liv i universetusers-phys.au.dk/hans/silkeborg/silkeborg_2013_03.pdfandre ”seti” signaler…...
TRANSCRIPT
Liv i Universet
• De metoder vi anvender til at søge efter liv i
Universet afhænger naturligvis af hvad vi
leder efter.
• Her viser det sig – måske lidt overraskende –
at de processer vi kalder for liv, ikke er helt
nemme at afgrænse og helt præcist definere.
• Det gælder i særdeleshed hvis vi taler om
andre typer af liv, end dem vi kender på
Jorden.
Vi søger efter livsbetingelser og/eller
liv i rummet (evt. fossiler) med
det mål at få svar på spørgsmålet:
Er liv en sjældenhed – eller er det
almindeligt i vores univers?
Astrobiologi
• Intelligent liv i uden for Jorden?
• Hvordan vil vi overhovedet
kommunikere? – her skal I også selv
arbejde!
• Kaffepause
• Liv på Mars og liv andre steder?
• Hvad er liv?
• Hvordan vil vi finde livet? Exoplaneter
Intelligent liv på Mars?
Percival Lowell (1855-1916)
Giovanni Schiaparelli (1835-1910)
Percival Lowell (1855-1916)
Giovanni Schiaparelli (1835-1910)
Lowell (1905)
Intelligente signaler fra rummet?
Allen Telescope Array
ATA-42
"Big Ear" radio telescope
15. August 1977: Big Ear radio telescocpe
(72 sekunder)
Andre ”SETI” signaler…
• SHGb02+14a: 1420 MHz – og drift
svarende til signaler fra et hurtigt
roterende objekt
• En række andre ”underlige” radio
signaler med frekvenser mellem 1 MHz
og 10 MHz
Intelligente signaler fra rummet?
Pioneer 10 og 11
Voyager 1 og 2
Voyager 1 og 2
Hilsen på 55 sprog….
Lyde: Vulkaner, vind, regn, hvalsang, hjerteslag, latter, gøende hund,
morsekode, tog, traktor, bus, bil, Raket, fly, mor kysser barn, …
Musik: Bach, Mozart, .. Chuck Berry (Johnny B. Goode), sange fra
Ny Guinea, Bryllupssang fra Peru, …
Digitale billeder …
Astrobiologi
• Intelligent liv i uden for Jorden?
• Hvordan vil vi overhovedet
kommunikere? – her skal I også selv
arbejde!
• Kaffepause
• Liv på Mars og liv andre steder?
• Hvad er liv?
• Hvordan vil vi finde livet? Exoplaneter
Hvad vil I mene er det
vigtigste at inkludere på ”The
Sounds of Earth” – hvis vi
skulle lave en ny version?
Liv på Jorden
• Udviklet over lange tidsrum og har
løbende tilpasset sig miljøet på Jorden
3,9 mia. år siden
… i dag
Viking 1 - 1976
Videnskabelige mål for MSL
1. Har der været liv på Mars?
2. Undersøge klimaet på Mars
3. Undersøge geologien på Mars
4. Forberede bemandede missioner til
Mars
Målsætningerne for MSL
• Undersøge kulstof og
kulstofforbindelserne
• Undersøge kemien bag liv: Kulstof,
Hydrogen, Nitrogen, Oxygen, Svovl…
• Søge efter tegn på biologiske processer
Målsætningerne for MSL
• Undersøge mineraler på overfladen og i
lagene under overfladen
• Forstå processerne som har formet
klipperne og jordlagene
Målsætningerne for MSL
• Studere atmosfærens udvikling over
lange tidsrum (4 mia. år)
• Bestemme niveau, fordeling og
kredsløb af vand og kuldioxid
• Undersøge niveauet af overfladestråling
Liv på Jorden
• Udviklet over lange tidsrum og har
løbende tilpasset sig miljøet på Jorden
Hvad er liv?
De processer vi kalder levende adskiller sig fra ikke-
levende kemiske processer ved følgende kendetegn:
• Levende organismer er opbygget af kemiske
forbindelser men kan ved stofskifte opretholde sig
selv ved tilførsel og forbrug af energi.
• Levende organismer kan reproducere sig selv, hvilket
betyder at de kan danne en ny organisme ved at
vokse eller formere sig. Levende organismer kommer
derfor til at skabe en slægt eller art hvor nye
organismer er opstået som en kopi af den forrige
generation.
Hvad er liv?
• Levende organismer kan forandres over generationer
igennem reproduktion, det kalder vi for evolution.
Dette tillader at organismerne kan tilpasse sig til det
givne miljø og evt. tilpasse sig til forandringer i
miljøet. I livsprocesserne indgår mutation, tilpasning
og naturlig udvælgelse som centrale elementer.
Tilpasning og udvikling til komplekse livsformer tager
lang tid sammenlignet med almindelige kemiske
reaktioner.
Hvad er liv?
• Levende organismer indgår i fødekæder hvor en
livsform tjener til føde for en anden og ofte højere
livsform. Jo flere led der indgår i en fødekæde jo
mere komplekse kan livsformen blive.
Det ser ud til at de kemiske processer som er en
forudsætning for liv, kræver at organismen indeholder
væske for at stoftransport og energioverførsel kan finde
sted. På Jorden finder vi ikke livsformer i gasarter eller i
rent fast stof.
VAND
Den levende organisme indeholder en række store
molekyler (f.eks. DNA) som bærer informationen om den
levende organisme. Men DNA er ikke liv, selvom det er
en forudsætning for liv. Liv er en egenskab som opstår
på celleniveau og som kræver et samspil mellem
stoftransport og energioverførsel.
Livet optager stoffer og producerer affaldsstoffer og set
som en helhed kan livsprocesserne skabe et miljø – et
økosystem – som set udefra er ude af kemisk ligevægt.
Et eksempel på dette er ilten i Jordens atmosfære. Uden
livsprocesser ville ilten i løbet af kort tid forsvinde fra
vores atmosfære.
Energien til at opretholde det stofskifte som udgør livet
kræver en energikilde i form af lys eller varme. På
Jorden er den primære energikilde Solens lys.
Sol- eller stjernelys
En højere livsform kræver en lang fødekæde. Hvor lang
en fødekæde kan blive, afhænger bl.a. af hvor effektiv
en given livform er til at omsætte energien til biomasse.
Her viser det sig, at kemiske processer i organismer
hvor ilt indgår, udnytter energien meget bedre end
processer i iltfrie miljøer. Derfor ser det ud til at lange
fødekæder, og dermed højere livsformer, hovedsagligt
vil kunne udvikles på planeter, hvor ilt eksisterer i fri
form.
Der skal være ilt tilstede
Hvilke forhold kræver liv?
• Vand skal findes i flydende form.
Udelukkende gas og fast stof vil ikke være et
passende miljø for liv. Der skal derudover
være en beskyttende atmosfære, da man ikke
forestiller sig, at livsprocesserne kan finde
sted i det tomme rum.
• Der skal være energi til stede, primært i form
af lys (men kan også være i form af varme, fx
fra vulkansk aktivitet).
Hvilke forhold kræver liv?
• Ilt skal være til stede hvis der skal eksistere
højere livsformer. I et iltfrit miljø vil kun simple
livsformer som f.eks. amøber udvikles.
• Der skal være et relativt stabilt miljø i store
tidsrum (måske i milliarder af år).
Søger efter liv - strategien
• Find flydende vand
• Find en planet uden for meget gas og
hvor energi/lys kan ramme det flydende
vand.
• Undersøg miljøet og søg efter en
biomarkør/biosignatur.
55
56
Kepler-62e 122 døgn
Kepler-62f 267 døgn
Biomarkører - hvordan
opdages liv på exoplaneter?
1. Måling af det lys, der kastes tilbage fra skyer og fra
overfladen af exoplaneten. Her kan der dels måles
mængden af lys, som kastes tilbage (dvs.
albedoen), samt farvespektret af det reflekterede lys.
Disse målinger vil give information om
planetoverfladens egenskaber (f.eks. is, vand, skyer
og måske planter).
HAT-P-7
HAT-P-7
Nielsen et al. 2012
59
TrES-2b … sortere end kul!
Visuelt albedo <1%
Rplanet/Rstar 0.01232 ± 0.00015
Rplanet/REarth 1.416 ± 0.034
- Batalha et al. 2011
Rplanet/Rstar 0.01254 ± 0.00013
Rplanet/REarth 1.451 ± 0.019
- All data to date
HAT-P-7
HAT-P-7
Biomarkører - hvordan
opdages liv på exoplaneter?
2. Måling af den infrarøde stråling som kommer fra
overfladen. Det kan ikke blot give oplysninger om
exoplanetens overfladetemperatur, men også om
hvilke gasser, som befinder sig i atmosfæren på
exoplaneten.
HD 189733b
Jordens spektrum
Biomarkører - hvordan
opdages liv på exoplaneter?
3. Måling af exoplanetens atmosfære ved at se på,
hvor meget stjernelys der absorberes i atmosfæren
når planeten befinder sig i synslinjen mellem os og
den stjerne, den kredser om. Dette kan give
oplysninger om hvilke gasarter der findes i
atmosfæren.
Biomarkører - hvordan
opdages liv på exoplaneter?
4. Måling af signaler fra exoplaneten som ikke kan
stamme fra naturlige kemiske og fysiske processer,
f.eks. elektromagnetiske signaler fra en intelligent
civilisation eller planetsystemer som er ude af
ligevægt.
Biomarkører - hvordan
opdages liv på exoplaneter?
4. Måling af signaler fra exoplaneten som ikke kan
stamme fra naturlige kemiske og fysiske processer,
f.eks. elektromagnetiske signaler fra en intelligent
civilisation eller planetsystemer som er ude af
ligevægt.
• Radiosignaler, laserstråler ….
• Kunstigt lys fra nattesiden
Biomarkører - hvordan
opdages liv på exoplaneter?
4. Måling af signaler fra exoplaneten som ikke kan
stamme fra naturlige kemiske og fysiske processer,
f.eks. elektromagnetiske signaler fra en intelligent
civilisation eller planetsystemer som er ude af
ligevægt.
• Radiosignaler, laserstråler ….
• Kunstigt lys fra nattesiden
• Ombygning af Solsystemer
Percival Lowell (1855-1916)
Giovanni Schiaparelli (1835-1910)
Kepler-62f