ما هي الحدود الفيزيائية والكيميائية والفسيولوجية للحياة الفضائية؟

نشر عالم الأحياء الفلكية ديرك شولز-ماكوتش للتو ورقة مثيرة للاهتمام في المجلة الحياة حيث يستكشف إمكانيات وحدود أشكال الحياة الفضائية. على وجه الخصوص ، يعتبر جينين جديدين محتملين يتطوران داخل اثنين من الكواكب الفريدة: كوكب على غرار المريخ يستضيف مخلوقات تعيش باستخدام مذيب قائم على بيروكسيد الهيدروجين ، وجسم كوكبي من نوع تيتان مع مذيبات هيدروكربونية سائلة مقصورة على فئة معينة.

إذا افترضنا أن الحياة تحتاج إلى طاقة كافية لتستمر وتتكاثر ، لكنها ليست نشطة لدرجة أنها تدمر نفسها في هذه العملية ، فإن دورة الطاقة المعممة التي تتكون من حركات الأيونات عبر الأغشية القابلة للنفاذ بشكل انتقائي ، أسفل تدرجها الكهروكيميائي ، قد أثبتت أن تكون عالمية إلى حد ما. هذا ما يسمى بـ 'التناضح الكيميائي' هو المحرك الجذري لجميع أشكال الحياة تقريبًا هنا على الأرض ، من البكتيريا إلى الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء التي تقوم بعملية التمثيل الضوئي للكائنات متعددة الخلايا. إذن ، فإن 'حدود' الحياة هي تلك الحدود المتطرفة التي يمكن للكائنات غير النائمة أن تستمر فيها في التمثيل الغذائي وإنتاج الطاقة.



من أجل جعل هذا المفهوم العام أكثر وضوحًا ، ضع في اعتبارك مصمم التوربينات النفاثة المكلف باستخراج المزيد من الطاقة من نفس الدورة الديناميكية الحرارية الأساسية. من خلال استخدام حيل هندسية أكثر دقة (محامل الهواء والمغناطيسية الدقيقة أو احتراق الليزر) ، واستغلال قاعدة من المواد الأكثر قوة (السيراميك المقاوم للحرارة مع زيادة ليونة وقابلية التشغيل الآلي) ، يمكن جعل دورة برايتون نفسها أكثر كفاءة. على سبيل المثال ، من خلال تشغيله في نظام درجة حرارة أعلى. لذا فإن السؤال المطروح أمامنا ، هو إذا كانت هناك دورة قوة أساسية - أفلاطونية من الحياة في الكون مستقلة عن البيئة - كيف سنتعرف عليها في أماكن مختلفة إلى حد كبير؟



كائنات فضائية

عند الأخذ في الاعتبار الطرق المحتملة التي يمكن أن يحرك بها كوكب ما نفسه ، فقد لوحظ أن أي كيمياء جيولوجية كيميائية متقدمة بما فيه الكفاية يجب أن لا يمكن تمييزها عن الحياة. على غرار تطور المحركات النفاثة ، حيث تطورت الحياة (على الأقل هنا على الأرض) ، طورت حيلًا جديدة وصنعت مواد جديدة لضغط نفس وظيفة التنشيط إلى كفاءة أعلى. عند التفكير في الحياة على قمر مثل تيتان ، يشير ديرك شولز-ماكوتش إلى أنه مع تغطية السطح جزئيًا بسوائل غير قطبية مثل الميثان والإيثان ، بدلاً من مذيب الماء القطبي ، فمن المحتمل أن تنقلب الكيمياء الحيوية للغشاء: ستكشف الخلايا بالضرورة مجموعات الرأس غير القطبية لكل من المذيب الذي تطفو فيه ، والمذيب الداخلي الخاص بها.



ناقشنا سابقًا إمكانية وجود كائنات ذات أغشية بطوبولوجيا عكسية مصنوعة من مادة الأكريلونيتريل والتي قد تسبح في منطقة شديدة البرودة. الميثان بحار تيتان. على النقيض من ذلك ، تصور ديرك أغشية مبنية باستخدام سيلانات يمكن تصنيعها بواسطة ما يسمى تفاعلات الثعبان، ردود فعل مماثلة لتلك التي صنعت الهياكل الأولية لتسخير التدرجات النشطة التي تستخدمها الحياة التي تتطور في فتحاتنا الحرارية المائية في أعماق البحار.

ولكن هذه مجرد بداية حياة Titan-esque. الأشياء الجيدة الأخرى بما في ذلك مختلف الأيض الجذري للسيانيد والنيتروجين يحتمل أن تكثر. يتم إنتاج الأسيتيلين ، وهو المادة التي نستخدمها لتحويل الطائرات المحطمة إلى ناطحات سحاب ، بواسطة الأشعة فوق البنفسجية الشمسية في طبقة الستراتوسفير في تيتان. بعد ذلك سوف يتكثف ويسقط ، وينقل المنتجات النشطة والمواد الخام إلى السطح في هذه العملية.

أما بالنسبة للغلاف الأرضي الشبيه بالمريخ ، فيمكن تخيل أشكال أكثر روعة. ستكون كائنات خنفساء بومباردييه الضخمة التي تعمل بمزيج قوي من بيروكسيد الهيدروجين قادرة على النفث 300 متر في الغلاف الجوي على كواكب منخفضة الجاذبية. غير ممكن؟ ضع في اعتبارك أن الخنافس الخاصة بنا اكتشفت أنها إذا قامت بقذف الهيدروكينون بتركيز كتلة 25٪ وبيروكسيد الهيدروجين بتركيز كتلة 10٪ في غرفة احتراق كيتين ، حيث تنتظر محفزات إنزيم الكاتلاز والبيروكسيديز ، ستصبح الأمور حرجة بسرعة وتغلي بقوة من الخلف. تخيل الآن ما يمكن أن تأتي به الكائنات الحية إذا كان السيتوبلازم الخاص بها مصنوعًا من بيروكسيد الهيدروجين منذ البداية. قادت البيانات المأخوذة من تجارب Viking Lander البيولوجية الأخيرة العديد من الباحثين إلى اقتراح أن مثل هذه البيروكسيبلز ستكون مساوية للدورة في ظروف مثل تلك على المريخ.



سيكون السيتوبلازم المائي والهيدروجين بيروكسيد مثاليًا في هذه البيئة الباردة والجافة الشبيهة بصحراء أتاكاما. مذيب منخفض درجة التجمد ، مصدر للأكسجين والطاقة واسترطابية الكل في واحد. سيكون هذا الأخير مهمًا بشكل خاص في استخراج المياه المتوافرة بشكل ضئيل مباشرة من الغلاف الجوي ، كما تفعل الكائنات الأرضية هنا باستخدام بلورات الملح المسترطبة. كثلج على الكعكة ، يحدد ديرك مجموعة من التفاعلات حيث يمكن إنتاج بيروكسيد الهيدروجين مباشرة عن طريق التمثيل الضوئي. التفاصيل رائعة ، ولكن من أجل تقدير الحيلة الخيالية الكاملة التي تأخذك إليها ورقته ، ربما يتعين عليك قراءتها بنفسك.

Copyright © كل الحقوق محفوظة | 2007es.com