Orienteringskurs Astrobiologi Del 5

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

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

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

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

Idehistoria om bebobarhet av andra himlakroppar © Cockell (2007)

Människor: Medeltemperatur = 0-30 o C CO 2 partialtryck < 10 mbar O 2 partialtryck = mbar Tryck mbar Närvaro av sötvatten Frånvaro av strålningen pH = 7 Mikroorganismer Temperaturer -20–121°C CO 2 partialtryck upp till 1 bar O 2 0 till några 100 mbar pH 0 till 13 Torka, strålning, etc. Antropocentrisk syn av bebobarhet Deinococcus radiodurans

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

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

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

Fotosyntes

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

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

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

Snöbolljord - Före 2.5 miljarder före nutid fungerade metan som växthusgas – 2.2 miljarder före nutid ökning av O 2 (metan förstörs så småningom) - Nedkylning av jorden och nedfrysning av alla hav - CO 2 från vulkaner kunde inte tvätts ut av regn - uppvärmning igen - liknande händelser 600 milj. år och 750 miljoner år sedan - slutligen nås karbonat-silikatkretsen igen

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

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

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

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

Tidal locking Utesluter inte per se liv

Tidal locking

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

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

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

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

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

Subglaciära oceaner / sjöar

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

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

- Missioner till Europa planerade (EJSM-LAPLACE)

Subglaciära oceaner-Enceladus

Geysirer på Enceladus

Meteorimpakt och vattenförlust

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

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

Några bakterier kan överleva chock

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

Spektrum av ”jordskenet” på månen Red edge

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

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