Πέμπτη, 5 Απριλίου 2018

Ίχνη μικροβιακής ζωής στα σύννεφα της Αφροδίτης; Is there life adrift in the clouds of Venus?

Νέφη στην Αφροδίτη. In the search for extraterrestrial life, scientists have turned over all sorts of rocks. Mars, for example, has geological features that suggest it once had -- and still has -- subsurface liquid water. Scientists have also eyed Saturn's moons as well as Jupiter's as possible havens for life in the oceans under their icy crusts. Now, however, scientists are dusting off an old idea that promises a new vista in the hunt for life beyond Earth: the clouds of Venus. A composite image of the planet Venus as seen by the Japanese probe Akatsuki. The clouds of Venus could have environmental conditions conducive to microbial life. Credit: Japan Aerospace Exploration Agency

Η αναζήτηση εξωγήινης ζωής είναι ένα από τα πιο μεγάλα «στοιχήματα» της σύγχρονης επιστήμης- και επικεντρώνεται κυρίως στον Άρη, καθώς ο Κόκκινος Πλανήτης αφ‘ενός είναι σχετικά κοντά μας, αφ’ετέρου οι έρευνες έχουν δείξει ότι κάποτε είχε τις προδιαγραφές για να υποστηρίξει μορφές ζωής (όπως νερό σε υγρή μορφή). Επίσης, ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζουν και ο Τιτάνας και ο Εγκέλαδος, φεγγάρια του Κρόνου, καθώς και η Ευρώπη, ο Γανυμήδης και η Καλλιστώ, φεγγάρια του Δία.

Μια νέα έρευνα, ωστόσο, κοιτάει αλλού, «ξεσκονίζοντας» μια παλιά θεωρία: Στην Αφροδίτη, έναν πλανήτη που είναι τόσο «κοντά» και ταυτόχρονα τόσο «μακριά» από τη Γη (αφ‘ενός θεωρείται «αδελφός» πλανήτης από πολλές απόψεις, αφ’ετέρου πρόκειται για μια πραγματική «κόλαση», με τρομακτικές θερμοκρασίας και τεράστια ατμοσφαιρική πίεση)- και συγκεκριμένα στα νέφη της.

Σε εργασία που δημοσιεύτηκε online στις 30 Μαρτίου στο Astrobiology, μια διεθνής ομάδα ερευνητών υπό τον Σαντζάι Λιμάγιε του Πανεπιστημίου του Ουϊσκόνσιν- Μάντισον παρουσίασε μια θεωρία όπου «πρωταγωνιστεί» η ατμόσφαιρα της Αφροδίτης ως πιθανό περιβάλλον για εξωγήινη μικροβιακή ζωή.

«Η Αφροδίτη είχε αρκετό χρόνο για να εξελίξει ζωή από μόνη της» λέει ο Λιμάγιε, σημειώνοντας πως κάποια μοντέλα υποδεικνύουν ότι η Αφροδίτη κάποτε είχε κατοικήσιμο κλίμα με νερό σε υγρή μορφή στην επιφάνειά της για περίπου δύο δισεκατομμύρια χρόνια. «Αυτό είναι πολύ περισσότερο από αυτό που πιστεύουμε για τον Άρη» προσθέτει.

Στη Γη οι μικροοργανισμοί – κυρίως βακτήρια- μπορούν να παρασύρονται στην ατμόσφαιρα, όπου έχουν βρεθεί ζωντανοί σε υψόμετρα μέχρι και 41 χλμ από επιστήμονες που χρησιμοποιούν ειδικά εξοπλισμένα μπαλόνια, σύμφωνα με τον Ντέιβιντ Σμιθ, του Ερευνητικού Κέντρου Ames της NASA- έναν εκ των ερευνητών. Επίσης, ο κατάλογος των μικροβίων που ζουν σε εξαιρετικά αφιλόξενα περιβάλλοντα στον πλανήτη μας αυξάνεται συνεχώς.

«Στη Γη ξέρουμε πως η ζωή μπορεί να επιβιώνει υπό συνθήκες εξαιρετικά υψηλής οξύτητας, να τρέφεται με διοξείδιο του άνθρακα και να παράγει θειϊκό οξύ» λέει ο Ρακές Μογκούλ, καθηγητής βιοχημείας του Πολυτεχνείου της Πολιτείας της Καλιφόρνια- Πομόνα και επίσης μέλος της ερευνητικής ομάδας. Ο ίδιος σημειώνει πως η νεφελώδης, εξαιρετικά ανακλαστική και όξινη ατμόσφαιρα της Αφροδίτης αποτελείται κυρίως από διοξείδιο του άνθρακα και σταγονίδια νερού με θειικό οξύ.

Το θέμα του κατά πόσον τα σύννεφα της Αφροδίτης μπορούν να φιλοξενήσουν ζωή είχε τεθεί αρχικά το 1967 από τον βιοφυσικό Χάρολντ Μόροβιτς και τον διάσημο αστρονόμο Καρλ Σαγκάν. Δεκαετίες μετά, οι Ντέιβιντ Γκρίνσπουν, Μαρκ Μπούλοκ και οι συνάδελφοί τους δούλεψαν περαιτέρω πάνω στη συγκεκριμένη ιδέα.

Μία σειρά από διαστημικές αποστολές στον πλανήτη που εκτοξεύτηκαν μεταξύ του 1962 και του 1978 έδειξαν πως οι συνθήκες στα κάτω και στα μεσαία στρώματα της ατμόσφαιρας της Αφροδίτης, σε υψόμετρα 40 και 60 χλμ, δεν απέκλειαν την ύπαρξη μικροβιακής ζωής (αν και οι συνθήκες στην επιφάνεια το κάνουν, με θερμοκρασίες που ξεπερνούν τους 450 βαθμούς Κελσίου).

What are the dark streaks in the clouds of Venus? False-color image of Venus’ cloud tops, captured by the Venus Express spacecraft from a distance of 20,000 miles (30,000 km) in 2011. Image via ESA/MPS/DLR/IDA.

Ο Λιμάγιε, που συμμετέχει ως επιστήμονας της NASA και στην αποστολή Akatsuki της ιαπωνικής JAXA στην Αφροδίτη, άρχισε να ασχολείται με το θέμα μετά από συνάντησή του με τον Γκρέγκορ Σλόβικ, του πολωνικού Πανεπιστημίου της Ζιλόνα Γκόρα, ο οποίος του έδειξε πως υπάρχουν βακτήρια στη Γη με δυνατότητες απορρόφησης φωτός παρόμοιες με αυτές που παρατηρούνται σε απροσδιόριστα σωματίδια τα οποία συνθέτουν αινιγματικά μαύρα «κομμάτια» που έχουν παρατηρηθεί στα νέφη της Αφροδίτης. Φασματοσκοπικές παρατηρήσεις, ιδιαίτερα στο υπεριώδες φάσμα, δείχνουν ότι τα τμήματα αυτά αποτελούνται από συμπυκνωμένο θειικό οξύ και άλλα άγνωστα σωματίδια που απορροφούν φως.

Τα σκοτεινά αυτά κομμάτια αποτελούν μυστήριο από τότε που πρωτοπαρατηρήθηκαν, σχεδόν έναν αιώνα πριν, αναφέρει ο Λιμάγιε- και έχουν μελετηθεί με μεγαλύτερη λεπτομέρεια από διαστημόπλοια που επισκέφθηκαν τον πλανήτη.

«Η Αφροδίτη επιδεικνύει κάποια περιστασιακά σκοτεινά, πλούσια σε θείο τμήματα, με κοντράστ 30-40% στο υπεριώδες, και “βουβά” σε μεγαλύτερα μήκη κύματος. Αυτά τα τμήματα παραμένουν για ημέρες, αλλάζοντας σχήματα και κοντράστ συνεχόμενα και εμφανίζονται να εξαρτώνται από κλίμακες» λέει ο Λιμάγιε.

One possibility for sampling the clouds of Venus is on the drawing boards. It’s called the Venus Atmospheric Maneuverable Platform (VAMP), and it flies like a plane but floats like a blimp. It could stay aloft in Venus’ cloud layer for up to a year gathering data and samples. Such a platform could carry many scientific instruments, including a type of microscope capable of identifying living microorganisms. Image via Northrop Grumman/University of Wisconsin.

Τα σωματίδια που συνθέτουν αυτά τα σκοτεινά τμήματα έχουν περίπου τις ίδιες διαστάσεις με κάποια βακτήρια στη Γη, αν και τα όργανα που έχουν πάρει δείγματα από την ατμόσφαιρα της Αφροδίτης ως σήμερα θα μπορούσαν να είναι κάτι παρόμοιο με την άλγη που παρατηρείται ευρύτατα στις λίμνες και τους ωκεανούς της Γης, σύμφωνα με τους Λιμάγιε και Μογκούλ- μόνο που, σε αυτή την περίπτωση, θα υπάρχουν στην ατμόσφαιρα του πλανήτη.





Βάσιμες ενδείξεις για χιλιάδες μικρές μαύρες τρύπες γύρω από τον γαλαξία μας. Tens of thousands of black holes may exist in Milky Way's center

Και την κεντρική τεράστια μαύρη τρύπα. Astrophysicists have discovered a dozen black holes gathered around Sagittarius A* (Sgr A*), the supermassive black hole in the center of the Milky Way Galaxy. The finding is the first to support a decades-old prediction, opening up myriad opportunities to better understand the universe. Artist's concept of black hole. Credit: © nasa_gallery / Fotolia

Για πρώτη φορά οι αστροφυσικοί πιστεύουν πως έχουν βάσιμες ενδείξεις για την ύπαρξη ενός μεγάλου αριθμού μικρότερων μαύρων οπών γύρω από την τεράστια μαύρη τρύπα του γαλαξία μας, τον Τοξότη Α* (Sgr A*).

Οι ερευνητές, με επικεφαλής τον Τσαρλς Χέιλι, διευθυντή του Εργαστηρίου Αστροφυσικής του Πανεπιστημίου Κολούμπια της Νέας Υόρκης, που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό "Nature", εκτιμούν ότι σε απόσταση ενός παρσέκ (περίπου 3,26 ετών φωτός ή σχεδόν 31 τρισεκατομμυρίων χιλιομέτρων) από το γαλαξιακό κέντρο υπάρχουν 300 έως 500 μαύρες τρύπες σε διπλά συστήματα (δηλαδή σε ζεύγη όπου το ένα μέλος είναι άστρο και το άλλο μαύρη τρύπα, με τη δεύτερη να «καταπίνει» σταδιακά το πρώτο).

Columbia astrophysicists have discovered 12 black hole-low mass binaries orbiting Sgr A* at the center of the Milky Way galaxy. Their existence suggests there are likely about 10,000 black holes within just three light years of the Galactic Center. Credit: Columbia University

Παράλληλα, σύμφωνα με τις νέες ενδείξεις, υπάρχουν πολύ περισσότερες μεμονωμένες μαύρες τρύπες, τουλάχιστον 10.000, γύρω από τον Τοξότη Α*.

Ο γαλαξίας μας έχει έκταση περίπου 100.000 ετών φωτός και μέχρι σήμερα έχουν βρεθεί ενδείξεις για περίπου 50 μαύρες τρύπες. Θεωρητικά πρέπει να υπάρχουν 10.000 έως 20.000 μόνο σε μια απόσταση έξι ετών φωτός από το γαλαξιακό κέντρο, αλλά έως τώρα η ύπαρξή τους δεν είχε επιβεβαιωθεί.

Ο Τοξότης Α* περιβάλλεται από μια άλω αερίων και σκόνης, που αποτελεί ιδανικό «μαιευτήριο» για τη γέννηση τεράστιων άστρων, τα οποία, όταν ολοκληρώσουν τον κύκλο της ζωής τους, πεθαίνουν με εκρηκτικό και θεαματικό τρόπο, μετατρεπόμενα σε μαύρες τρύπες. Πρόσθετες μαύρες τρύπες, που βρίσκονται έξω από αυτή την κεντρική άλω, σταδιακά έλκονται από αυτήν, καθώς χάνουν την ενέργειά τους.

Οι περισσότερες από αυτές τις παγιδευμένες μαύρες τρύπες παραμένουν απομονωμένες, αλλά μερικές ζευγαρώνουν με περαστικά άστρα, σχηματίζοντας έτσι ένα διπλό σύστημα. Κάπως έτσι, θεωρητικά τουλάχιστον, υπάρχουν ουκ ολίγες μαύρες τρύπες, είτε μοναχικές είτε ζευγαρωμένες, κοντά στο γαλαξιακό κέντρο.

Scientists used the Chandra X-ray telescope to seek black holes (circled in blue) in the inner 3.26 light-years of the Milky Way (circled in yellow). The small red circles denote other objects that emit X-rays, like neutron stars or white dwarfs, that are found scattered around more of the galaxy. Credit: C. Hailey et al. /nature 2018

Τώρα, για πρώτη φορά, η μελέτη των στοιχείων του τηλεσκοπίου «Τσάντρα» παρέχει βάσιμες ενδείξεις ότι ένας τέτοιος συνωστισμός μαύρων οπών όντως συμβαίνει. Οι μοναχικές μαύρες τρύπες είναι απλώς μαύρες, καθώς δεν αλληλεπιδρούν με τίποτε γύρω τους. Όμως οι ζευγαρωμένες προδίδουν την παρουσία τους, επειδή αλληλεπιδρούν με τα άστρα που τις συντροφεύουν και ο «γάμος» αυτός εκπέμπει ακτίνες Χ, οι οποίες είναι ανιχνεύσιμες από το Chandra.

Πηγές: Charles J. Hailey, Kaya Mori, Franz E. Bauer, Michael E. Berkowitz, Jaesub Hong, Benjamin J. Hord. A density cusp of quiescent X-ray binaries in the central parsec of the GalaxyNature, 2018; 556 (7699): 70 DOI: 10.1038/nature25029 - http://www.kathimerini.gr/957598/article/epikairothta/episthmh/endei3eis-oti-yparxoyn-xiliades-mikres-mayres-trypes-gyrw-apo-to-kentro-toy-gala3ia - http://news.columbia.edu/content/1904