Есть ли жизнь на других планетах: Есть ли жизнь на других планетах? — все самое интересное на ПостНауке

«Жизнь во Вселенной есть, ее не может не быть»

Мы знаем, как устроена жизнь на Земле, и начинаем понимать, каковы были начальные условия для возникновения жизни на нашей планете. Но вопрос в том, можем ли мы представить себе какие-то другие условия? Imagebroker / Alamy Stock Photo

Швейцарский лауреат Нобелевской премии Дидье Кело (Didier Queloz) и немецкий астрофизик Саша Кванц (Sascha Quanz) будут исследовать условия происхождение белковой жизни во Вселенной на базе нового Центра, создающегося в Цюрихе при поддержке Кембриджского университета. Чего именно надеются достичь ученые?

Этот контент был опубликован 19 октября 2021 года — 07:00

19 октября 2021 года — 07:00

Кристиан Раафлауб (Christian Raaflaub, текст), Микеле Андина (Michele Andina, видео).

Перевод с немецкого: Игорь Петров.

Центр исследований условий происхождения и распространения форм жизни во Вселенной (Zentrum für den Ursprung und die Verbreitung von Leben / Centre for the Origin and Prevalence of Life) планируется открыть в следующем 2022 году при Высшей технической школе Цюриха (ETH). Наш разговор с двумя организаторами и вдохновителями этого нового проекта.

Дидье Кело: швейцарский астроном, род. 1966 г., в 1995 году вместе со своим научным руководителем Мишелем Майором открыл первую экзопланету 51 Пегаса b. Экзопланета — это планета, которая вращается вокруг другой звезды, похожей на Солнце. По мнению экспертов, это было одно из самых важных открытий 20-го века в астрономии. Оно дало новый материал для понимания нашего места во Вселенной и значительно увеличило шансы на обнаружение внеземной жизни. В октябре 2019 года двум швейцарцам за их открытие была присуждена Нобелевская премия по физике. Д. Кело занимал должность профессора астрономии в Женевском и Кембриджском университетах, в 2021 году перешел на работу в Цюрихскую «Вышку» (ETH Zürich), получив задание основать и возглавить новый исследовательский центр. 

Саша Кванц: немецкий астрофизик, род. 1979 г., имеет швейцарское гражданство, защитил диссертацию в Институте астрономии Макса Планка в Гейдельберге. С 2009 года работает в цюрихском ETH, с 2019 года является в этом вузе доцентом по экзопланетам и проблемам обитаемости в Институте физики элементарных частиц и астрофизики (Institut für Teilchen- und Astrophysik). Занимается разработкой измерительных приборов для наземных и космических обсерваторий с целью изучения физических и химических свойств внесолнечных планет и раскрытия особенностей процессов их формирования.

Показать больше

Показать больше

swissinfo.ch: Профессор Кело, вы были удостоены Нобелевской премии за открытие самой первой экзопланеты. Какова вероятность того, что жизнь существует и за пределами Земли, возможно, на одной из экзопланет или, скажем, на Марсе?

Дидье Кело (Didier Queloz). swissinfo.ch

Дидье Кело: Я абсолютно убежден, что во Вселенной есть жизнь. Убежден я в этом по той простой причине, что в Космосе существует слишком много звезд и слишком много планет. Таким образом, если бы жизнь на Земле была бы единичным явлением, то было бы слишком странно и нелогично.

Как вы определяете, что такое жизнь?

Д.К.: (Смеется) Когда мы говорим о происхождении жизни, это, и в самом деле, самый очевидный вопрос, с которого и следует начинать. На эту проблему можно взглянуть двумя способами. Во-первых, мы знаем жизнь в том виде, в котором она существует на Земле, и мы можем использовать ее в качестве эталона. Это в целом правильный подход, потому что химические условия, которые мы имеем на Земле, вполне могли бы сложиться и на какой-то другой планете. Поэтому в рамках этого подхода вы будете искать что-то, что основано на том, что мы уже имеем на Земле.

А есть еще сфера неизвестного: как вы можете найти жизнь, не зная, что это такое? Самый разумный ответ состоит в том, чтобы рассматривать жизнь как часть истории данной планеты. Жизнь в какой-то момент должна сыграть в этой истории свою роль, как это и случилось на Земле, где кислород — это всего лишь результат жизни. Поэтому можно ожидать, что жизнь каким-то образом влияет на химический состав данной планеты. Задача состоит в том, чтобы идентифицировать это влияние. Возможно, однажды мы сможем обнаружить какую-то особенность, которую мы не можем никак объяснить, и решим назвать это «другой жизнью».

Профессор Кванц, каковы условия возникновения жизни?

Саша Кванц: Мы не знаем ответа на этот вопрос. Мы знаем, как устроена жизнь на Земле, и начинаем понимать, каковы были начальные условия для возникновения жизни на нашей планете. Но вопрос в том, можем ли мы представить себе какие-то другие условия. Это как раз один из тех вопросов, на которые мы и попытаемся ответить на базе этого нового Центра.

Вы сказали, что нам нужно еще больше унять о происхождении жизни на Земле. Можно ли создать жизнь в пробирке?

Д.К.: Технически вы можете воссоздать процесс происхождения жизни — в рамках, как мы это называем, реверс-инжиниринга, или обратного проектирования (reverse engineering — попытка понять принципы работы некоторого уже готового устройства с целью обнаружить ранее недокументированные возможности и воспроизвести потом это устройство без прямого копирования на новой технической основе, — прим. ред. рус.). Вы можете попытаться вернуться к исходному началу, например, разобрать механизм или машину и научиться собирать их снова. Я думаю, мы все сейчас согласны с тем, что мы действительно не знаем, каковы условия происхождения жизни, и мы не будем знать этого до тех пор, пока кто-то не создаст какую-то разновидность жизни в лабораторных условиях.

Почему тема возможного происхождения жизни на других планетах так интересует человечество?

С.К.: Я думаю, это один из самых фундаментальных вопросов, которые человечество задает себе уже на протяжении многих веков. Еще один вопрос, который вы можете задать: «Почему это так важно именно сейчас?» В сфере международной фундаментальной науки и высшего образования существуют целый ряд различных структур, Центров и НИИ, на базе которых ученые объединяются для решения всех этих вопросов. Мы имеем тут дело с сочетанием достижений в самых различных областях исследований. Прежде чем наступил какой-то прогресс, прошло некоторое время, но теперь мы достаточно хорошо изучили почти все существующие теории и концепции. Я думаю, что сейчас самое время начать эпоху междисциплинарных исследований, потому что если мы не наладим контакт с коллегами из других научных дисциплин, мы так и будем стоять на месте. 

Саша Кванц (Sascha Quanz). swissinfo.ch

В июне 2022 года ETH и Кембриджский университет откроют новый научный Центр, идея создания которого принадлежит вам обоим. То есть основой этого НИИ как раз и будет междисциплинарный подход? 

С.К.: Мы приглашаем прийти и присоединиться к игре всех, кому интересна эта тема. А начнем мы с наиболее очевидных сфер: химия, биология, науки о Земле, астрофизика. Но мы также общаемся с исследователями экологических систем, например с людьми, которые разбираются в климате нашей планеты. Это сотрудничество также может быть очень полезно, потому что оно способно направить нас в новое нестандартное русло. Мы посмотрим, кто заинтересуется этой темой. Я бы сказал, чем больше будет у нас коллег, тем больше удовольствия будет приносит нам всем эта работа.

То есть вы имеете в виду, что в Вашем центре ученые самых разных направлений исследований смогут встретиться у кофемашины и поговорить на тему «Есть ли жизнь на Марсе»? 

С.К.: (Смеется) В самом деле, сейчас вопросом происхождения и распространения жизни с разных сторон занимаются самые разные дисциплины и сферы исследований. И вот сейчас многие обнаружили, что в определенный момент вы почти всегда упираетесь в стену. Вы не можете продвинуться дальше, потому что у вас нет опыта, знаний или данных, которые могут как раз и предоставить другие сферы научного интереса.

Кофемашина вполне сможет стать платформой для обеспечения достаточной степени взаимодействия и общения между коллегами. Когда вы решаете такую задачу, как эта, вы должны быть уверены, что люди (заминающиеся ее решением) знают друг друга и что они находятся в диалоге друг с другом. Вы должны избавиться от собственного квазинаучного жаргона и постараться начать говорить друг с другом на том языке и том уровне, который понятен каждому. И только тогда и могут появиться новые идеи, а уже на их основе смогут развиваться новые направления исследований.

Показать больше

Показать больше

Господин Кело, вы будете директором нового Центра. У вас уже есть какое-то конкретные планы работы?

Д.К.: Да у нас есть уже миллиарды конкретных планов. Это именно та проблема, с которой мы сталкиваемся в настоящее время. Потому что степень необходимой креативности и масштабы наших планов пока превосходят возможности небольшого числа наших сотрудников. Пример: мы планируем накопить определенный кадровый и научный потенциал для изучения породы, доставленной на Землю с Марса.

Мы не собираемся пытаться просто создать бюрократические структуры. Речь идет об открытии целой новой области исследований путем предоставления молодым ученым возможности для саморазвития и последующего создания уже своих исследовательских групп где-то в других местах.

Насколько высок интерес научного сообщества к работе с вами?

Д. К.: Тем, что происходит у нас, интересуется уже очень много людей. Мы сделаем все возможное, чтобы создать достаточный импульс для движения вперед. В какой-то момент придется решать и вопрос денег. Мы должны иметь возможность что-то предложить этим молодым ученым. Заставить людей выйти из своей зоны комфорта нелегко, но здесь у нас так много интересного… Так что давайте попытаемся получить как можно больше удовольствия и решить все эти и иные проблемы сообща.

Насколько этот Центр будет важен для Швейцарии как мировой научной площадки?

Д.К.: С точки зрения качества научных исследований Швейцария занимает в мире очень солидное положение. Поэтому мир вполне вправе ожидать, что эта страна будет иметь смелость нацелиться на решение самых сложных научных проблем. И эта тема как раз одна из таких. В Швейцарии существуют условия, каких не встретишь в других странах, идет ли речь об уровне вузовской науки, ее финансирования или в целом о качестве научных исследований.

Я думаю, что тема зарождения жизни привлечет людей как из Швейцарии, так и из-за рубежа. Мы будем привлекать студентов, возможно, финансировать профессорские должности. И среди них, возможно, будут те, кто даже и не рассматривал Швейцарию в качестве своего первого выбора в плане развития своей научной карьеры. Я также думаю, что создание Центра будет иметь последствия для всей страны, потому что эти люди займутся потом преподавательской работой, и в целом накопленные ими знания потом, рано или поздно, станут подпитывать и промышленность.

Сейчас у Швейцарии есть проблемы в отношениях с Европейским союзом, но все равно постановка амбициозных научных целей уже сама по себе поможет налаживать связи с промышленностью, с другими университетами и другими странами. Таким образом, мы привносим в общество некое своего рода вдохновение. И это то, чем не следует пренебрегать. Потому что вдохновение собственно и делает нас и общество счастливыми и преисполненными жизненной энергией.

В соответствии со стандартами JTI

Показать больше: Сертификат по нормам JTI для портала SWI swissinfo. ch

Показать больше

Показать больше

Где искать инопланетную жизнь? — Телеканал «Наука»

Может ли жизнь вообще существовать где-то вне нашей планеты?

Осенью 2017 года российские космонавты ватными тампонами взяли мазки с внешней поверхности МКС. Там обнаружились живые бактерии! Возможно, они были занесены из внутренних отсеков МКС во время выходов. Или из пыли, которую восходящими потоками воздуха вынесло из земной стратосферы. А может быть, это гости из межпланетного пространства?

Фото: Shutterstock.com

Международная космическая станция на орбите Земли

Одна из главных концепций происхождения жизни на Земле — теория панспермии. Она предполагает, что живые организмы или необходимые вещества для их формирования были занесены из космоса.

Бактерии-экстремофилы способны выживать при очень низких или высоких температурах, в вулканах, гейзерах, на дне океана, в вечной мерзлоте и даже в базальтовых породах. Именно открытия в области микробиологии сподвигли ученых начать активный поиск признаков жизни на других объектах Солнечной системы.

Источник жизни — кометы

Фото: Shutterstock.com

На кометах очень жесткие условия: температура ниже -70°С, вода присутствует лишь в виде льда и пара, улетучивающегося в космос

Высадка космического аппарата на комету Чурюмова-Герасименко показала, что некоторые участки ее поверхности богаты органическими веществами. Они теоретически могут быть кирпичиками жизни.

— Но это кирпичики самые-самые элементарные. Не исключено, что именно кометы доставили на Землю и воду, и аминокислоты для последующей биологической эволюции, — говорит Владимир Сурдин, астроном, доцент МГУ, старший научный сотрудник Государственного астрономического института имени П. К. Штернберга.

На кометах очень жесткие условия: температура ниже -70°С, вода присутствует лишь в виде льда и пара, улетучивающегося в космос. Прибавьте к этому высокий уровень космической радиации. Однако, поверхность изрезана пещерами.

— А это намек на то, что там есть, где спрятаться от радиации, где найти приемлемую температуру. В относительно теплых полостях комет теоретически могла бы существовать жизнь, — объясняет Владимир Сурдин.

Фото: Wikipedia.org

Микроскопические образования на марсианском метеорите ALH84001, которые могут быть созданы микроорганизмами

Но способны ли микроорганизмы выжить при прохождении небесными телами атмосферы Земли? Чтобы ответить на этот вопрос, российские ученые провели эксперимент. Искусственные метеориты с различными микроорганизмами на борту запустили на орбиту Земли таким образом, чтобы они вращались в течение двух недель, а затем упали под действием гравитации. Они прошли через плотные слои атмосферы, где нагревались до 1000°С. Почти все микроорганизмы сгорели. Однако двум видам все-таки удалось выжить.

Если жизнь способна путешествовать по галактике на кометах, то она может возникнуть на любой планете, где есть подходящие условия. Достаточно, чтобы на ее поверхности просто была вода. А воды на планетах Солнечной системы и их спутниках очень много. 

Жизнь на Марсе и Венере

Фото: Shutterstock. com

Марсоход «Perseverance» в рамках экспедиции НАСА «Марс-2020»

Самый яркий пример — Марс. Однако на Красной планете работает уже пятый по счету американский марсоход Perseverance, проводит исследования китайский аппарат «Чжучжун». Никаких следов жизни. И надежда их найти постепенно угасает.

Как ни странно, пролить свет на возникновение жизни на Земле может помочь изучение Венеры. На этой планете адские условия: температура 470°С, давление 92 атмосферы, скорость ветра 725 км/ч, периодически идут дожди из металла. Однако 3 млрд лет назад этот враждебный мир скорее всего был очень похож на современную Землю.

— Венера получила при образовании такое же количество воды, как и Земля. Вначале, когда образовалась Венера, у Солнца была меньшая светимость. Именно Венера находилась в зоне обитаемости. На Земле же еще было холодно. Так что не исключено, что Венера была первой планетой, на которой образовалась жизнь, — говорит ведущий научный сотрудник Института космических исследований РАН Людмила Засова.

Фото: Wikipedia.org

Атмосфера Венеры состоит из углекислого газа, небольшого количества азота и еще меньшего — других веществ

И, возможно, ученым удастся обнаружить следы этой жизни, но не на поверхности, а в плотном облачном слое Венеры. На высоте 50-60 км атмосферное давление аналогично земному, а температура колеблется от 0 до 20°С. В таких условиях примитивная жизнь вполне успешно развивается на нашей планете. И даже то, что венерианские облака представляют собой 75% раствор серной кислоты, для микроорганизмов не проблема.

В сентябре 2020-го года ученые обнаружили в атмосфере Венеры фосфин. Этот газ входит в число потенциальных биомаркеров — химических веществ, которые свидетельствуют о присутствии живых организмов. Но фосфин может образоваться и без участия жизни, а многие эксперты и вовсе подвергли сомнению сам факт его обнаружения на Венере.

Изучение этой раскаленной планеты также может стать ключом к пониманию тех процессов, которые потенциально способны уничтожить жизнь на Земле. Глобальное потепление драматическим образом влияет на климат. Ученые всерьез обеспокоены тем, что Землю может постигнуть судьба Венеры.  

Спутники планет Солнечной Системы: Европа, Энцелад и Титан 

Фото: NASA

Снежная линия Солнечной системы

— Где-то между Марсом и Юпитером проходит так называемая снежная линия Солнечной системы. Солнце уже достаточно далеко — там существуют ледяные миры. У гигантских планет возникают свои системы спутников, некоторые из которых представляют собой сплошной замерзший океан воды, — рассказывает заведующий отделом ядерной планетологии ИКИ РАН Игорь Митрофанов.

Европа — спутник Юпитера, ближайшее к Земле небесное тело с жидким подледным океаном. Океан Европы подогревается за счет геологической активности. Но от него возможный исследовательский зонд отделяет 50 км льда. На помощь ученым приходит тектоника Европы. На поверхности спутника периодически появляются большие трещины, через которые просачивается вода.

Энцелад — снежный шар диаметром всего 504 км с подледным океаном, разогреваемым приливными силами Сатурна. В результате в его ледяном панцире тоже образуются трещины, через которые вода под давлением вырывается наружу. Гигантские гейзеры Энцелада выбрасывают струи в космос на сотни километров.

— Эта вода богата микроэлементами. Больше всего она похожа на ту, что есть на Земле возле подводных вулканов, «черных курильщиков». То есть, полная картина того, что океан там приспособлен для жизни, — говорит Владимир Сурдин

Титан — самый крупный из спутников-кандидатов на внеземную жизнь. Этот далекий и холодный мир очень похож на Землю на самой ранней стадии ее развития.

— Атмосфера на Титане плотнее, чем земная. Она состоит практически из тех же газов, что и на Земле. Там есть водоемы. Но это не вода, а огромные озера, даже целые моря и реки, заполненные сжиженным природным газом: метан, этан, пропан, бутан. Там все это при низкой температуре (порядка -180°С) и довольно большом давлении пребывает в жидкой форме. Сжиженный газ не так хорош, как вода, для биохимических процессов, но биохимическая эволюция там возможна, — объясняет Владимир Сурдин.

— Там органических молекул даже, наверное, больше, чем на Земле. Если в принципе при таких температурах возможна жизнь, то она будет довольно близка к нашей биологии. Не обязательно с той же самой РНК, ДНК, но организм все равно будет построен на основе органических соединений, — рассказывает завотделом физики планет ИКИ РАН Олег Кораблев.

Экзопланеты

Фото: NASA

Фото Млечного пути, сделанное телескопами Hubble и Spitzer

Если жизнь не будет найдена в пределах Солнечной системы, широкое поле для исследований дают экзопланеты. Первую обнаружили еще в 1992 году. Сейчас астрономы находят их буквально каждый день.

— Когда планета проплывает на фоне своей звезды, лучи, проходя через атмосферу, в своем спектре могут показать состав химических элементов этой атмосферы. Небольшие пары воды на некоторых экзопланетах были замечены. Но вода — это еще не жизнь. А такие биомаркеры, которые твердо говорят о присутствии жизни, например, углекислый газ, кислород, пары воды в большом количестве или продукты жизнедеятельности, метан, например, на экзопланетах пока не наблюдались, — говорит Владимир Сурдин.

Чтобы обнаружить такие химические соединения за сотни миллиардов километров, нужны крупные телескопы инфракрасного диапазона. Сейчас, с началом работы телескопа «Джеймс Уэбб» нас, возможно, ждут сенсационные открытия. Согласно расчетам, примерно у каждого пятого желтого карлика, звезды типа нашего Солнца, находится планета, похожая на Землю. Если выводы верны, Млечный Путь может быть домом для почти 6 млрд земель.

Открытие форм жизни на других планетах, может стать огромным прорывом в изучении дальнего космоса, стимулом для развития самых разных сфер современной науки и техники. Ведь именно фундаментальные исследования в конечном итоге, позволяют человеческой цивилизации развиваться.

 

Жизнь на других планетах скорее неизбежна, чем невозможна – Наука – Коммерсантъ

Гипотеза о том, что Солнечная система не уникальна и во Вселенной есть множество планет, вращающихся вокруг своих звезд, существует давно. Но до недавнего времени не было технических возможностей ее проверить. Сегодня астрономы зафиксировали уже больше 700 экзопланет и каждый месяц открывают новую.

Первую планету внесолнечной системы, или экзопланету (exoplanet сокращ. от extrasolar planet), обнаружили в 1995 году астрономы Женевской обсерватории с помощью специально разработанных спектрографов. Они зафиксировали небольшие колебания одной из звезд в созвездии Пегас, возникающие из-за притяжения к своей планете.

Экзопланету назвали Эпикур. Ее масса примерно вдвое меньше, чем у Юпитера, а период обращения вокруг звезды всего четверо суток. Это означает, что она в 20 раз ближе от звезды, чем Земля от Солнца и раскалена до 1000°К. Астрономы еще долго называли ее «горячий Юпитер», пока в 2009 году не была открыта планета-гигант с температурой 3,5 тыс. градусов, массой в десять раз больше Юпитера и периодом обращения всего 23 часа. Правда, все это означало, что она однажды просто исчезнет, упав на звезду. Позже обнаружились и другие системы, в которых планета-гигант обращается так близко к звезде, что время от времени затмевает ее. Так появился еще один метод обнаружения планет — затмения звезд.

Сначала экзопланеты открывали по одной-две в год, и каждый раз это было сенсацией. До 2000-го года их открыли чуть более десяти. Проблема была в том, что планеты не излучают свет, а лишь отражают лучи своего солнца. Поэтому далекую от звезды планету практически не видно. Ближние же к звезде планеты трудноразличимы из-за яркого света самой звезды. При наблюдении с далекой Земли свет от звезды расплывается и создает огромный ореол, засвечивая все вокруг.

Впервые «загасить» ореол звезды удалось с помощью специального прибора — коронографа, доставленного к телескопу «Хаббл» в 2007 году. В 2009 году на гелиоцентрическую орбиту выведен спутник Kepler (NASA) с телескопом, способным непрерывно измерять блеск более 100 тыс. звезд. От него ждут массового обнаружения планет земного типа. А совсем недавно, летом 2011 года, астрономы Европейской южной обсерватории в Чили нашли способ, как искать экзопланеты с Земли. Сначала делают фотоснимки двух звезд одинаковой яркости и похожего спектра. Но у одной из них предполагаются планеты, а у второй — нет. Затем вычитают свет звезды без планет из света звезды с планетами. Результатом становится слабый отраженный свет, который излучают сами эти планеты. Так сделано уже 6 снимков экзопланет. В ближайшее время астрономы смогут получить и спектр их излучения.

«Полученный спектр позволит нам узнать характер и состав поверхности планеты, есть ли на ней кислород, вода и все, что интересно для биологии, — рассказывает старший научный сотрудник Государственного астрономического института им. П. К. Штернберга Владимир Сурдин. — Я употребляю слово «нам», имея в виду «астрономам», хотя в России не открыли еще ни одной экзопланеты из-за отсутствия техники такого уровня. Астрономия — самая сплоченная наука, и неважно, гражданин какой страны сделал снимки. Они сразу же становятся достоянием всех астрономов мира. Первое международное научное общество было именно астрономическим, поскольку представители этой профессии остро нуждаются в помощи друг друга. Когда еще не было интернета, у астрономов работала слаженная система. Кто-то открывал на небе новый объект — и тут же рассылал коллегам телеграммы, через час об этом знали все. А кто в этот час имел возможность видеть нужный кусок неба, тот помогал фотографировать открытие, чтобы, получив документальное подтверждение, тут же отправить заявку на его регистрацию».

Продукт астрономии — это не само открытие, а обработка наблюдений. Современная техника за одну ночь наблюдений дает столько информации, что ее можно обработать только «всем миром». Тысячи астрономов занимаются обработкой данных и написанием специализированных программ. И все они входят в обширный авторский список при публикации статей. Многие астрономические лаборатории из разных стран, включая Россию, работают на Европейскую южную обсерваторию в Чили — одно из немногих мест на Земле, откуда можно наблюдать экзопланеты. Там же началось строительство международного оптического телескопа с диаметром зеркала почти 40 м. Сегодня самое большое зеркало (диаметр 10м) у американского телескопа в обсерватории Кека на Гавайях. Сорокаметровый гигант в Чили планируют запустить через пять-семь лет.

О сходстве экзопланеты с Землей пока судят лишь по ее удаленности от родительской звезды. Экзопланеты, расположенные слишком близко, не только заведомо непригодны для жизни, но и могут быть поглощены звездой

Фото: NASA/ESA/G. Bacon

«Периоды обращения вокруг звезды у экзопланет могут быть от нескольких часов до десятилетий, а иногда и столетий, — рассказывает Владимир Сурдин. — Но их орбиты чаще всего не круговые, как в Солнечной системе, а вытянутые. А, значит, на этих планетах огромные перепады температур и непригодные для жизни условия. Поскольку массивную планету на короткой орбите легче обнаружить, то большинство зафиксированных экзопланет — это газовые гиганты типа Юпитера и Сатурна, только близкие к своей звезде. Но с каждым годом открывают все менее массивные и более удаленные от своей звезды планеты. Уже найдены почти не отличающиеся от Земли по массе и параметрам орбиты. Возможно, на них получится обнаружить и признаки жизни. Этой темой занимаются астробиологи. В Европе, США и Австралии в совокупности уже более десяти институтов, где выясняют обстоятельства зарождения жизни на Земле и занимаются ее поиском на других планетах».

«Пока что разговоры о том, является или нет данная планета аналогом Земли, базируются исключительно на ее расстоянии от родительской звезды, — говорит завотделом физики и эволюции звезд Института астрономии РАН Дмитрий Вибе. — И сказать хоть что-то о параметрах атмосферы мы можем лишь для двух-трех планет, причем все они далеки от того, чтобы быть аналогами Земли. Для прямого исследования нужны космические телескопы с многометровыми зеркалами, создаваемые специально для решения этой задачи. Такие работы в мире уже ведутся. Но суть поиска не только в том, чтобы найти хотя бы один аналог, но и чтобы оценить их количество и понять, насколько часто встречаются во Вселенной планеты, похожие на Землю. Что касается возможной жизни на этих планетах, то жизнь в Галактике появилась по астрономическим меркам практически сразу же после накопления достаточного количества углерода. И на Земле она возникла вскоре после завершения формирования планеты. Поэтому жизнь на других планетах скорее неизбежна, чем невозможна».

Мария Роговая

Есть ли жизнь на других планетах: научные обоснования

Есть ли жизнь на других планетах: Pixabay

Человечество смогло высадиться на Луну, активно исследует Солнце, отправляет зонды в разные уголки Солнечной системы. Но вопрос, есть ли жизнь на других планетах, остается открытым. Почему до сих пор не найдены организмы на небесных телах, расположенных по соседству с Землей, и где искать внеземных обитателей? Узнайте из статьи.

Есть ли жизнь на других планетах?

В конце ХІХ века человечество всерьез заинтересовал вопрос: возможна ли жизнь на других планетах? Средства для изучения космоса тогда были крайне ограничены, и оставалось лишь предполагать. Наиболее вероятно обитаемыми небесными телами считали Луну, Марс и Венеру. Что говорит об этом современная наука, рассмотрим ниже:

Есть ли жизнь на других планетах Солнечной системы

Где может быть жизнь в Солнечной системе за пределами Земли? Вокруг нас действительно не так много планет, которые можно рассматривать как потенциальное место обитания. Как минимум, небесное тело должно соответствовать таким критериям:

• оптимальная удаленность от Солнца — так называемая зона жизни;
• наличие атмосферы;
• наличие воды или другой пригодной для жизни жидкости.

Луна, Венера и Марс расположены в самой благоприятной зоне Солнечной системы, так как находятся недалеко от Земли. Но соответствуют ли они другим критериям, выясним далее:

Луна

Как только ученые стали ближе знакомиться со спутником Земли, то сразу поняли: на Луне жизнь невозможна. Этому есть несколько причин:

1. Атмосфера земного спутника слишком разреженная и никак на него не воздействует. Это значит, что и жидкость там задерживаться не сможет.
2. Луна слишком медленно вращается вокруг своей оси, день и ночь на ней длятся по четырнадцать суток. При этом днем температура может достигать 120 °C, ночью — падать до –150 °C.

Есть ли жизнь на Луне: Unsplash

И хотя на спутнике нет воды в жидком виде, науке известно, что на Луне есть лед. Он сохраняется на полюсах спутника и теоретически может стать ресурсом для развития живых организмов на Луне в будущем.

Венера

Венера, в отличие от Луны, имеет более густую атмосферу, даже более плотную, чем у Земли. Однако ее состав, а также другие особенности планеты делают жизнь на Венере практически невозможной:

1. В атмосфере много серной кислоты, которая пагубно влияет на живые организмы.
2. Для Венеры характерен мощный парниковые эффект, а температура на ее поверхности в среднем составляет +470 °C.
3. Атмосферное давление на планете выше земного более чем в 90 раз.

Однако существуют микроорганизмы, способные выжить и в таких условиях. Поэтому ученые не исключают, что жизнь на Венере может теплиться либо на ее полюсах, либо на облаках, где условия куда благоприятнее. Тем не менее к высадке человека на Венеру наука пока не готова.

Марс

Все свое внимание человечество направило, чтобы отыскать жизнь на другой планете Солнечной системы — Марсе. Однако подтверждений тому, что на Красной планете живут хотя бы простейшие микроорганизмы, у науки нет.

Ученые предполагают, что миллиарды лет назад условия Марса были благоприятными, жизнь на нем была. Более того, на планете были реки, океаны и озера.

Есть ли жизнь на Марсе: Pixabay

В 2018 году на Марсе нашли воду в жидком состоянии: на Южном полюсе планеты оказалось четыре больших озера, спрятанных под шапкой льда. Правда, вода в них настолько соленая, что, по мнению исследователей, и там жизнь невозможна.

И все же дискуссии продолжаются: многие ученые считают, что самые стойкие микроорганизмы могли приспособиться к новым условиям и выжить. Но удостовериться в этом можно будет, лишь когда человек найдет способ высадиться на Красной планете.

Жизнь вне Земли: экзопланеты

Долгое время считалось, что Солнечная система уникальна в своем роде, ведь вокруг нашей звезды вращается восемь планет (а то и девять, поскольку до 2006 года Плутон тоже считался планетой).

Однако в конце 1980-х ученые заметили планету за пределами Солнечной системы — возле оранжевого гиганта Гамма Цефея A. С тех пор все планеты, открытые вне нашей системы, стали называть экзопланетами.

В 2016–2017 годах астрономы открыли целую планетарную систему под названием TRAPPIST-1. Она находится на расстоянии сорока световых лет от нас. Вокруг карликовой звезды вращаются сразу семь землеподобных планет, и три из них находятся в «зоне жизни».

К сожалению, пока у науки нет средств, чтобы изучить условия и выяснить, на каких планетах есть жизнь. Зондов, способных преодолеть такое расстояние, еще не существует, поэтому за экзопланетами наблюдают лишь через телескоп. Что уж говорить о том, чтобы искать жизнь в других галактиках.

Жизнь на других планетах: интересные факты

Есть ли жизнь на других планетах, разумна она или нет, как может выглядеть? Эти вопросы остаются настоящими загадками для современной науки. О том, как и где человечество будет искать ответы, есть множество любопытных теорий:

Энцелад — обитаемый спутник?

Энцелад — это маленький спутник Сатурна, полностью покрытый льдом. В среднем температура на его поверхности составляет –198 °С. Однако подо льдом астрономам удалось обнаружить настоящий океан и гейзеры.

Несмотря на удаленность Сатурна от Солнца, ученые допускают: в таких условиях может возникнуть жизнь. Так что в ближайшее время Энцелад будет находиться в поле зрения человечества.

Есть ли жизнь на других планетах: Pixabay

Об обитаемости Сатурна и его спутника, к слову, давно ходили легенды и теории. Развивает эту тему и научно-фантастическая видеоигра «Выживший с Сатурна».

Жизнь на Европе — спутнике Юпитера

Еще один спутник, который, возможно, обитаем, вращается вокруг Юпитера. В 2020-х годах планируется его тщательное исследование, ведь ученые уверены: на Европе под коркой льда также есть океан. Целью миссии в том числе будет и обнаружение жизни на спутнике.

Внеземную жизнь во Вселенной можно найти по загрязнениям

Наука пытается отыскать живые организмы за пределами Земли. Но что если ей удастся найти вымершую культуру? Так, ученые предполагают, что по следам загрязнений можно выявить исчезнувшую продвинутую цивилизацию.

Загрязнители делятся на долго- и короткоживущие. Первые остаются в атмосфере тысячи лет, вторые — десятки. Если телескопу удастся обнаружить оба вида, это будет значить, что человечество нашло разумную цивилизацию. Если же только первый вид загрязнений, то, скорее всего, она была, но исчезла.

Жизнь вне «зоны жизни»

Под прицелом астронавтов оказались те экзопланеты, которые находятся в области обитания. Однако есть и те, что находятся в этой области не постоянно. Так, условия на них могут меняться от благоприятных до экстремальных (например, очень высокие или низкие температуры).

Но, вероятно, даже в таком случае экзопланеты способны поддерживать жизнь. Это значит, что круг для поиска внеземных существ будет только расширяться.

NASA прогнозирует, что уже в этом столетии внеземная жизнь будет открыта. Как изменится при этом жизнь человечества — остается лишь гадать.

Источники:

1. Анашкин Е.В., Малашенков Е.А. Наследие освоения космоса: проблемы и перспективы // Актуальные проблемы авиации и космонавтики. — 2017. — №13. — С. 974–976.
2. Ахметзянова Л.Г., Мисик И.И., Снежко А.А., Жирнова Е.А. Проблема поиска жизни на планетах Солнечной системы // Актуальные проблемы авиации и космонавтики. — 2010. — №6. — С. 361–362.
3. Котларж Д., Зеленкевич У., Залевска Н.Е., Кубяк К.А. Обнаружение микробных компонентов в выпадающих осадках Энцелада // Астрофизический бюллетень. — 2020. — №2. — С. 188–199.

Оригинал статьи: https://www.nur.kz/leisure/interesting-facts/1886232-est-li-zizn-na-drugih-planetah-naucnye-obosnovania/

Есть ли жизнь на других планетах

Тема дня

org/BreadcrumbList»>

1. Главная

2. Технологии

28 июня, 2022, 13:43

Распечатать

Исследователи определили тип экзопланет, на которых может существовать жизнь.

• Вам также будет интересно

  >

  • Глобальное потепление может помешать способности лесов поглощать углекислый газ

    13.09 19:16

  • Ракета компании Blue Origin взорвалась вскоре после старта
    ► Видео
    13. 09 18:36

  • Земля могла быть «еще более пригодной для жизни», если бы не Юпитер – ученые

    13.09 17:48

  • Европейский аппарат зафиксировал необычное явление, которое ускоряет солнечный ветер

    13.09 16:09

  • Apple официально выпустила iOS 16: что нового ждать пользователям

    13. 09 14:41

  • Ученые нашли ответ на вопрос, почему люди умнее других приматов

    10.09 18:00

  • Минобороны РФ ограничило комментарии в своих соцсетях после изгнания оккупантов из Балаклеи

    10.09 06:07

  • Археологи нашли древнейшее свидетельство хирургической ампутации
    ► Видео
    09. 09 17:09

  • NASA назвало дату новой попытки запуска миссии «Артемида»

    09.09 12:22

  • Оккупанты начали закрывать захваченные населенные пункты на въезд и выезд – Генштаб

    09.09 07:07

  • Противодействие ДРГ в Киевской области: полиция установит 258 камер с распознаванием лиц

    09. 09 06:24

  • Выдавали себя за Starlink и Microsoft: Google рассказала об атаках хакеров на Украину

    08.09 15:08

Последние новости

• Били током и почти не кормили: в деоккупированной Балаклее обнаружили застенки, в которых россияне держали местных жителей

  00:58

• Республиканец Грэм предложил запретить аборты после 15 недель беременности по всей Америке

  00:58

• На фронте погибла «Симба», которая отреклась от российского гражданства и воевала за Украину

  00:55

• Лига чемпионов: все результаты дня 13 сентября, положение команд в группах

  00:14

• Суд в России постановил распустить муниципальный совет, призывавший к импичменту Путину

  00:01

Все новости

Добро пожаловать!
Регистрация
Восстановление пароля
Авторизуйтесь, чтобы иметь возможность комментировать материалы
Зарегистрируйтесь, чтобы иметь возможность комментировать материалы
Введите адрес электронной почты, на который была произведена регистрация и на него будет выслан пароль

Забыли пароль?
Войти

Пароль может содержать большие и маленькие буквы латинского алфавита, а также цифры
Введенный e-mail содержит ошибки

Зарегистрироваться

Имя и фамилия должны состоять из букв латинского алфавита или кирилицы
Введенный e-mail содержит ошибки
Данный e-mail уже существует
У поля Имя и фамилия нет ошибок
У поля E-mail нет ошибок

Напомнить пароль

Введенный e-mail содержит ошибки

Нет учетной записи? Зарегистрируйтесь!
Уже зарегистрированы? Войдите!
Нет учетной записи? Зарегистрируйтесь!

СУЩЕСТВУЕТ ЛИ ЖИЗНЬ НА ДРУГИХ ПЛАНЕТАХ Текст научной статьи по специальности «Философия, этика, религиоведение»

Секция «Философия космоса и космонавтики: перспективы развития в XXI веке»

УДК 523. 3

СУЩЕСТВУЕТ ЛИ ЖИЗНЬ НА ДРУГИХ ПЛАНЕТАХ

Р. Ю. Спиридонов Научный руководитель — О. В. Летунова

Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

E-mail: [email protected]

Рассматриваются проблемы зарождения жизни на Земле. Рассматриваются проблемы поиска жизни на других планетах. Рассматриваются проблемы освоения планет.

Ключевые слова: планеты, жизнь, космос.

IS THERE LIFE ON OTHER PLANETS?

R. Y. Spiridonov Scientific Supervisor — O. V. Letunova

Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: [email protected]

The problems of the creation of life on earth. The problems of finding life on other planets are considered. Problems of development of planets are considered.

Keywords: planets, life, space.

«Жизнь — это форма существования живой материи, а также совокупность всех химических и физических процессов, которые протекают в каждой живой клетке. Такие явления способствуют клеточному метаболизму и размножению. За границами клетки жизнь не существует, поэтому вирусы проявляют характеристики живого только после переноса их генетической информации в клетку. Научившись приспосабливаться к окружающей среде, каждая клетка живого начинает формировать многообразие живых организмов. Самый важный атрибут всего живого на планете Земля — это генетическая информация, которая используется для репликации. Чтобы обозначить понятие «жизнь», нужно перечислить все качества, которые отличают ее от «не жизни». Что такое жизнь с точки зрение биологии? На сегодняшний день еще нет точного понятия, но ученые объединили несколько основных критериев живого: метаболизм, рост, развитие, размножение и реакция на внешние раздражители. Другими словами, жизнь — это состояние организма на данный момент.

Появление жизни на Земле

Что такое жизнь с точки зрение биологии? Ответить на этот вопрос поможет изучение ее возникновения. Ученые выделили несколько гипотез, каждая из которых до сих пор научно не доказана:

1. Биохимическая эволюция.

2. Стационарное состояние жизни.

3. Гипотеза панспермии.

4. Самозарождение.

Второе и четвертое утверждения просто представляют философский и исторический интерес. Ведь проведенные научные исследования и опыты их отрицают. Жизнь (определение биоло-

Актуальные проблемы авиации и космонавтики — 2018. Том 3

гия дает с точки зрение биохимических процессов) — важное понятие, которое до сих пор изучается учеными.

Живые организмы

Современное определение жизни не может обойтись без понятия живого организма. Организм — это живая материя, которая обладает системой свойств, отличающих ее от неживых предметов. Каждая отдельная особь — это структурная единица популяционно-видового уровня. Живые организмы — это самые главные предметы изучения биологии. Для удобства изучения все живые тела распределили по категориям и создали биологические классификации. Самое простое разделение — на ядерные и безъядерные организмы. А уже потом на много- и одноклеточные» [1].

С давних пор люди наблюдали за звездным небом и объединяли звезды в группы — для ориентирования. Большинство ярких созвездий Северного неба названы в честь древнегреческих героев или мифических персонажей. Это наследие античных астрономов. Созвездия менее яркие названы европейскими астрономами в ХУ1-ХУШ вв. Все невидимые в Европе созвездия Южного полушария названы в эпоху Великих географических открытий, когда европейцы начали осваивать Новый Свет. В последующем ученые получали первые снимки космоса, которые давали научные объяснения земных погодных явлений. К примеру, луна притягивает воду с нашей планеты и тем самым она влияет на приливы и отливы мирового океана.

Шли года, прогресс не стоял на месте. Советские ученые совершили рывок в проектировании и создании космических аппаратов, который позволил 12 апреля в 1961 году совершить полет в космическом пространстве. Это мировой прогресс для всего человечества, но ученые тоже не стояли на месте и ставили перед собой невыполнимые задачи, в последствии которых человек смог выйти в открытое пространство космоса 18 марта 1965 года.

Между СССР и Америкой шла гонка покорения космоса. Американские ученые изобретали новые проекты и поставили пред собой задачу о высадке космонавтов на луне. В 1969 году 24 июля американский астронавт Нил Олден Армстронг ступил на Луну и сказал фразы, которые запомнились всему миру: «Это один маленький шаг для человека и огромный скачок для человечества», «Я думаю, что мы полетели на Луну, потому что это в природе человека — сталкиваться с трудностями. Это в природе его глубоко внутренней души… мы обязаны делать все эти вещи так же, как лосось должен плыть против течения» [2].

То, что находится вне нашей планеты, манило человечество всегда. Люди до сих пор не теряют надежды и верят, что на других, пусть и очень далеких от нас планетах, тоже имеется жизнь. Мы постоянно изучаем космос, расширяя границы Вселенной, запуская в бескрайние космические просторы аппараты-исследователи, ожидая от них информации о неизведанных космических телах. Существует ли жизнь на других планетах? На этот вопрос есть две стороны рассуждения: прикладная и фундоментальная. Фундаментальная сторона для тех кто занимается астрономией, биологией, тех, кто хочет найти жизнь как таковую. Остальное человечество интересуется прикладной стороной этого вопроса.

Во вселенной есть только один космический корабль, на котором уже существует жизнь и 7,6 миллиардов человек — это Земля. Нашей планете угрожают космические опасности в виде камет, астероидов, не говоря уже техногенных проблемах. Поэтому для людей неплохо было бы найти другую планету, на которой возжна жизнь, переселить часть человечества и перенести туда ту инфлрмацию, которая была добыта нашей цивилизацией за тысячелетие ее развития.

Предположим жизнь, к примеру на Луне, Марсе и на других планетах-гигантах.

В трех сутках полета на космическом корабле, есть планета на которой отсутсвует воздух. Это луна. Отсутствие атмосферы на Луне ограничивает наши возможности, но она подходит в качестве хранилища информации для человечества. Для расселения людей Луна — не простой вариант, поскольку лишь под поверностью Луны можно создавать искуственные города, а это будет очень затратно и не произойдет в ближайшие столетия.

Марс это четвёртая планета от солнце, где есть атмосфера, хотя она, разряжена и не подходит для человека, но там есть главный ресурс без которого человек тоже обойтись не может — это вода. Сегодня на Марсе она в замороженном виде, но её можно растопить, очистить и использовать для питья, для выработки кислорода, водорода — а это топлипо для ракет. К сожалению, на

Секция «Философия космоса и космонавтики: перспективы развития в XXI веке»

Марсе дольвольно высокая радиация и жить там будет не возможно, но марсианские пещеры, которые были обнаружены с орбиты должны быть на много лучше. Правда туда ниодин автоматический аппарат ещё не проник, но это дело ближайших лет.

Ещё более привлекательные являются спутники планет-гигантов, такие как Европа у Юпитера или Энцеланд у Сатурна. Там под ледяной корой кроятся гигантские океаны, с вполне пригодной для жизни водой. Как мы знаем, в океане родилась жизнь, где сейчас процветает на Земле. Такие спутники пока ещё не исследованы. Мимо них пролетали космические аппараты, но не опускались на них.

«Благодаря множеству материалов, накопленных в результате изучения планет, становится очевидным, что в Солнечной системе только Марс можно считать возможным местом существования инопланетной жизни. Однако, наличие жизни на Марсе не было доказано, ввиду крайней разряженной атмосферы, которая в 100 раз менее плотная чем на Земле. Она не защищает поверхность Марса от ультрафиолетовых лучей Солнца, а также позволяет воде существовать только в твердом и газообразном видах. Вследствии чего на Марсе нет органического вещества, а следовательно, и жизни.

Таким образом, не смотря на общность происхождения планет Солнечной системы, жизнь появилась только на Земле. Но это не даёт основания полагать, что жизнь на других планетах не существовала ранее, или не образуется в будущем. Поскольку, в период зарождения жизни на Земле, её атмосфера скорее напоминала венерианскую и юпитерскую: практическу полностью отсутствовала твердая поверхность, существовала лишь плотная атмосфера и океан жидких газов. Поэтому поиск жизни в Солнечной системе не должен прекращаться» [3].

Библиографические ссылки

1. Определение жизни. Как зародилась жизнь на Земле [Электронный ресурс]. URL: http://fb.ru/article/225825/znaete-li-vyi-chto-takoe-jizn-s-tochki-zrenie-biologii-opredelenie-ponyatiya-jizn (дата обращения: 12.03.2018).

2. Речь Нила Армстронга [Электронный ресурс]. URL: https://ru.m.wikiquote.org/wiki/ Нил_Армстронг (дата обращения: 12.03.2018).

3. Ахметзянова Л. Г., Мисик И. И., Снежко А. А., Жирнова Е. А. Проблема поиска жизни на планетах Солнечной системы // Актуальные проблемы авиации и космонавтики. 2010. № 6. С. 361-362.

© Спиридонов Р. Ю., 2018

Есть ли жизнь на других планетах? Google Cloud сотрудничает с Лабораторией передовых разработок НАСА, чтобы выяснить

ИИ и машинное обучение

PIA22097_large.jpg

Массимо Маскаро

Выдающийся технический директор по прикладному ИИ, Google Cloud

17 октября 2018 г.

3 Попробуйте Google Cloud

Начните строить в Google Cloud с бесплатными кредитами на 300 долл. США и более чем 20 бесплатными продуктами.

Бесплатная пробная версия

Frontier Development Lab (сокращенно FDL) НАСА — это программа прикладных исследований, созданная для ответа на сложные вопросы космических наук. Уже третий год подряд FDL принимает исследователей со всей нашей планеты для изучения таких проблем, как обнаружение астероидов и картирование солнечных бурь.

Прошлым летом Google Cloud в партнерстве с астробиологической миссией FDL 2018 года смоделировала и классифицировала возможные атмосферы экзопланет — планет за пределами Солнечной системы — в поисках признаков жизни. Вот подробнее о том, что это значит, что сделали команды и что возможно в будущем.

Два подхода к изучению биологии далеких планет

Астробиология — это междисциплинарная научная область, включающая поиск внеземной жизни путем изучения молекулярного состава далеких планет, как правило, с помощью гиперспектральных и радиотелескопов.

Как вы понимаете, множество возможных изменений температуры, атмосферного давления и элементов, присутствующих на поверхности планеты, а также физического состояния этих элементов могут влиять на формы жизни, способные выжить в окружающей среде. Каждая команда, спонсируемая Google Cloud, рассматривала разные стороны этих проблем.

Группа астробиологов 1: моделирование возможных атмосфер далеких планет

Первая группа занималась моделированием окружающей среды и атмосферных свойств планет, поскольку они могут отличаться от земных.

Чтобы создать свою симуляцию, они развернули устаревший инструмент Fortran с ограниченным использованием под названием Atmos в контейнере Docker, которым они управляли через интерфейс Python. Google Compute Engine позволил команде одновременно смоделировать несколько параметров, таких как состав элементов и давление для этих планетарных сред. В общей сложности команда проанализировала более 270 000 смоделированных атмосфер на Compute Engine, вычислив плотность планет в зависимости от температуры и набор из 12 основных (обычно газообразных) соединений, обычно связанных с биологическими функциями. Затем команда смогла поэкспериментировать с различными альтернативными моделями, запустив ноутбуки iPython в Google Kubernetes Engine (GKE).

На следующей диаграмме показан набор смоделированных атмосфер, содержащих несколько таких молекул, в зависимости от концентрации углекислого газа (CO ₂ ), метана (CH ₄ ) и (H ₂ O) в атмосфера:

Смоделированная температура отображается в интуитивно понятном цветовом спектре, где красный цвет теплее синего.

Интересно, что Atmos начинает с концентраций этих молекул, обнаруженных на Земле, а затем регулирует концентрации с небольшими приращениями, чтобы смоделировать фактически неограниченное количество перестановок в рациональных или физически стабильных пределах.

Цель здесь состоит в том, чтобы выявить обобщенную биологическую теорию динамики атмосферы на планетах, подобных Земле, которые находятся за пределами нашей Солнечной системы, чтобы оценить их потенциал для размещения биологических форм жизни. Или, другими словами, смоделировать все химически жизнеспособные миры и посмотреть, совпадают ли какие-либо наблюдаемые спутниковые данные.

Вы можете найти код команды Astrobiology 1, PyAtmos, на GitHub.

Группа астробиологии 2: создание набора спектральных данных о более чем 3 миллионах каменистых экзопланет земной группы с помощью машинного обучения

Прошлым летом вторая команда, изучающая астробиологию в лаборатории, разработала первый алгоритм машинного обучения для анализа скалистых или «земных» экзопланет, чтобы сделать вывод о химическом составе их атмосфер.

Команда Astrobiology 2 разработала процесс под названием INARA, который просеивает массивные наборы данных изображений с высоким разрешением, предоставляемые телескопами, для выявления спектральных характеристик атмосфер планет. Это позволило анализировать изображения и кривые блеска со спутника Кеплер с помощью машинного обучения, чтобы превзойти предшествующие ведущие методологии, используемые для анализа экзопланет.

Поскольку для построения модели машинного обучения недостаточно соответствующих данных с текущих или исторических спутников, команда разработала три миллиона гипотетических планетарных спектров или диаграмм длин волн, проходящих через атмосферу каждой гипотетической планеты. Чтобы получить эти данные в масштабе, они использовали программный инструмент Института Годдарда НАСА, генератор планетарного спектра, который предлагает способ случайной генерации возможных значений атмосферных условий. Затем они попытались классифицировать эти спектры по соединениям, на которых они были синтезированы, используя модели машинного обучения на основе TensorFlow, Keras и PyTorch. Хотя в конечном итоге команда решила развернуть PyTorch, TensorFlow и Keras облегчили эксперименты, учитывая их совместимость с ноутбуками iPython.

Команда протестировала несколько различных моделей, скорости обучения и функций активации, чтобы еще больше повысить точность своей модели, проверенной на смоделированных данных. Затем они использовали линейную регрессию, нейронные сети с прямой связью и сверточные нейронные сети (CNN). Оказалось, что наиболее успешной моделью с точки зрения точности классификации была CNN, состоящая в основном из слоев ReLU, обученных чуть более чем на 60 эпохах.

Вот масштаб набора данных сегодня и в будущем (с увеличением времени вычислений для достижения более высокого уровня точности):

Предыдущие попытки исследователей автоматизировать обнаружение значимых данных в данных гиперспектральных изображений не были такими надежными, как INARA, с точки зрения количества молекул, которые они могут обнаружить. Без возможности масштабирования до потенциально тысяч экземпляров Compute Engine процесс обнаружения исторически занимал гораздо больше времени, независимо от того, выполнялся ли он вручную или эвристическим (на основе алгоритма) способом.

Учитывая масштабы наборов данных, получаемых телескопами Kepler, и еще больший объем данных, которые будут возвращены на Землю со спутника Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), который скоро будет запущен, сведение к минимуму времени анализа на планету может ускорить это исследование и убедиться, что мы не упустим ни одного жизнеспособного кандидата.

Сравнение скорости оценки между INARA и конкурирующими методологиями:

Поскольку INARA может анализировать больше молекулярных спектров на планету, она может создавать более сложные анализы на основе соответствующих входных спектральных данных. Это помогает определить более надежный биологический профиль для этой планеты и молекул, которые могут быть доступны для жизни, живущей в ее атмосфере.

В ближайшем будущем команда планирует выпустить свой набор данных и модель машинного обучения в виде программного обеспечения с открытым исходным кодом.

Что дальше?

С появлением еще более совершенных телескопов, таких как TESS, ученые столкнутся с еще большими трудностями при обработке огромного количества изображений и радиоданных, отправляемых на Землю. Таким образом, становится еще более важным иметь инструменты, которые могут анализировать и интерпретировать расположение далеких планет во всех этих данных. Мы очень рады сотрудничать с NASA FDL, чтобы ответить на фундаментальный вопрос: одиноки ли мы?

^{Фото в заголовке предоставлено NASA/JPL-Caltech.}

Для получения дополнительной информации о сотрудничестве Google Cloud с NASA FDL посетите целевую страницу здесь.

Опубликовано в:

Сколько существует инопланетных цивилизаций? Новое галактическое исследование дает ключ к разгадке.

Хороший знак для охотников за инопланетянами: более 300 миллионов миров с похожими на Землю условиями разбросаны по галактике Млечный Путь. Новый анализ показывает, что примерно у половины солнцеподобных звезд галактики есть каменистые миры в обитаемых зонах, где жидкая вода может скапливаться или течь по поверхности планет.

«Это научный результат, которого мы все ждали», — говорит Натали Баталья, астроном из Калифорнийского университета в Санта-Круз, которая работала над новым исследованием.

Открытие, которое было принято для публикации в Астрономическом журнале , определяет ключевое число в уравнении Дрейка. Уравнение, придуманное моим отцом Фрэнком Дрейком в 1961 году, создает основу для расчета количества обнаруживаемых цивилизаций в Млечном Пути. Теперь известны первые несколько переменных в формуле, в том числе скорость формирования солнцеподобных звезд, доля звезд с планетами и количество обитаемых миров в звездной системе.

Количество солнцеподобных звезд с мирами, похожими на Землю, «могло составлять одну на тысячу или одну на миллион — никто точно не знал», — говорит Сет Шостак, астроном из Института поиска внеземного разума (SETI), который был не участвует в новом исследовании.

Астрономы оценили количество этих планет, используя данные космического корабля НАСА «Кеплер». В течение девяти лет Кеплер смотрел на звезды и наблюдал за краткими мерцаниями, возникающими, когда вращающиеся вокруг планеты затмевают часть света своей звезды. К концу своей миссии в 2018 году «Кеплер» обнаружил около 2800 экзопланет, многие из которых не имели ничего общего с мирами, вращающимися вокруг нашего Солнца.

Но главной целью Кеплера всегда было определить, насколько распространены такие планеты, как Земля. Для расчета потребовалась помощь космического корабля Gaia Европейского космического агентства, который следит за звездами по всей галактике. Имея в руках наблюдения Гайи, ученые наконец смогли определить, что Млечный Путь населен сотнями миллионов планет размером с Землю, вращающихся вокруг солнцеподобных звезд, и что ближайшая из них, вероятно, находится в пределах 20 световых лет от Солнечной системы.

Медленное перемещение ближе к контакту

Уравнение Дрейка использует семь переменных для оценки количества обнаруживаемых цивилизаций в Млечном Пути. Он учитывает такие факторы, как доля солнцеподобных звезд с планетными системами и количество обитаемых планет в каждой из этих систем. Оттуда он рассматривает, как часто жизнь развивается в мирах с правильными условиями, и как часто эти формы жизни в конечном итоге развивают обнаруживаемые технологии. В своей первоначальной форме уравнение предполагает, что технологически подкованные инопланетяне будут развиваться на планетах, вращающихся вокруг солнцеподобных звезд.

«Когда астрономы говорят об обнаружении этих планет, на самом деле все говорят об уравнении Дрейка, верно?» — говорит Джейсон Райт, астроном из Пенсильванского государственного университета, изучающий потенциально обитаемые миры, но не участвовавший в новом исследовании. «Мы все имеем это в виду, когда делаем этот расчет».

Ученым потребовалось более полувека, чтобы определить, на скольких планетах может быть жизнь. В 1961 году астрономы не знали ни о каких мирах, вращающихся вокруг других звезд, кроме Солнца, и, хотя теории формирования планет предполагали, что экзопланеты должны быть обычным явлением, у нас не было свидетельств их существования. Но за последнее десятилетие стало ясно, что планеты чрезвычайно распространены, превосходя по количеству звезды в Млечном Пути. В среднем почти у каждой звезды есть хотя бы один вращающийся вокруг нее мир.

Это осознание было «действительно большим шагом вперед», — говорит Райт. «Это то, что сказало нам, что есть много мест для жизни, поскольку мы знаем, что она потенциально возникла». Но следующий фактор в уравнении Дрейка — количество обитаемых миров на планетарную систему — рассчитать было сложнее, говорит Баталья.

Миры, похожие на дом

Кеплер обнаруживает далекие миры, ища провалы в свете, возникающие, когда планеты пересекают поверхности звезд и на короткое время закрывают часть звездного света. Основываясь на том, насколько сильно звездный свет блокируется и как часто, ученые могут выяснить, насколько велика планета и сколько времени требуется, чтобы вращаться вокруг своей звезды. Используя этот подход, Кеплер обнаружил тысячи экзопланет всех размеров и орбит. Но настоящие поиски ученых заключались в поиске части планет, подобных Земле: умеренных, каменистых и вращающихся вокруг звезд, подобных Солнцу.

Предварительные оценки предполагали, что около 20 процентов солнцеподобных звезд содержат миры, отвечающие этим критериям. Теперь мы знаем, что это число приближается к 50 процентам, если не больше.

«Это выше, чем я думал. Я всегда говорил публике, что каждый четвертый, один из пяти — этот результат является довольно приятным сюрпризом», — говорит Баталья. «Каждая другая солнцеподобная звезда, вероятно, в среднем имеет потенциально обитаемую планету».

Расчет частоты этих планет столкнулся с непредвиденными трудностями. Звезды, которые наблюдал Кеплер, оказались более активными, чем предполагали ученые, и они давали сигналы, которые могли имитировать или искажать сигнатуры проходящих планет. И сам космический корабль был привередлив, требуя периодических маневров, которые усложняли наблюдения, особенно после отказа некоторых важных частей, которые помогали ему сохранять неподвижность взгляда.

Чтобы прийти к такому выводу, Баталья и ее коллеги объединили данные с Кеплера и Геи, которые отслеживают и характеризуют миллиард ближайших звезд. Они идентифицировали планеты Кеплера размером от 0,5 до 1,5 земного радиуса, которые, скорее всего, будут каменистыми, а не газообразными. Затем от Гайи они получили данные о температуре и размерах звезд, вокруг которых вращаются эти планеты.

Вместо того, чтобы основывать потенциальную обитаемость планеты только на расстоянии от звезды, команда подсчитала, сколько энергии достигает каждого из этих миров. Оттуда команда выбрала миры, температура которых позволила бы жидкой воде выжить на поверхности.

Когда у команды появилась выборка известных каменистых миров с умеренным климатом, вращающихся вокруг солнцеподобных звезд, они смогли оценить их количество во всей галактике. Они обнаружили, что от 37 до 60 процентов солнцеподобных звезд в Млечном Пути должны содержать мир с умеренным климатом размером с Землю, и, используя более либеральные расчеты энергии, необходимой для того, чтобы мир был умеренным, они обнаружили, что от 58 до 88 процентов солнцеподобных звезд могли бы иметь такой мир.

Конечно, многие факторы определяют, действительно ли мир в обитаемой зоне благоприятен для жизни. Планетарные характеристики, такие как магнитные поля, атмосферы, содержание воды и тектоника плит, играют роль, и их трудно наблюдать на маленьких, далеких мирах.

Несмотря на это, «эта статья действительно помогает точно определить, сколько мест жизни может существовать», — говорит Райт. «И они рассчитывают наиболее вероятное расстояние до ближайшей такой планеты, и в итоге оказываются на нашем небесном заднем дворе». Ближайший такой мир, вероятно, находится в пределах 20 световых лет, а четыре должны быть в пределах 33 световых лет.

От обитаемости к цивилизации

Теперь, когда астрономы хорошо понимают, сколько миров, подобных Земле, разбросано по галактике, они могут продолжить работу с переменными в уравнении Дрейка. Многие из оставшихся факторов будет сложно определить, в том числе важные вопросы о том, как часто инопланетяне разрабатывают технологии, которые мы можем обнаружить, и как долго такие цивилизации можно обнаружить.

Еще один нерешенный вопрос заключается в том, должны ли ученые включать звезды, не похожие на Солнце, учитывая, что вокруг меньших и более холодных звезд было обнаружено несколько миров размером с Землю. И, возможно, нам следует рассматривать миры, отличные от планет — хотя многие из миров Кеплера большие и газовые, «у них могут быть лесные луны, такие как Эндор» в «Звездных войнах », говорит Райт. «Или, я думаю, Пандора, как в Аватар ».

Астрономы мучительно близки к вычислению следующего фактора уравнения: доли обитаемых миров, на которых развивается жизнь. Продолжая исследовать нашу Солнечную систему, мы обнаруживаем, что список пригодных для жизни ниш длинный и разнообразный. Такие миры, как Марс или ледяная луна Юпитера Европа, могут содержать микробную жизнь, и даже токсичные облака над Венерой могут содержать формы жизни.

«Если это произошло более одного раза в Солнечной системе, — говорит Райт, — это довольно быстро даст вам это число».

Обнаружение хотя бы одного примера жизни за пределами Земли показало бы, что биология — это не космическая случайность, а скорее вероятный результат при наличии правильных ингредиентов. И, учитывая количество пригодной для жизни недвижимости в космосе, многие астрономы говорят, что жизнь в основном неизбежна.

Но вычисление этих последних переменных в уравнении Дрейка — тех, которые скажут нам, является ли Земля домом для единственного в галактике технологически развитого организма — будет загадкой до тех пор, пока, как говорит мой отец, мы не услышим ропот инопланетных миров. .

Читать дальше

Волшебные ледяные пещеры Альп рискуют исчезнуть

• Журнал

Волшебные ледяные пещеры Альп рискуют исчезнуть

На протяжении столетий этот захватывающий подземный мир сохранял местный климат и приводил посетителей в восторг. Теперь его сказочные черты отступают, капля за каплей.

Внутри скандального плана по реинтродукции гепардов в Индии

• Животные

Внутри спорного плана по реинтродукции гепардов в Индии

Импортированные африканские гепарды станут первыми бродягами по Индии за последние десятилетия, но критики проекта говорят, что у больших кошек мало шансов на выживание без постоянного вмешательства человека.

Как Содружество возникло из рушащейся Британской империи

• История и культура

Как Содружество возникло из рушащейся Британской империи

Новый король Великобритании Карл III возьмет бразды правления этой организацией, состоящей из бывших колоний. Но лидерство королевской семьи в Содружестве больше не является чем-то само собой разумеющимся — вот почему.

Эксклюзивный контент для подписчиков

Почему люди так одержимы Марсом?

Как вирусы формируют наш мир

Эпоха собачьих бегов в США подходит к концу будет исследовать красную планету

Почему люди так одержимы Марсом?

Как вирусы формируют наш мир

Эпоха собачьих бегов в США подходит к концу

Узнайте, как люди представляли жизнь на Марсе на протяжении истории будет исследовать красную планету

Почему люди так одержимы Марсом?

Как вирусы формируют наш мир

Эпоха собачьих бегов в США подходит к концу

Узнайте, как люди представляли себе жизнь на Марсе на протяжении всей истории

Узнайте, как новый марсоход НАСА будет исследовать красную планету

Подробнее

Есть ли жизнь на других планетах?

НАУКА — Земля и Космос

Задумывались ли вы когда-нибудь.

..

• Есть ли жизнь на других планетах?
• Что должно быть на планете для поддержания жизни?
• Что бы вы хотели, чтобы инопланетная форма жизни знала о Земле?

Метки:

См. все Теги

• астрономия,
• житель,
• форма жизни,
• космическое пространство,
• исследования,
• Астрономическая,
• Житель,
• Форма жизни,
• Космос,
• Исследования

Сегодняшнее чудо дня было вдохновлено Джоном из Алабамы. Джон Удивляется , « есть ли жизнь на других планетах » Спасибо, что ДУМАЕТЕ вместе с нами, Джон!

Астрономы и другие ученые постоянно исследуют и изучают космос. Один из самых интригующих вопросов, на который они надеются когда-нибудь ответить, заключается в том, существует ли жизнь на других планетах. Несмотря на множество исследований в открытом космосе, ученым пока не удалось найти доказательства существования форм жизни на какой-либо другой планете, кроме Земли.

Земля очень гостеприимна, поэтому жить здесь легко. На Земле есть вода, которая необходима живым существам для выживания.

Земля также имеет атмосферу, которая не слишком горячая и не слишком холодная. Его удаленность от Солнца обеспечивает жителей Земли достаточным количеством тепла, солнечного света и энергии.

Хотя могут быть и другие планеты, обладающие некоторыми чертами гостеприимства Земли, пока ученые не нашли ни одной из них со всеми свойствами, которые, по их мнению, необходимы для поддержания жизни. Земля остается единственной в своем роде!

Интересно, что дальше?

Поднимите группу! Вандерополис живет звуками музыки! Завтра мы будем делать прекрасную музыку вместе, когда мы сядем вместе с оркестром и узнаем, из-за чего весь этот шум.

Попробуйте

Представьте, что астрономы обнаружили дружественных существ на далекой планете под названием Вандертрон. Они хотели бы отправить «приветственный пакет» с Земли жителям Вандертрона, и вы были завербованы в качестве представителя Америки, чтобы помочь решить, что отправить.

Что будет содержать ваш приветственный пакет? Напишите краткое описание того, что вы бы отправили инопланетянам Вандертрона

Поскольку вы не можете отправить посылку в Вандертрон, вместо этого отправьте свое описание по электронной почте в Вандерополис

• Три предмета, представляющие современную жизнь в Америке
• Три новости о важных моментах американской истории
• Три продукта, которые представляют американскую культуру
• Три разных предмета на ваш выбор
• Три описания уникальных привычек землян (примеры: вечеринки по случаю дня рождения, пчелы по буквам, домашние животные, сбор ракушек, танцы, парады, лепка снеговиков)

Получил?

Проверьте свои знания

Wonder Contributors

Благодарим:

myla из AL и Umair
за ответы на вопросы по сегодняшней теме Wonder!

Продолжайте удивляться вместе с нами!

Что вас интересует?

Wonder Words

• космос
• астроном
• доказательства
• формы жизни
• интригующий
• исследования
• пруф
• гостеприимный
• житель

Примите участие в конкурсе Wonder Word

Оцените это чудо

Поделись этим чудом

×

ПОЛУЧАЙТЕ СВОЕ ЧУДО ЕЖЕДНЕВНО

Подпишитесь на Wonderopolis и получайте
Wonder of the Day® по электронной почте или SMS

Присоединяйтесь к Buzz

Не пропустите наши специальные предложения, подарки и рекламные акции. Узнай первым!

Поделись со всем миром

Расскажите всем о Вандополисе и его чудесах.

Поделиться Wonderopolis

Wonderopolis Widget

Хотите делиться информацией о Wonderopolis® каждый день? Хотите добавить немного чуда на свой сайт? Помогите распространить чудо семейного обучения вместе.

Добавить виджет

Ты понял!

Продолжить

Не совсем!

Попробуйте еще раз

Сколько инопланетян в Млечном Пути? Астрономы обращаются к статистике за ответами

В 12-м эпизоде ​​сериала Космос, , который вышел в эфир 14 декабря 1980 года, один из создателей и ведущий программы Карл Саган познакомил телезрителей с одноименным уравнением астронома Фрэнка Дрейка. Используя его, он подсчитал потенциальное количество развитых цивилизаций в Млечном Пути, которые могли бы связаться с нами, используя внеземной эквивалент наших современных технологий радиосвязи. Оценка Сагана варьировалась от «жалких немногих» до миллионов. «Если цивилизации не всегда уничтожают себя вскоре после того, как открыли радиоастрономию, тогда небо может тихонько гудеть от звездных посланий», — напевал Саган в своей неподражаемой манере.

Саган пессимистично относился к тому, что цивилизации способны пережить свой собственный технологический «юношеский период» — переходный период, когда культурное развитие, скажем, ядерной энергетики, биоинженерии или множества других мощных возможностей может легко привести к самоуничтожению. Практически во всех других отношениях он был оптимистом в отношении перспектив пангалактической жизни и разума. Но научная основа его убеждений была в лучшем случае шаткой. Саган и другие подозревали, что появление жизни на мягких мирах должно быть космической неизбежностью, поскольку геологические данные свидетельствовали о том, что она возникла на Земле поразительно быстро: более четырех миллиардов лет назад, практически сразу после того, как наша планета достаточно остыла после своего огненного образования. И если, как и в нашем мире, жизнь на других планетах возникала быстро и эволюционировала, становясь со временем все более сложной, возможно, интеллект и технологии также могли бы быть общими для всей Вселенной.

В последние годы, однако, некоторые скептически настроенные астрономы попытались придать больше эмпирического веса таким заявлениям, используя сложную форму анализа, называемую байесовской статистикой. Они сосредоточились на двух великих неизвестных: шансах возникновения жизни на планетах, подобных Земле, из абиотических условий — процесс, называемый абиогенезом, — и, таким образом, шансах появления разума. Даже имея на руках такие оценки, астрономы расходятся во мнениях относительно того, что они означают для жизни в других частях космоса. Это отсутствие консенсуса связано с тем, что даже лучший байесовский анализ может сделать так много только тогда, когда веских доказательств существования внеземной жизни и разума мало.

Уравнение Дрейка, которое астроном ввел в 1961 году, вычисляет количество цивилизаций в нашей галактике, которые могут передавать или принимать межзвездные сообщения с помощью радиоволн. Он основан на умножении ряда факторов, каждый из которых количественно определяет некоторый аспект наших знаний о нашей галактике, планетах, жизни и разуме. Эти факторы включают ƒ _p , долю звезд с внесолнечными планетами; n _e , количество обитаемых планет во внесолнечной системе; ƒ _l , доля обитаемых планет, на которых возникает жизнь; и так далее.

«В то время, когда Дрейк записал [уравнение] — или даже 25 лет назад — почти любой из этих факторов мог быть тем, что делает жизнь очень редкой», — говорит Эд Тернер, астрофизик из Принстонского университета. Теперь мы знаем, что миры вокруг звезд являются нормой, и что миры, похожие на Землю по самым основным параметрам размера, массы и инсоляции, также распространены. Короче говоря, кажется, что нет недостатка в галактической недвижимости, которую могла бы занять жизнь. Тем не менее «одной из самых больших неопределенностей во всей цепочке факторов является вероятность того, что жизнь когда-либо зародится — что вы совершите этот скачок от химии к жизни, даже при наличии подходящих условий», — говорит Тернер.

Игнорирование этой неопределенности может привести астрономов к довольно смелым заявлениям. Например, в прошлом месяце Том Уэстби и Кристофер Конселис из Ноттингемского университета в Англии попали в заголовки газет, когда подсчитали, что в нашей галактике должно быть не менее 36 разумных цивилизаций, способных общаться с нами. Оценка была основана на предположении, что разумная жизнь возникает на других пригодных для жизни планетах земного типа примерно через 4,5–5,5 миллиардов лет после их образования.

«Это просто очень конкретное и сильное предположение», — говорит астроном Дэвид Киппинг из Колумбийского университета. «Я не вижу никаких доказательств того, что это безопасная ставка».

Ответить на вопросы о вероятности абиогенеза и возникновения разума сложно, потому что у ученых есть только одна информация: жизнь на Земле. «На самом деле у нас нет даже одной полной точки данных, — говорит Киппинг. «Мы не знаем, когда возникла жизнь, например, на Земле. Даже это подвержено неопределенности».

Еще одна проблема, связанная с предположениями, основанными на том, что мы наблюдаем локально, — это так называемая систематическая ошибка отбора. Представьте, что вы покупаете лотерейные билеты и сорвете джекпот с сотой попытки. Разумно, тогда вы могли бы присвоить 1-процентную вероятность выигрыша в лотерею. Этот неверный вывод, конечно же, является предвзятостью отбора, которая возникает, если вы опрашиваете только победителей и ни одного неудачника (то есть десятки миллионов людей, купивших билеты, но так и не выигравших в лотерею). Когда дело доходит до расчета вероятности абиогенеза, «у нас нет доступа к ошибкам», — говорит Киппинг. «Вот почему мы находимся в очень сложном положении, когда дело доходит до этой проблемы».

Вход в байесовский анализ. В этом методе используется теорема Байеса, названная в честь Томаса Байеса, английского статистика и министра 18-го века. Чтобы рассчитать вероятность того, что какое-то событие, например абиогенез, произойдет, астрономы сначала придумывают его вероятное распределение вероятностей — наилучшее предположение, если хотите. Например, можно предположить, что абиогенез столь же вероятен в промежутке от 100 до 200 миллионов лет после образования Земли, как и в промежутке от 200 до 300 миллионов лет после этого времени или любого другого 100-миллионного отрезка истории нашей планеты. Такие предположения называются байесовскими априорными значениями, и они делаются явными. Затем статистики собирают данные или доказательства. Наконец, они объединяют априорную вероятность и свидетельство для расчета так называемой апостериорной вероятности. В случае абиогенеза эта вероятность была бы вероятностью возникновения жизни на землеподобной планете, учитывая наши предыдущие предположения и доказательства. Апостериорное значение — это не отдельное число, а скорее распределение вероятностей, которое количественно определяет любую неопределенность. Это может показать, например, что абиогенез становится более или менее вероятным со временем, а не имеет однородного распределения вероятностей, предложенного априором.

В 2012 году Тернер и его коллега Дэвид Шпигель, в то время работавшие в Институте перспективных исследований в Принстоне, штат Нью-Джерси, первыми строго применили байесовский анализ к абиогенезу. Согласно их подходу, жизнь на землеподобной планете вокруг солнцеподобной звезды не возникает до определенного минимального количества лет, 90 297 t 90 298 90 035 мин 90 036 , после образования этого мира. Если жизнь не возникает раньше некоторого максимального времени, 90 297 t 90 298 90 035 max 90 036 , то по мере того, как ее звезды стареют (и в конце концов умирают), условия на планете становятся слишком враждебными для абиогенеза. Между t _min и t _max Тернер и Шпигель намеревались рассчитать вероятность абиогенеза.

Исследователи работали с несколькими различными априорными распределениями этой вероятности. Они также предположили, что для появления интеллекта после абиогенеза требуется определенное фиксированное время.

Учитывая такие предположения, геофизические и палеонтологические свидетельства возникновения жизни на Земле и то, что теория эволюции говорит о появлении разумной жизни, Тернер и Шпигель смогли рассчитать различные апостериорные распределения вероятностей для абиогенеза. Хотя свидетельства того, что жизнь на Земле появилась на ранней стадии, действительно могут свидетельствовать о том, что абиогенез довольно прост, апостериорные предположения не устанавливали нижней границы вероятности. Расчет «не исключает очень низкие вероятности, что на самом деле является своего рода здравым смыслом со статистикой, равной единице», — говорит Тернер. Несмотря на быстрое появление жизни на Земле, абиогенез может быть чрезвычайно редким процессом.

Усилия Тернера и Шпигеля были «первой действительно серьезной байесовской атакой на эту проблему», — говорит Киппинг. «Я думаю, что привлекало то, что они сломали эту стандартную, наивную интерпретацию раннего зарождения жизни».

Несмотря на это, Киппинг считал, что работа исследователей не лишена недостатков, и теперь он попытался исправить ее с помощью собственного более сложного байесовского анализа. Например, Киппинг подвергает сомнению предположение о том, что разум возник в определенное время после абиогенеза. Он говорит, что это предшествующее может быть еще одним примером предвзятости отбора — представления, на которое повлиял эволюционный путь, по которому возник наш собственный интеллект. «В духе кодирования всего вашего невежества, почему бы просто не признать, что вы тоже не знаете этого числа?» — говорит Киппинг. «Если вы пытаетесь сделать вывод, сколько времени требуется жизни, чтобы зародиться, то почему бы одновременно не заняться и интеллектом?»

Именно это предположение и сделал Киппинг, оценивая как вероятность абиогенеза, так и появление разума. В качестве априора он выбрал так называемый априор Джеффриса, который был разработан другим английским статистиком и астрономом, Гарольдом Джеффрисом. Говорят, что это максимально неинформативно. Поскольку доводы Джеффриса не строятся на массовых предположениях, они придают большее значение доказательствам. Тернер и Шпигель также пытались найти неинформативного априора. «Если вы хотите знать, что говорят вам данные, а не то, что вы думали об этом ранее, вам нужен неинформативный предварительный анализ», — говорит Тернер. В своем анализе 2012 года исследователи использовали три априора, один из которых был наименее информативным, но они не использовали априор Джеффриса, несмотря на то, что знали об этом.

В расчетах Киппинга этот априор сосредоточил внимание на том, что он называет «четырьмя углами» пространства параметров: жизнь обычная, и интеллект общий; жизнь распространена, а разум редок; жизнь редка, а разум обычен; и жизнь редка, и разум редок. Все четыре угла были равновероятны до начала байесовского анализа.

Тернер соглашается, что использование приора Джеффриса является значительным шагом вперед. «На самом деле это лучший способ, который у нас есть, просто спросить, что данные пытаются вам сказать», — говорит он.

Объединив априорные данные Джеффриса с разрозненными свидетельствами возникновения и существования жизни на Земле, Киппинг получил апостериорное распределение вероятностей, которое позволило ему рассчитать новые шансы для четырех углов. Он обнаружил, например, что сценарий «жизнь распространена, а интеллект — редкость» в девять раз более вероятен, чем то, что и жизнь, и интеллект редки. И даже если интеллект не редкость, в сценарии «жизнь — это обычно» минимальное отношение шансов составляет 9 к 1. Это не те шансы, на которые можно было бы поставить все, говорит Киппинг. «Вы можете легко проиграть пари».

Тем не менее, этот расчет является «положительным признаком того, что жизнь должна быть там», — говорит он. «Это, по крайней мере, наводящий намек на то, что жизнь — не сложный процесс».

Не все байесовские статистики согласятся. Тернер, например, по-разному интерпретирует результаты. Да, анализ Киппинга предполагает, что очевидное раннее появление жизни на Земле благоприятствует модели, в которой абиогенез является обычным явлением, с определенным отношением шансов 9:1. Но этот расчет не означает, что модель в девять раз более верна, чем та, которая говорит, что абиогенез встречается редко, говорит Тернер, добавляя, что интерпретация Киппинга «немного чрезмерно оптимистична».

По словам Тернера, который приветствует работу Киппинга, даже самый сложный байесовский анализ все равно оставит место для редкости как жизни, так и разума во Вселенной. «То, что мы знаем о жизни на Земле, не исключает таких возможностей», — говорит он.

И не только байесовские статистики могут быть недовольны интерпретацией Киппинга. Любой, кто интересуется вопросами о происхождении жизни, скептически отнесется к заявленным ответам, учитывая, что любой такой анализ обязан геологическим, геофизическим, палеонтологическим, археологическим и биологическим свидетельствам существования жизни на Земле, ни одно из которых не является однозначным в отношении временных линий. для абиогенеза и появления разума.

«Мы все еще пытаемся определить, что мы подразумеваем под живой системой», — говорит Калеб Шарф, астроном и астробиолог из Колумбийского университета. «Это скользкий зверь с точки зрения научного определения. Это проблематично для утверждения [о том], когда происходит абиогенез, или даже утверждения об эволюции интеллекта».

Если бы у нас были строгие определения, проблемы бы не исчезли. «Мы не знаем, завелась ли жизнь, остановилась, возобновилась. Мы также не знаем, можно ли построить жизнь только одним способом или нет», — говорит Шарф. Когда Земля стала гостеприимной для жизни? И когда это произошло, были ли первые молекулы этой «жизни» аминокислотами, РНК или липидными мембранами? И после того, как жизнь впервые возникла, была ли она уничтожена каким-то катастрофическим событием в начале истории Земли только для того, чтобы возобновиться потенциально другим образом? «Очень много неопределенности, — говорит Шарф.

Все эти отрывочные данные делают трудным даже байесовский анализ. Но в качестве метода он остается наиболее подходящим методом для обработки большего количества доказательств — скажем, обнаружения признаков жизни, существовавших на Марсе в прошлом или внутри одного из покрытых льдом спутников Юпитера, несущих океаны, в настоящее время.

«В тот момент, когда у нас есть еще одна точка данных, с которой можно поиграть, если это произойдет, [байесовские модели] — это способы наилучшим образом использовать эти дополнительные данные. Внезапно неопределенности резко уменьшаются», — говорит Шарф. «Нам не обязательно исследовать каждую звезду в нашей галактике, чтобы выяснить, насколько вероятно, что в том или ином месте может быть жизнь. Еще одна или две точки данных, и вдруг мы узнаем, по сути, о Вселенной с точки зрения ее склонности к возникновению жизни или, возможно, разума. И это довольно мощно».

ОБ АВТОРЕ(АХ)

Анил Анантасвами является автором книги «Грань физики», «Человек, которого там не было» и, совсем недавно, «Через две двери одновременно: элегантный эксперимент, запечатлевший Загадка нашей квантовой реальности . Авторы и права: Ник Хиггинс

Ученые спорят о вероятности обнаружения жизни на других планетах к 2042 году

В ходе дебатов, организованных Департаментом астрономии и астрофизики, шесть ученых спорили, выявит ли дистанционное зондирование доказательства существующей жизни на экзопланете — любой планете за ее пределами. нашей Солнечной системы — к концу 2042 г.

Ученые, выступавшие за открытие внеземной жизни в ближайшем будущем, основывались на идеях о том, что жизнь универсальна, что живые организмы создают заметные биосигнатуры, изменяя химический состав окружающей их среды, и что с увеличением числа обнаруженных землеподобных планет благодаря таким предприятиям, как миссия Кеплера, не должно пройти много времени, прежде чем будет найдена планета с правильными знаками.

«История науки полна сюрпризов, — сказала Лаура Крейдберг, аспирант астрономии и астрофизики. «Мы должны непредвзято относиться к тому, чего ожидать».

Оппозиция ориентировалась на ответвления логики. В дополнение к возможности ложных срабатываний биосигнатур и маловероятности того, что человечество потратит серьезные ресурсы на поиск жизни, парадокс нобелевского лауреата из Чикагского университета Энрико Ферми утверждает, что если есть жизнь среди миллиардов планет, некоторые из них должны быть достаточно развиты, чтобы уже достичь Земли. .

«Мы надеемся, что сможем найти жизнь во Вселенной», — сказал Эдвин Кайт, доцент геофизических наук. «Но мы должны голосовать, основываясь на фактах, а не на надеждах».

Дебаты, состоявшиеся осенью 2015 года, стали предпоследним мероприятием AstroChicago 123, на котором в честь основания отдела были представлены доклады, фильм и панельные дискуссии о прошлых и текущих исследованиях отдела. Он также отметил завершение строительства Исследовательского центра Уильяма Экхардта.

В дискуссии с каждой стороны выступили по три исследователя. Зрители имели возможность проголосовать до и после дебатов.

Дориан Эббот, адъюнкт-профессор геофизических наук, сформулировал аргументы в пользу обнаружения внеземной жизни в ближайшем будущем или сторону «да». Во-первых, он описал, как микробная жизнь была обычным явлением и могла выживать в экстремальных условиях на Земле. Это означало, что при изобилии в нашей Вселенной сырья, необходимого для живой материи, жизнь, вероятно, могла бы выжить на планетах в обитаемых зонах.

Лесли Роджерс, доцент кафедры астрономии и астрофизики, объяснила, как вся жизнь изменяет окружающую среду, и что биосигнатуры, такие как кислород и аммиак, могут быть положительным свидетельством существования жизни на экзопланете. Для производства заметного количества аммиака потребуется всего одна тысячная часть биомассы земного океана.

Крейдберг сказал, что у НАСА в настоящее время есть технология для поиска этих сигнатур, и у него есть список планет, которые являются многообещающими кандидатами на жизнь.

Кайт, сформулировав аргументы «против», объяснил, что в лаборатории и в планетарном масштабе жизнь не возникает спонтанно — исключением является Земля, которая доказала, что жизнь была редкостью. Далее он объяснил, что не существует комбинации атмосферных сигнатур, которую нельзя было бы объяснить небиологическими процессами.

Даниэль Фабрики, доцент кафедры астрономии и астрофизики, рассуждал с точки зрения парадокса Ферми, что при обилии землеподобных планет, в том числе многих намного старше Земли, инопланетная цивилизация должна была достичь стадии межзвездных путешествий и совершить некоторые контакт с Землей. Продолжая теорию, Фабрики утверждал, что подтверждение существования жизни на экзопланетах будет означать более высокую вероятность существования разумных инопланетных цивилизаций. Он также отметил тот факт, что за миллиарды лет ни один разумный инопланетянин не добрался до Земли, а это означает, что человечество имеет мрачные перспективы для исследования и расширения космоса. «Голосуя «за» в своем бюллетене, вы обрекаете человечество», — пошутил Фабрики.

Последний аргумент Джейкоба Бина, доцента кафедры астрономии и астрофизики против обнаружения жизни к 2042 году, заключался в том, что человечеству предстоит преодолеть слишком много политических препятствий. Если человечество направит серьезные средства на разработку технологии дистанционного зондирования, чтобы найти существующую жизнь, а не на другие проекты, оно может найти доказательства того, что жизнь существует где-то еще во Вселенной. Однако Бин выразил сомнение в том, что сообщество астрофизиков сможет объединиться, не говоря уже о нации, чтобы согласиться на эту миссию и преодолеть технологические трудности.

Перед началом дебатов 33 зрителя проголосовали за то, что жизнь на экзопланете не будет обнаружена к 2042 году, а 38 проголосовали за то, что она будет. После дебатов 40 зрителей проголосовали за то, что жизнь не будет найдена, а 38 проголосовали за то, что она будет найдена, что Анджела Олинто, профессор астрономии и астрофизики Гомера Дж. Ливингстона и Колледжа, объяснила «чикагской традицией часто голосовать». Бюллетень для голосования и итоги дебатов были помещены в капсулу времени, которая должна быть открыта в 2042 году.

Для тех, кто хочет узнать больше об экзопланетах, лекции и занятия по этой теме будут проводиться во время Зимней и Весенней четвертей. Роджерс прочтет исследовательскую лекцию на тему «Разнообразие и демография далеких скалистых миров» в полдень 29 февраля на ERC 576. Кроме того, Фабрики и Бин проведут занятия по экзопланетам в Spring Quarter.

сообщений в космос и из космоса | Жизнь в других мирах | Статьи и очерки | В поисках нашего места в космосе: от Галилея до Сагана и далее | Цифровые коллекции

Прослушать эту страницу

В начале 20-го века интерес к потенциалу жизни на Марсе и возможных цивилизаций привел к поиску сигналов. Можем ли мы общаться с другой планетой? Как мы можем искать сигналы и сообщения из других миров?

Газетная статья 1896 года под названием «Сигнал с Марса» предлагала один пример того, как мы можем получать сообщения с планеты. Отмечая «светящуюся проекцию на южном краю планеты», в статье предполагается, что это могло быть связано с тем, что «жители Марса посылали сообщения» на Землю. Мы можем найти ту же самую идею в музыкальном произведении. 19Часть 01, «Сигнал с Марса, марш и ту шаг», предлагает музыку, которую марсиане могли бы играть для нас. Судя по обложке, один довольно цивилизованный марсианин использует прожектор, чтобы передать мелодию, в то время как другой наблюдает за Землей в телескоп, вероятно, ожидая, есть ли у нас одинаковые вкусы в маршах и двух шагах. Вскоре развитие радиотехнологий обеспечит гораздо более мощный способ прослушивания и отправки сообщений в другие миры.

Тесла обещает радиосвязь с Марсом

В конце 19-го и начале 20-го веков идея и развитие беспроводной телеграфии, отправляющей и принимающей электромагнитные волны по воздуху, предложили новый метод поиска сообщений из космоса. В 1901 году инженер Никола Тесла сделал поразительное заявление о том, что он принимает радиосообщения с Марса. Его история была подхвачена и широко освещена в прессе.

Статья из Richmond Times предлагает подробное описание и комментарии к его предполагаемому открытию. «Когда он сидел рядом со своим инструментом на склоне холма в Колорадо, в глубокой тишине этого сурового, вдохновляющего края, где вы ставите свои ноги в золото и ваша голова касается созвездий, — когда он сидел там однажды вечером, в одиночестве, его внимание, совершенно живой в этот момент, был остановлен слабым звуком из приемника — три волшебных постукивания, одно за другим, с определенным интервалом. Какой человек, когда-либо живший на этой земле, не позавидовал бы Тесле в этот момент!» Хотя предполагаемая связь Теслы с Марсом привлекла внимание средств массовой информации, она не вызвала серьезного интереса ученых.

Здравствуй, Земля!

По мере того, как развивалось радио, росло и количество историй о связи с Марсом. Одна из таких статей 1920 года: Привет, Земля! Привет! Маркони считает, что он получает сигналы с планет, дает обширный комментарий к аналогичным сигналам, наблюдаемым итальянским инженером Гульельмо Маркони. Помимо описания этого открытия, статья цитирует Томаса Эдисона, который говорит, что работа Маркони предлагает «хорошие основания для теории, которую жители других планет пытаются подать нам». Поскольку радио развивалось как средство связи в начале 20 века, оно также предназначалось для прослушивания контактов из других миров. Хотя вскоре станет ясно, что сигналов с Марса нет, радио сыграет решающую роль в поисках жизни на мирах за пределами нашей Солнечной системы.

В 1930-х и 40-х годах радио стало бесценным инструментом для наблюдения за небом. Когда астрономы начали разрабатывать радиотелескопы, они открыли различные источники электромагнитных волн в небе, и они стали полезными источниками данных наблюдений за космосом.

Межгалактический контакт и уравнение Дрейка

В 1960-х годах Фрэнк Дрейк, Карл Саган и ряд других ученых начали поиск сигналов, указывающих на существование разумной жизни где-то еще во Вселенной. По мере того, как становилось все более очевидным, что на других планетах Солнечной системы нет разумной жизни, стало возможным обнаруживать сигналы гораздо дальше. Уравнение Дрейка было способом оценить количество цивилизаций в галактике, которые могли посылать радиосигналы, которые мы могли обнаружить.

Здесь, в верхней части черновика статьи начала 1960-х годов, Карл Саган представляет и интерпретирует уравнение Дрейка, уравнение для оценки количества внеземных цивилизаций, которые могут связаться с нами. В этом конкретном эссе он исследует вероятность физического контакта, то есть посещения Земли внеземными цивилизациями. Проект прямого контакта между галактическими цивилизациями с помощью релятивистского межзвездного космического полета. 1960-1962 гг. Отдел рукописей

Целью этого уравнения является определение параметров для определения возможного количества цивилизаций в нашей галактике, с которыми мы могли бы общаться. Каждая из переменных после знака равенства перемножается, чтобы получить результат. R — скорость звездообразования, fp  это доля тех звезд, у которых есть планеты, ne  это среднее количество планет, которые теоретически могут поддерживать жизнь, f ℓ будет долей планет, которые могут поддерживать жизнь, которая в какой-то момент , действительно поддерживают жизнь, fi  это доля тех планет, на которых действительно развиты разумные
жизнь, fc — это часть цивилизаций, разработавших технологию, которая выпускает в космос поддающиеся обнаружению признаки их существования, и L  является оценкой продолжительности существования таких цивилизаций. Все вместе уравнение Дрейка выглядит так: N = R* • fp • ne • fl • fi • fc • L.

собственные представления о прогрессивном значении техники и науки. Те цивилизации, которые, возможно, могли бы существовать дольше, чем наша, в своем сознании, вероятно, преодолели бы такие мелочи, как войны, насилие и завоевания.

Сообщение «Вояджера» «Время будущего и существам»

Что вы скажете сверхразумной инопланетной расе от имени всех жителей Земли? Или, по крайней мере, как бы вы подвели человечество ко вселенной на случай, если кто-то услышит? Этот вопрос был задан Карлу Сагану и собранной им команде, разработавшей содержание записи «Вояджера».

В письме Алану Ломаксу Карл Саган назвал «Вояджер Рекорд» «космической поздравительной открыткой». Оба космических корабля «Вояджер», запущенных в 1977, иметь при себе копии этих записей. Ранее Саган участвовал в разработке сообщения, размещенного на Pioneer 10 и 11, первых миссиях НАСА, которые покинут нашу Солнечную систему. Планы отправки сообщений с миссиями «Вояджера» были гораздо более масштабными.

Записи содержат звуки и изображения, выбранные для отображения разнообразия жизни и культуры на Земле. Чтобы проиллюстрировать разнообразие содержащегося в нем изображения; рентген человеческой руки, уличная сцена из Пакистана, изображение скрипки рядом с нотами, изображения планет Меркурий и Марс, диаграммы структуры ДНК и определения диапазона единиц мера. Для аудиозаписей каждая запись содержит приветствия с земли на 55 языках и 9 языках.0 минут музыки, включая такие разнообразные записи, как; «Джонни Б. Гуд», написанный и исполненный Чаком Берри, отрывок из «Весны священной» Стравинского и этнографические записи музыки с Соломоновых островов, Перу, Китая и Индии. После запуска зондов «Вояджер» в поздравлении с днем ​​рождения Чака Берри Карл Саган и Энн Друян предполагают, что его музыка теперь «буквально не от мира сего». Поскольку эти изображения и записи теперь покидают нашу солнечную систему, они в совокупности представляют собой самый дальний путь человечества в нашу вселенную.

Выбирая аудиозаписи для включения, Карл Саган нашел соавтора в лице фольклориста Алана Ломакса. В этом письме к Ломаксу Саган описывает миссию «Вояджера» и объясняет, что запись имеет «вероятное время жизни в миллиард лет», отмечая, что «маловероятно, что многие другие артефакты человечества сохранятся в течение столь огромного периода времени; ясно, например, что к тому времени большая часть нынешних континентов будет разрушена и рассеяна». В связи с этим Саган предполагает: «Включение музыкальных отрывков в запись «Вояджера» обеспечивает им своего рода бессмертие, которого нельзя было бы достичь никаким другим способом». Маловероятно, что записи путешественников, находящихся сейчас на краю нашей Солнечной системы, когда-либо будут обнаружены инопланетными формами жизни. Точно так же, как идеи о жизни на Луне, разумной инопланетной жизни, цивилизации на Марсе и озабоченности НЛО, записи «Вояджера» многое говорят нам о том, как мы видим себя в космическом контексте. Размышление об идеях, лежащих в основе записи, дает возможность подумать, как мы представили себя с артефактом, который, как настаивал Саган, переживет почти все остальное, что производит человечество.

На заре 20-го века многие искали сигналы с Марса в световых узорах. Появление радио значительно расширило этот поиск за пределы нашей Солнечной системы. Хотя ученым еще предстоит найти сигналы из другого мира, они не прекращают поиски. На самом деле мы взяли на себя обязательство первыми протянуть руку помощи и попытались составить буквально универсальные послания на века.

Идея сигналов с Марса была настолько распространена на рубеже 20-го века, что мы можем найти ее в музыке. На обложке «Сигнала с Марса: марш и два шага» изображены довольно цивилизованные марсиане, передающие землянам музыкальное произведение с помощью прожектора.