Τα όρια μεταξύ αστρονομίας και βιολογίας

Από την ιστοσελίδα του περιοδικού Astrobiology, 25 Απριλίου 2004

Εικόνα του διαστημικού τηλεσκοπίου Hubble του σμήνους των άστρων NGC 6397, που δείχνει εκατομμύρια άστρων.

Ερώτηση: Πόσα περίπου αστέρια υπάρχουν πάνω στον ουρανό;

Απάντηση: Ο αριθμός των άστρων στον ορατό Κόσμο υπολογίζεται ότι είναι 7.10²²

Ένας τέτοιος τεράστιος πληθυσμός μπορεί να συγκριθεί με έναν κατάλογο που περιλαμβάνει είδη και γεγονότα με πολύ μεγάλους αριθμούς. Έτσι αυτός ο αριθμός των άστρων είναι:

** δέκα φορές περισσότερο από τον αριθμό των κόκκων της άμμου στη Γη

** έντεκα φορές τον αριθμό των φλιτζανιών, που χωράνε το νερό όλων των ωκεανών της Γης

** δέκα χιλιάδες φορές τον αριθμό των κόκκων του σιταριού που έχουν παραχθεί μέχρι τώρα στη Γη

** εκατό εκατομμύριο φορές περισσότερο από τον αριθμό των μυρμηγκιών σε όλο τον κόσμο

** εκατό εκατομμύριο φορές την αξία σε δολάρια όλων των χρηματιστηριακών αγορών στον κόσμο

** δέκα δισεκατομμύρια φορές τον αριθμό των κυττάρων σε έναν άνθρωπο

** εκατό δισεκατομμύρια φορές τον αριθμό των γραμμάτων στα 14 εκατομμύρια βιβλία στη βιβλιοθήκη του Κογκρέσου 

Από την άποψη της αστροβιολογίας, μπορεί να ειπωθεί ότι οι περισσότερες σημαντικές αναλογίες με τον αριθμό των άστρων στο γνωστό κόσμο, είναι πράγματι βιολογικές: μόνο μια εύφορη βιόσφαιρα μπορεί να παραγάγει τέτοιους μεγάλους αριθμούς. Η βιολογική απογραφή αυτήν την περίοδο δίνει, περίπου,  28.000 είδη με σπονδυλική στήλη -- ένας πολύ μικρός αριθμός των προηγμένων ειδών (σπονδυλωτών) σε σχέση με τον αριθμό των μικροβίων στην οικόσφαιρα.

Ερώτηση: Πόσα αστέρια έχουν εξετάσει μέχρι τώρα οι επιστήμονες;

Απάντηση: Με λεπτομέρεια, ίσως και 10.000 αστέρια. Εξαρτάται από το εάν η ερώτηση αναφέρεται αν τα αστέρια εξετάζονται στο οπτικό φως ή ως ραδιοπηγές. Δεν είναι, επίσης, σημαντικός ο αριθμός των ίδιων των άστρων, αλλά ο αριθμός των κατοικήσιμων πλανητών..

Χρησιμοποιώντας τα επίγεια ραδιοτηλεσκόπια, το πρόγραμμα SETI@home του Μπέρκλευ αποθηκεύει περίπου 100 εκατομμύρια  υποψηφίων ραδιοσημάτων, και ταξινομεί περίπου 200 από αυτά τα υποψήφια σήματα ως "ενδιαφέροντα".

Για άμεσες παρατηρήσεις, η γαλλική αποστολή COROT του 2004 θα εξετάσει 50.000 έως 60.000 αστέρια και πρέπει να βρει μερικούς δωδεκάδες πλανήτες σαν τη γη και αρκετούς γειτονικούς αέριους γιγαντιαίους πλανήτες κατά τη διάρκεια των δύο έως τριών ετών αποστολής.

Το 2006, η αποστολή Kepler, ή Αποστολή Ανίχνευσης Εξωηλιακών Πλανητών σαν τη Γη, έχει ως σκοπό να ψάξει για πλανήτες, που διέρχονται μπροστά από τα γονικά άστρα, στο μέγεθος της Γης [σε μια έρευνα για 100.000 αστέρια]. Οι επιστήμονες αναμένουν να βρουν έτσι χιλιάδες πλανήτες, και ίσως 50 πλανήτες σαν τη Γη.

Ένας στόχος του Επίγειου Ανιχνευτή Πλανητών (TPF) θα είναι να βρει και να βρει τα χαρακτηριστικά οποιουδήποτε πλανήτη υπάρχει σαν τη Γη, στα 250 πιο κοντινά μας άστρα. Αυτή η αναζήτηση θα εστιάσει στην λεγόμενη κατοικήσιμη ζώνη, η οποία καθορίζεται από ένα εύρος θερμοκρασιών, όπου μπορεί να συνυπάρχει υγρό νερό, και έτσι να συναντάμε συνθήκες κατάλληλες για το σχηματισμό της ζωής.

Η αποστολή TPF θα κάνει λεπτομερείς παρατηρήσεις της ατμόσφαιρας των πλανητών με τις πιο ελπιδοφόρες συνθήκες, με σκοπό την ανίχνευση φασματικών 'υπογραφών', που να δείχνουν ένα κατοικήσιμο περιβάλλον ή ζωή. Τα επόμενα βήματα πέρα από την TPF μπορούν να περιλάβουν αποστολές για "εικόνες πλανητών", ώστε να μας δώσουν λεπτομέρειες τους ή και τη φασματοσκοπία οποιωνδήποτε πλανητών που θα βρεθούν από την αποστολή TPF

Η πρόκληση για τους αστροβιολόγους είναι να καθοριστεί ποιές είναι οι βιο-υπογραφές εκείνες, που μπορούν να αναμένονται σε πλανήτη που μπορεί να υπάρχει ζωή.

Η γνώση του τι πρέπει να ψάξουμε σε έναν πλανήτη που υπάρχει ζωή, δεν είναι συνηθισμένη. Όταν το διαστημικό σκάφος Γαλιλαίος πέταξε από τη Γη προς το Δία, το διαστημικό σκάφος γύρισε τα όργανά του προς τη Γη για να βρει εκείνα τα τα σημάδια που δείχνουν ότι υπάρχει ζωή εδώ πάνω.

Εκτός από τα ραδιοσήματα και τα φώτα που είναι ανοικτά τη νύχτα, τα σημάδια ότι υπάρχει ζωή στη Γη ήταν εκπληκτικά περίπλοκα. Υπήρχε ένα σύνθετο πράσινο χρώμα στις ηπείρους (από τα φυτά) και χημικές ουσίες όπως το διοξείδιο του άνθρακα, το οξυγόνο, το μεθάνιο, και οι ενώσεις του αζώτου που συνυπάρχουν στην ατμόσφαιρα - μια χημικά δύσκολη κατάσταση εκτός κι αν φιλοξενείται ζωή.

Ερώτηση: Σε μια ραδιοαναζήτηση, ποια είδη σημάτων ψάχνουμε;

Απάντηση: Η ραδιοαναζήτηση SETI περιλαμβάνει μια συχνότητα που είναι σχετικά ήρεμη, μεταξύ 1000 και 10.000 MHz -- ακριβώς λίγο πιο πάνω από τις συχνότητες που χρησιμοποιούνται στα ασύρματα και κινητά τηλέφωνα.

Τα αφθονότερα μόρια στο σύμπαν είναι του υδρογόνου, είτε σαν ουδέτερο αέριο στα 1420 MHz είτε συνδυασμένο με το οξυγόνο στα 1640 MHz. Στο φάσμα του υποβάθρου, που πλημμυρίζει τον πλανήτη μας από το διαστρικό διάστημα, αυτή η ήρεμη περιοχή καλείται "οπή του νερού", επειδή τα μόρια του νερού  (απαραίτητα για τη ζωή όπως το ξέρουμε για τη Γη), όταν δονούνται έχουν αυτήν την συχνότητα.

Οι σύγχρονες προσπάθειες του SETI άρχισαν με μια εργασία που γράφτηκε από τους φυσικούς Giuseppe Cocconi και Philip Morrison. Τη δημοσίευσαν στον επιστημονικό Τύπο το 1959, και ο Cocconid Morrison υπέδειξε ότι οι μικροκυματικές συχνότητες μεταξύ 1.000 και 10.000 MHz θα ήταν οι καλύτερες για την διαστρική επικοινωνία.