تبلیغات
زیست سلولی مولکولی 90 دانشگاه شیراز - اخترزیست‌شناسی

اخترزیست‌شناسی :

اخترزیست‌شناسی یا دگرزیست‌شناسی نام رشتهٔ پژوهشی‌ای در زیست‌شناسی است که به بررسی امکان زیست فرازمینی می‌پردازد. اخترزیست‌شناسان به مطالعهٔ خاستگاه، تکامل و پراکنش زیست در کیهان می‌پردازند. این رشته برای اولین بار در ماه می ۱۹۹۸ توسط سازمان ناسا با ایجاد انیستیتوی آستروبیولوژی در مرکز تحقیقات ایمز (Ames) بنیان گذاری شد. در حقیقت اختر زیست‌شناسی حوزه تحقیق مشخصی ندارد، می توان گفت آن تلفیقی از چندین حوزه علمی می‌باشد که کاوش حیات برون زمینی و مطالعه دربارهٔ دیگر سیارات منظومه شمسی و قمرهایشان از منظر زیست شناسی، وضعیت حیاتی فضانوردان در شرایط خارج از زمین و نیز پی بردن به اینکه حیات روی زمین از کجا منشا گرفته است از وظایف اخترزیست‌شناسی است.

اهداف و دستاوردها :

اختر زیست‌شناسی تنها با تکیه بر دستاوردهای علمی اخیر بطور شایسته ای گام به جلو برداشته است. این دانش به ما اجازه میدهد تا یافته‌های مربوط به اخترشناسی و زیست شناسی را در کنار هم بتوانیم بررسی کنیم. یک نمونه عالی از دستاوردهای اخترزیست‌شناسی را می توان در ماموریت‌های مریخ نوردان دانست که توانستند داده‌های بسیاری از شرایط محیطی حاکم بر مریخ نظیر ویژگی‌های جوی، شیمیایی، دما و سایر موارد جمع آوری و به زمین مخابره نمایند. تحقیقات انجام شده بر روی شدت دوست(اکستروموفیل) ها، یعنب موجودات زنده ای که شرایط سخت مثل دمای بالا و پائین و فشارهای غیر متعارف برای حیات را ترجیح می دهند، اطلاعات تکان دهنده ای از میزان تنوع این موجودات به ما داده است. این اطلاعات مارا به فکر فرو میبرد که زندگی تقریبا در تمامی مکان‌های کره زمین در جریان است. ترکیب دو علم اخترشناسی و زیست‌شناسی منجر به پی بردن به این حقیقت شده است که برخی میکروب‌ها قطعا می توانند در محیط کره مریخ بقا یابند. ولی با این حال هنوز موجود دارای حیاتی روی مریخ یافت نشده است. اخترزیست‌شناسی همچنین در پی یافت مکانهایی است که حیات را در خود جای داده اند.

بخش‌های اخترزیست‌شناسی :

علم اخترزیست‌شناسی به چهار حوزه تقسیم می شود:

1- برون زیست‌شناسی :

برون زیست‌شناسی یا اگزوبیولوژی حوزه ای از دانش اخترزیست‌شناسی است که به مطالعه واکنش‌های حیاتی، زیست‌شناسی مولکولی و چگونگی ساز و کارهای زیستی در شرایط فضا و دیگر سیارات می پردازد. اینکه حیات در فضا و دیگر سیارات به چه شکلی است، چه رفتاری دارد و در چه مکان هایی از فضا می تواند شکل گیرد از سوالاتی است که برون زیست‌شناسی در جستجوی پاسخ به آن است.

 

 

"نگاره الکترونی از میکرو فسیل هایی از باکتری‌های موجود در شهاب سنگ مریخی ALH84001، احتمال می رود اولین ترکیبات آلی حیات توسط شهاب سنگها وارد زمین شده باشند."

2- زیست‌شناسی سیاره ای :

یکی از اهداف اخترزیست‌شناسی بررسی زیست‌شناسی در مقیاس سیارات است. با زیست‌شناسی سیاره ای می توان نمونه‌های اتمسفر و سنگ‌های دیگر سیارات را به منظور یافتن ترکیبات آلی و فسیل باکتری‌ها بررسی کنیم. نتایج بدست آمده از مطالعات روی کندریت هایی با بیش از 5 درصد کربن این انگیزه را به ما داده است تا فرضیه مواد آلی فرازمینی را به بوته آزمایش بگذاریم. یکی از این کندریت‌ها شهاب سنگی بنام "مارکیسون" (Murchison) است که در سال 1969 در دهکده ای به همین نام در استرالیا کشف شد. این شهاب سنگ در حال حاضر مشهورترین سنگ آسمانی در روی زمین است. مارکیسون در همان مطالعات اولیه دانشمندان را در بهت و حیرت فراوان فروبرد، چرا که درون آن بیش از هشتاد نوع اسید آمینه مختلف با میزان بیش از یک قسمت در میلیون (ppm) شناسایی شد. هشت نوع از این مولکول‌ها جزو مولکول هایی هستند که اجزای اصلی پروتئین‌ها و آنزیم‌ها موجود در زمین را تشکیل می دهند. طی کنکاش لایه‌های یخی قطب جنوب کلکسیونی از قطعات شهاب سنگی یافت شده است که حاوی مولکول‌های قند و بازهای نوکلئیک بوده اند. این یافته‌ها نظریه حیات فرازمینی را در اذهان بشدت تقویت کرد. نکته حائز اهمیت تر خرده شهاب‌های یافت شده در قطب جنوب اینست که بسیاری از قطعات با اندازه بین 100 تا 500 میکرومتر کندریت‌های ذوب نشده هستند. یعنی توانستند بدون دریافت فشار و شوک حرارتی از جو زمین عبور کنند. دانشمندان احتمال می دهند این سنگها زمانی وارد سیاره ما شده اند که زمین همچنان فاقد اتمسفر بوده است. در فوریه 2006 فضاپیمای Stardust متعلق به ناسا نمونه هایی از غبار مربوط به دنباله دارها را از آنسوی مدار ماه به زمین آورد. دانشمندان توانستند به حقایق ارزشمندی از ترکیب این سنگ‌های سرگردان دست یابند. تخمین زده می‌شود طی 600 میلیون سال گذشته 1020 گرم کربن از فضا وارد زمین شده است، این مقدار از کل میزان کربن توده زنده کره زمین بیشتر است. اکنون ما می دانیم منبع اصلی مواد آلی که امروزه در پیکره جانداران وجود دارد نه بطن کره زمین بلکه فضای ماورای اتمسفر آن می باشد. اما سوالی که پدید می آید اینست که اگر شهاب سنگها می توانند این همه مولکول آلی را وارد زمین کنند، چرا نتوانند خود موجودات زنده را به زمین آورند. البته بایستی خاطر نشان کرد اکثر اجرام فضایی تا هنگام ورود به زمین شرایط بسیار رنج آوری را تجربه میکنند. پی بردن به اینکه موجودات دارای حیات چگونه می توانند در این شرایط دشوار زنده بمانند اولین گام برای بحث در مورد انتقال بین سیاره ای ارگانیسم هاست. شرایط زندگی در فضا و کرات دیگر به مراتب دشوارتر از هر زیستگاه بحرانی است که در روی زمین می توان سراغ داشت. ازاینرو باید آزمایش‌ها مداومی برای سنجیدن میزان انعطاف و تحمل پذیری اشکال حیاتی زمین در محیط‌های مشابه سایر سیارات انجام گیرد تا به یک روشنگری کلی در مورد میزان قابلیت بقا در شرایط فرازمینی دست پیدا کنیم. راه دیگر انتقال حیات از سیارات مادری به سایر مکان‌های فضایی موجودات هوشمندی هستند که از فن آوری‌های پیشرفته مسافرت‌های بین سیاره ای برخوردارند، چیزی که ما آنرا سفینه‌های سرنشین دار می نامیم. تقریباً تمام زیستگاه‌های کره زمین با موجودات زنده اشغال شده اند. شاید در میان این موجودات انواعی باشند که قادرند برای یافتن هدف غائی خود و شکوفایی بیشتر راه فضا و دنیاهای دیگر را در پیش گیرند.

منشاء حیات :

فرضیه ای تحت عنوان پان اسپرمیا ادعا می‌کند بذرهای حیات برای اولین بار از فضا و دیگر سیارات توسط شهاب سنگها به زمین آورده شده است. یکی دیگر از وظایف اخترزیست‌شناسی بررسی این موضوع می باشد. ایده امکان تشکیل حیات در روی زمین بواسطه ورود مولکول‌های آلی از آنسوی فضا بسیار جالب توجه است. تجزیه و تحلیل قطعات بدست آمده از شهاب سنگ‌های کربن دار این نظر را اثبات می‌کند که برخی مولکول‌های عالی نظیر آمینو اسیدها در محیط خارج از کره زمین تشکیل شده اند. طبق مشاهدات نجومی این مولکول‌های آلی بسیار پیش تر از آنکه منظومه شمسی شروع به تشکیل کند درون اجرام فضایی کوچکتر مثل سیارک‌ها و دنباله دارها بوجود آمده اند. با وجود دمای بالای سیارات در ادوار شکل گیری آنها مولکول‌های اساسی حیات نمی توانستند تشکیل شوند یا از شرایط دشوار حاکم برآن جان سالم بدر برند. بنابراین این مولکول‌های مهم یا بعدها در اتمسفر سرد شده آنها متولد شده اند یا توسط سیارکها، شهاب سنگها و غبار بین سیاره ای وارد زمین گشته اند.

اختر زیست شناختی منظومه شمسی :

در حال حاضر منظومه شمسی جدید‌ترین حوزه کاوش برای حیات فرازمینی است. کما اینکه اطلاعات ارزشمندی از سیارات همسایه خود داریم. این مسئله مرهون فاصله نسبتاً نزدیک ما با این سیارات است که می توانیم با شیوه‌های کنونی کاوش در فضا، نمونه هایی از این سیارات را به زمین آورده یا آزمایشگاه‌های سیار خود را به آنجا اعزام کنیم. با اینکه 40 سال از اولین قدم انسان بر روی ماه میگذرد، اما هنوز نتوانسته ایم پای بر روی مریخ بگذاریم. به نظر میرسد وقوع این رویداد دست کم 30 سال دیگر خواهد بود. بیشتر اجرام منظومه شمسی در منطقه خارج از کمربند حیات قرار گرفته اند ( کمربند حیات منطقه ای از منظومه شمسی است که بدلیل فاصله مناسب با خورشید دمای متعادلی داشته و آب در آنجا میتواند به شکل مایع باقی بماند. از اینرو حیات در این مناطق می تواند تشکیل و تداوم یابد. زمین و مریخ در کمربند حیات قرار دارند.). مثلاً عطارد آنقدر به خورشید نزدیک است که بیشتر به یک سیب زمینی برشته شده میماند تا سیاره ای قابل زندگی. دمای سطح عطارد از 180- درجه سانتیگراد در کف دهانه‌های آتشفشانی در قطب ها، تا حدود 400 درجه در استوا متغیر است. همچنین این سیاره هیچ اتمسفری ندارد به این دلایل انتظار وجود حیات در آن کاملاً بیهوده خواهد بود.

زهره (ونوس):

زهره شبیه‌ترین سیاره به زمین در منظومه شمسی است. این سیاره را خواهر زمین نام نهاده اند، دست کم به خاطر اندازه یکسان آن دو. در گذشته‌های دور شرایطی در سطح این سیاره برقرار بوده که شباهت زیادی به محیط امروزی زمین داشته است. ولی اکنون این سیاره به علت شرایط گلخانه ای زیادی که در اتمسفرش دارد وضعیت دشواری برای زندگی پدید آورده. طوری که دیگر گرمای سوزان 460 درجه ای، باران‌های اسید سولفوریک، طوفان‌های غبار آلود و متراکم وجود هر گونه حیات سطح این سیاره را غیر محتمل می سازد.

ماه:

تصویر بر این است که ماه در نتیجه برخوردی میان یک زمین اولیه نیمه مذاب و یک جرم سیاره مانند به اندازه مریخ به وجود آمده باشد. نمونه‌های بدست آمده از ماموریت‌های فضایی آپولو و لونا(Luna) هیچ اثری از زندگی و ترکیبی آلی در سطح ماه نشان نمی دهند. برخورد UVخشک و تشعشعات یونیزان خورشیدی به سطح عریان و بدون محافظ کره ماه امکان تشکیل مولکول هلی آلی که زیر بنای حیات اند را نمی دهد. به هرحال وجود ماه در نزدیکی زمین و چرخش انتقالی آن در طول سالیان نقش مهمی در توسعه حیات در روی زمین داشته است. زمین تنها سیاره منظومه شمسی است که قمری به این بزرگی دارد (نسبت به اندازه زمین). این نسبت بزرگی باعث می‌شود محور چرخش وضعی زمین در انحراف 5ر23 درجه نسبتاً پایدار باشد که باعث بوجود آمدن آب و هوا ثابت و جریان‌های هوایی و آب اقیانوس‌ها در طول میلیون‌ها سال شده است.

مریخ:

این سیاره سرخ رنگ هدف اصلی ما برای یافتن حیات فرازمینی و آثار آن در منظومه شمسی است. به یاری دانشمندان و کاوشگران مستقر در مریخ شواهد قانع کننده ای بدست آمده مبنی بر اینکه مقادیر قابل توجهی آب بر روی این سیاره در دوران‌های گذشته وجود داشته است. ولی ما هنوز بطور دقیق نمی دانیم آب چه مدت در سطح این سیاره وجو داشته. یا اینکه احتمال دارد هنوز در زیر لایه‌های سطحی آب مایع در جریان باشد. بر اساس شواهد ریخت‌شناسی در دوران اولیه، مریخ اتمسفر متراکمی داشته است. ولی به علت اندازه کوچکترش در مقایسه با زمین و گرانش ضعیف تر، بادهای خورشیدی گازهای آن را به فضا پراکنده و فقط جو رقیقی از CO2 غنی شده برجای مانده است. دوسفینه وایکینگ (Viking) که در سال 1976 روی ماه فرود آمدند مجهز به ابزار شناسایی حیات و طیف سنج گازی بودند. این تجهیزات برای تحلیل خاک پیرامون سفینه‌ها مورد استفاده قرار گرفتند اما در شناسایی مواد آلی دچار مشکل شدند. این یافته‌ها شواهدی از نبود حیات در سطح این سیاره بود. ولی با کشف منطقه حاوی حیات در 100 متری زیر زمین در معادن طلای آفریقای جنوبی گمانه زنی هایی دربارهٔ امکان وجود چنین جایگاه‌های رشد میکروبی در لایه‌های زیرین آغاز شده است.

مشتری و زحل:

جو سیارات غول پیکر یعنی مشتری و زحل (و نیز اورانوس) در اصل مرکب از هیدروژن، هلیوم به همراه متان و مقدار کمتری از آمونیاک است. از نظر اخترزیست‌شناسی این سیارات اهمیت چندانی برای ما ندارند چرا که فاقد سطوج جامد هستند. ولی در عوض قمرهای آنان در کانون توجه اخترزیست شناسان قرار دارد.

قمرهای مشتری:

قمرهای بزرگترین سیاره منظومه شمسی به دقت توسط فضاپیمای گالیله مورد بررسی قرار گرفته است. داده‌های مغناطیس سنجی حاکی از احتمال وجود اقیانوس آب مایع در زیر قشر منجمد قمر اروپا است. حالت مشابه آن ممکن است در قمرهای گانیمد(Ganymede) و کالیستو(Callisto) نیز وجود داشته باشد. اگر چه فواصل زیاد آنها از خورشید دریافت پرتوهای کافی از خورشید را ناممکن می سازد و آب نمی تواند در سطح آن به شکل مایع یافت شود، ولی نیروهای حاصل از چرخش وضعی و جاذبه مشتری منابع گرمایی اندکی ایجاد می‌کند که می تواند برای ذوب برخی یخها کافی باشد. البته با فرض اینکه آب مایع در قمر اروپا وجود داشته باشد، شانس تشکیل حیات و توسعه آن در این اقیانوس‌های زیرین بسیار اندک است زیرا هیچ منبع ترکیبات آلی در آن شناخته نشده است. با وجود اینکه احتمال می رود برخی مواد آلی در تماس با سطح قمر متراکم شوند ولی نقل و انتقال این مواد توسط صفحات یخی بسیار بعید بنظر می رسد. البته به رغم این تردیدهای ماٌیوس کننده قمر اروپا هنوز در فهرست تحقیقات آتی حیات فرازمینی قرار دارد. گزینه هایی مثل رصدهای راداری از روی زمین و اعزام کاوشگرها برای مطالعه این قمر مطرح است.

قمرهای زحل :

از زمانی که Gerhard Kuiper در سال 1944 گاز متان را در اتمسفر تایتان مشاهده کرد تصور بر این بوده که این قمر برای زندگی مناسب باشد. چرا که متان یکی از اصلی‌ترین محصول فرایندهای زیستی محسوب می شود. تایتان اتمسفر متراکمی از نیتروژن و سرشار از مواد آلی در فاز گازی خود دارد. این قمر لابراتواری طبیعی برای بررسی تشکیل مولکول‌های آلی پیچیده در مقیاس بزرگ در طول دوره‌های طولانی زمین‌شناسی بوده است. با وجود دمای پائین سطح تایتان که بسیار کمتر از دمای زمین می‌باشد آب مایع اصلاً در آن وجود ندارد. ولی این قمر شرایط نسبتاً متعادل و پایداری را برای تولیدات فرآیندهای حیاتی و فیزیکوشیمیایی که تشکیل دهنده شیمی آلی سیاره ای است فراهم می سازد. اما هیچ کدام از کاوشگران کاسینی و هایژن (Huygen) اثری از حیات بر روی این قمر پیدا نکرده اند. اخیراً قمر دیگری از زحل بنام انکلادوس (Enceladus) توجه دانشمندان را به خود جلب کرده است. این قمر از هنگامی مورد توجه قرار گرفته است که ناسا از کشف آبفشان‌های عظیمی بر روی این قمر توسط فضاپیمای کاسینی خبر داد. فوران‌های بزرگ مواد یخی در بالای قطب جنوب این قمر کیلومترها امتداد یافته است. عقیده بر این است که جریان‌های حاصل از آبفشان‌ها از منابع انباشته شده زیرین طغیان نموده اند و احتمال دارد در زیر آنها آب مایع در جریان باشد. این در حالی است که دمای پوشش یخی در سطح این قمر به 200- درجه سانتیگراد می رسد.

سیارات حاشیه نشین منظومه شمسی :

غول‌های یخی، اورانوس و نپتون به همراه پلوتو و کایپر(Kuiper) از خورشید بسیار دورند. دمای بسیار پائین آنها هیچ شانسی برای وجود آب مایع و حیات باقی نمی گذارد. ولی کاوش این سیارات برای افزایس دانسته هایمان از چگونگی تشکیل منظومه‌های سیاره ای بسیار حائز اهمیت است.

 




طبقه بندی: موضوعات علمی،

تاریخ : پنجشنبه 4 آبان 1391 | 10:08 قبل از ظهر | نویسنده : الهه امامقلی | نظرات
لطفا از دیگر مطالب نیز دیدن فرمایید
.: Weblog Themes By SlideTheme :.