sós anyagok elemzése is segít. Az egyik legnehezebb témakör magának az élőlényeknek az azonosítása, még akár elpusztult formában is. Ebben segíthetnek az úgynevezett extracelluláris anyagok, amelyeket sok egyszerű egysejtű termel és hagy vissza maga után. Ezeknek mint potenciális biomarkereknek (életre utaló jellemzőknek) az elemzése sok lehetőséget mutat az osztrák kutatók szerint – ha van lehetőség megfelelően nagy felbontású (pl. elektronmikroszkópos) vizsgálatokra.

Öt napon át tanácskoztak hazánkban a kutatók
Öt napon át tanácskoztak hazánkban a kutatók


Tudományközi párbeszéd

Két úgynevezett „satellite workshop" is kísérte a konferenciát, amelyek révén összesen öt napon át tanácskoztak hazánkban a kutatók. A workshopokon megindult egy olyan dokumentum összeállítása, amely az európai döntéshozók és politikusok számára foglalja össze, miért is fontos az asztrobiológiai kutatás a „pusztán" tudományos szempontokon kívül. A Földön kívüli élet keresése ugyanis a megalkotott új érzékelőknek és kiegészítőknek köszönhetően fejleszti az ipart és a technológiát is. Emellett az asztrobiológia fontos vonzerő a fiataloknak, hogy műszaki pályát válasszanak.

Mint az a rendezvényt záró kerekasztal-beszélgetésből is kiderült, az interdiszciplináris kutatások komoly potenciállal bírnak az új felfedezések irányában. Kritikus a megfelelő tudományos kérdések megfogalmazása – kiváltképp e területen erős az asztrobiológia, főleg az egyszerre több tudományterületet lefedő kérdések tekintetében.

További információk a konferenciáról

A konferencia honlapja: http://life-origins2015.csfk.mta.hu

A konferencia előadásai: http://life-origins2015.csfk.mta.hu/programme.html

mta.hu
  • A Föld napja
    Az emberiség egész létmódjának kell megváltoznia, ha el akarjuk kerülni a katasztrófát.
  • A teraszok nyitása nem a járvány végét jelenti
    A teraszok nyitása nem a járvány végét jelenti, továbbra is fontos a védelmi és járványügyi intézkedések, valamint a higiénés rendszabályok betartása, a pincéreknek a teraszokon is kötelező lesz a maszkviselet, a vendégeknek csak akkor, ha belépnek a vendégtérbe - közölte a Nemzeti Népegészségügyi Központ járványügyi osztályvezetője a koronavírus-járvány elleni védekezésért felelős operatív törzs nevében a csütörtöki online sajtótájékoztatón.
  • Az ország szabadságát jelképezi a megújuló Citadella
    Elkezdődött a Citadella megújítása Budapesten. A hosszú évek óta elzárt és mára lepusztult erőd felújítása 2023-ig tart - közölte a Várkapitányság az MTI-vel csütörtökön.
MTI Hírfelhasználó