Arkisto

Astrobiologia – mitä se on?

13.9.2013 klo 09.59, kirjoittaja Kirsi Lehto
Kategoriat: Astrobiologia

Astrobiologia-sana alkaa varmaan olla monille jo tuttu – mutta mitähän tuo sanakummajainen oikeasti pitää sisällään? Selvästi se tarkoittaa jotakin tutkimusalaa – mutta se kirjoittaa saman nimen alle kaksi toisistaan tosi kaukana olevaa tutkimusaihetta – kosmisen avaruuden ja elämän. Miten mikään tutkimusala voisi tutkia samaan aikaan asioita jotka sijaitsevat maailman vastakkaisissa ääripäissä. …tai no, ehkä ne eivät ihan niin ääripäissä olekaan – pitää muistaa että tämä meidänkin planeettamme kuuluu avaruuteen ja kosmiseen kokonaisuuteen.

Astrobiologiaa on määritelty tieteeksi joka tutkii ”elämän syntyä, evoluutiota, esiintymistä, kehitystä ja tulevaisuutta kosmisessa maailmankaikkeudessa” – näin mm. Euroopan astrobiologien verkoston EANAn RoadMap-projektin sivulla. Ensimmäinen haaste tässä tutkimusaiheessa on sen määrittäminen mitä elämä on.

Toistaiseksi tunnemme vain yhdenlaista elämää – ja vain yhden paikan missä elämää varmasti esiintyy – eli tämän oman kotiplaneettamme. Tätä Maan elämää onkin helppo tavoittaa tutkittavaksi – sitä voidaan analysoida ja testata kaikilla tasoilla ekologiasta solu- ja molekyylibiologiaan – ja tätähän tehdään sen perinteisen biologian puitteissa. Maan elämä on kuitenkin myös astrobiologian tutkimuskohde – toistaiseksi, se on meille ainoa elämän malli ja standardi: jos elämää esiintyy muualla, se luultavasti olisi jotakin samankaltaista. Voidaan toki myös miettiä, noin hypoteettisesti, voisiko se olla erilaista – ja millä tavalla erilaista – jossakin muualla.

Astrobiologia hakee myös tähän tuttuunkin elämään erilaista näkökulmaa – laajempaa perspektiiviä: se kysyy mm. millaista elämä on ollut joskus aivan alussaan, niissä ensimmäisissä iduissaan joissa elottomat molekyylikompleksit alkoivat toimia kuin elävät oliot –tai, miten monimuotoiseksi se on kehittynyt, millaisissa ääriolosuhteissa sitä esiintyy tällä planeetalla, ja mitkä ovat sen selviytymisstrategiat kaikista ankarimmissa olosuhteissa. Se myös kysyy mitkä tekijät ovat oleellisia elämän synnyn, kehittymisen ja elossa pysymisen kannalta tällä planeetalla.

Näiden perusteella sitten voidaankin ekstrapoloida sitä mitkä ovat elämän esiintymisen mahdollisuudet planeettakuntamme muilla kappaleilla – ja mikä ettei, missä tahansa maailmankaikkeudessa, eksoplaneetoilla. Ekstrapolointia toistaiseksi – mutta tietenkin tavoitteena on lopulta havainnoilla toteen näyttää että elämää siellä jossakin on – tai että sitä ei ole. Tämä kysymys – onko elämä yleistä maailmankaikkeudessa — vai onko se äärimmäisen harvinaista, josko ehkä peräti ainutlaatuista – lieneekin koko älykkään (ihmis)lajin suurimpia kysymyksiä.

Astrobiologiassa haetaan myös vastauksia kysymykseen ”miksi”: miksi asiat ovat tapahtuneet niin kuin ne ovat tapahtuneet. Yleisesti ottaen, kaikki isot prosessit maailmassa ovat dynaamisia ja monitekijäisiä, vuorovaikutteisia. Astrobiologiassa haetaan näitä vuorovaikutuksia: Miten kosminen kehitys on vaikuttanut tähtien ja planeettakuntien syntyyn ja ominaisuuksiin, miten (ja mitkä) olosuhteet nuorella planeetalla ovat vaikuttaneet elämän syntyyn, miten elämän ja eliökunnan kehitys on vaikuttanut planeetan olosuhteisiin, miten planeetan elottomat komponentit ja eliökunta yhdessä asettuvat jonkunlaiseen tasapainotilaan – miten stabiili tai epästabiili tuo tila on – mitä tapahtuu kun se muuttuu, mitkä tekijät sitä muuttavat – ja mitä siitä sitten seuraa.

Elämän edellytysten, ja elämän synnyn ja selviytymisen tarina ei suinkaan ole triviaali vaan hyvin HYVIN monitasoinen, moniulotteinen ja monimutkainen . Se on koko kosmoksen ikäinen prosessi, ja meidän eliökuntamme tasolla tämän planeetan ikäinen prosessi. Se on tarina loputtomasti muuttuvista ja keskenään vuorovaikuttavista osatekijöistä. Astrobiologia pyrkii valottamaan tämän prosessin lainalaisuuksia ja kokonaiskuvaa. Koko prosessi on – ainakin osittain – kaoottinen systeemi , joka kuitenkin synnyttää järjestystä. Elämä on äärimmäisen monitasoinen ja hienosti rakentunut ilmiö kaaoksen ja järjestyksen välimaastossa.

3 kommenttia “Astrobiologia – mitä se on?”

Tuomo Riihimäki sanoo:

13.9.2013 14:06

Hei, kiitos tästä blogista! Olen juuri aloittanut astrobiologian yliopistokurssin Britanniassa, se toimii osana valmisteluja aihetta sivuavaa tohtorityötä varten. Tulin tänne jo 1999, kun Walesissa alkoi syksyllä 1999 maailman ensimmäinen akateemisesti akreditoitu yliopistotutkinto BSc(Hons) in Science & Science Fiction. Kurssia aloittaessani en usko että olin edes kuullut termiä astrobiologia. Käsite tuli pian tutuksi mutta useimmat ihmiset (myös yliopistomaailmassa) pitivät sitä enemmän fiktiona kuin tieteenä. Valmistuin vuosikurssini mukana 2002.

Pikakelataan vuoteen 2008 jolloin yliopistoni ja aiemmat professorini organisoivat astrobiologian konferenssin, johon itsekin osallistuin http://news.glam.ac.uk/news/en/2008/jul/01/astrobiology-conference-glamorgan/

Muutamassa vuodessa kaikki oli muuttunut, konferenssissa oli mm. ESA:n tutkijoita ja runsaasti yliopisto-opiskelijoita – astrobiologiaan tutkimusalueena oli nyt saatavana rahoitusta aivan toisessa mittakaavassa kuin vain viisi vuotta aiemmin.

Elämme todella mielenkiintoisia aikoja astrobiologian suhteen, hieno liike Ursalta aloittaa asiaan liittyvä blogi. Onnea ja menestystä!

Vastaa
Kirsi Lehto sanoo:

16.9.2013 12:22

Tuomo,
niinpä niin, nuo ”tutkimusmatkailu-tahot” NASA ja ESA, ja muutkin elämän äärialueita etsivät tutkijat – alkaen kemisteisä ja biologeista, päätyen tähtitieteilijöihin ja kosmologeihin – tekevät tätä jo täysillä. Meillä virallinen akateeminen taso junnaa perässä – mutta onneksi on asiaa harrastavaa porukkaa – ja URSA tarjoaa uutisia ja tietoa…ja tälläistä harrastusfoorumia.

Vastaa
Juhani Harjunharja sanoo:

30.9.2013 21:20

Valaiseva juttu, kiitokset!

Vastaa

Vastaa Peruuta vastaus

Tähtiharrastajat harvinaisia otuksia maailmankaikkeudessa?

13.9.2013 klo 09.58, kirjoittaja Harry Lehto
Kategoriat: Elämän keitaita

Kuva Nasa / JPL-Caltech / T. Pyle

Istut laiturilla ja katson tähtien syttyvän taivaalle. Hetken kuluttua juolahtaa mieleesi ajatus että onko tuolla jossain toinen tähtiharrastaja, joka katsoo minun tähteäni.Tarkastelkaamme nyt tätä problematiikkaa uusien tutkimusten valossa.

Asiaa käsiteltiin, tosin esitelmöitsijöiden huomaamatta, Euroopan astrobiologien kokouksessa Szczecinissä Puolassa viime heinäkuussa. Tähden spektriviivojen huojuntaa mittaamalla voidaan arvioida planeetan massalle alaraja. Tutkimalla taas planeetan aiheuttamaa pienen pientä tähden kirkkauden vähenemistä voidaan laskea planeetan läpimitta tarkkaan. Jos tähteä havaitaan molemmilla menetelmillä, voidaankin sitten laskea planeetan tarkka massa ja keskitiheys.

Vaikkei jokaisesta havaitusta planeetasta tiedetä tarkkaan kaikkia ominaisuuksia, niin aika paljon niistä voidaan sanoa. Suuri osa niistä ei ole lainkaan kelvollisia tähtiharrastajille, ne kun ovat kaasuplaneettoja, ja sijaitsevat kaukana emotähdestään, alueella jossa on ikuinen talvi tai niin lähellä tähteä että kiikarikin sulaisi.

Onneksi planeettoja ja planeettaehdokkaita on löytynyt niin paljon – kolmea tuhatta aletaan tässä koputella – että sinne mahtuu planeettoja jotka eivät voi millään olla kaasuplaneettoja. Ne ovat näes sen verran kevyitä ja pieniä läpimitaltaan. Tällaisia ovat maapallojen kaltaiset planeetat. Jos ne ovat massaltaan parin ja kahdeksan Maan massan välillä niitä kutsutaan supermaapalloiksi. Ne ovat kiviplaneettoja. Suuresta planeettamäärästä voidaan tehdä tilastollisia analyysejä ja arvioida niiden lukumäärää eri spektriluokan tähdillä. Tämä avaakin jo mielenkiintoisen lokeron tiedon arkussa. Näyttää nimittäin siltä, että lukumääräisesti eniten planeettoja on punaisilla kääpiötähdillä, yksinkertaisesti koska näitä tähtiä on eniten. Toinen ratkaiseva osa palapelissämme on erilaisten tähtien ympärillä olevien planeettojen syntyä ja olosuhteita mallintavat laskelmat. Tämä yhdistelmä – havainnot ja mallit – tuovat tähtiharrastajan olemassaolon yksinäisyyteen selvyyttä.

Sopivan planeetan tulisi olla elämän vyöhykkeellä, eli sellaisella etäisyydellä, että planeetalla oleva vesi pysyisi nestemäisenä ainakin merkittäviä ajanjaksoja. Omasta aurinkokunnasta huomaamme, että Venus on jo vähän liian lähellä Aurinkoa.

Joitakin vuosia sitten ehdotettiin, että supermaapallot saattaisivat olla tektonisesti aktiivisempia ja siten soveliaampia elämän syntymiselle – ja ajan myötä myös tähtiharrastajille. Viimeisten mallinnusten mukaan näin ei välttämättä ole, sillä niitä pitäisi peittää syvä meri. Suuremman massansa ansiosta planeetta kerää liikaa vettä, ja oikeastaan tektonisen toiminnan alkaminen ei ole edes itsestään selvää. Vettä on, mutta sitä on liikaa ilmassa ja merissä. Tuollaisella planeetalla ehkä ei löytyisi sitä laituripaikkaa josta tähtiä pääsisi tarkkailemaan.

Entä sitten ne tavallisimmat ja yleisimmät planeetat? Punaisten M-spektriluokan kääpiöiden planeetat? No, tuollaisen tähden elämän vyöhyke on niin lähellä tähteä että planeetan kiertoaika on lukkiutunut, vähän samaan tapaan kuin Kuun kiertoaika on lukkiutunut sen ratajaksoon Maan ympäri. Planeetta siis katsoisi aina samoilla kasvoilla punaiseen kääpiötähteen ja ottaisi välillä vastaan voimakkaitakin roihupurkauksia. Toisella puolella planeettaa olisi kuitenkin pimeää. Oikea tähtitarkkailun paratiisiko? Ei aivan. Olisi kovin kylmää ja ilmakehä olisi satanut jalkojen juureen. Ratkaisu lämpötilaan on paksu ilmakehä, joka tasoittaisi lämpötilan planeetan pinnalla, ja siellä voisi oikeastaan olla aika mukavat olosuhteet. Ilmakehä olisi kuitenkin niin paksu ja taivas pilvien peittämä että tähtiä tuskin näkyisi – siellä ei olisi edes vuorokausirytmiä! Tuskinpa olisi tähtiharrastajia vaikka sopiva laituri löytyisikin.

Mitä meille jää jäljelle? Se toinen tähtiharrastaja joka istuu laiturilla ja katsoo kototähteäsi, on melko lailla samankaltaisella planeetalla kuin missä sinäkin olet. Sillä planeetalla on kuivaa maata, sopivasti vettä, ilmakehä riittävän ohut ja pilvipeitteessä on ainakin satunnaisesti rakoja ja keskustähtenä on Auringon kaltainen noin G spektriluokan keskustähti, melko harvinainen yhdistelmä siis. Voimme siis arvella että tähtiharrastajat ovat harvinaisia otuksia noin galaktisestikin ja ehkä koko maailmankaikkeudessa.

5 kommenttia “Tähtiharrastajat harvinaisia otuksia maailmankaikkeudessa?”

Juhani Harjunharja sanoo:

15.9.2013 12:24

Olemme ilmeisesti kohtalaisen harvinaisia otuksia myös maapallolla harrastuksien kirjosta päätellen. Mutta ihan hyvä tämä juttunne ja lähestymistapanne. Odotan mielenkiinnolla lisää.

Vastaa
Markku Siljama sanoo:

20.9.2013 22:00

Onko mitään tietoa/arviota kuinka paljon meidän Linnunradalla on G-spektriluokan tähtiä?Tai edes lähes G-luokan tähtiä?Mitä luokkaa olisi noin tälläisten tähtien välimatkat?Mikä olisi lähin tälläinen tähti?
Toinen kysymys aiheeseen liittyen,jossain youtube-videossa oli Jill Tarterin haastattelu jossa hän mainitsi(jos oikein ymmärsin)että SETI-tutkimuksen päärahoittaja olisi nykyään USA:n ilmavoimat..,mitähän tämä vaikuttaisi uutisen julkaisuun mahdollisessa positiivisessa löydössä..?
Suurta uutista mielenkiinnolla odottaen..:)

Vastaa
Markku Siljama sanoo:

21.9.2013 22:33

Kuinkahan paljon meidän Linnunradassa on sitten G-spektriluokan tähtiä,missä olisi lähin?Onkohan SETI-tutkimus miten keskittynyt näihin G-spektrin omaaviin tähtiin?

Vastaa
Harry Lehto sanoo:

29.9.2013 19:24

Kiitosksia kommenteista.

G spektriluokan tähtiä on noin 7% kaikista tähdistä.

Noiden G spektriluokan tähtien kohdalla sattuu niin hauskasti että Aurinkoa lähimmän tähtijärjerstelmän, kolminkertaisen alfa Centaurin päätähti on G spektriluokan tähti – eipä tarvitse kaukaa hakea vain noin 4 valovuoden päästä. Itseasiassa Alfa Centaurin kakkos eli B tähden ympäriltä onkin jo löytynyt planeetta – tosin se kiertää elämän kannalta liian lähellä emotähteään.

Lähin yskinäinen G spektriluokan tähti on Valaan tähtikuvion tau Ceti valaan. Se näkyy matalalla etelässä alkusyksyn öinä.
Se on ollut aiemmin SETI kohteena.

SETI tutkimusta varten rakenteilla olevalla Allen Telescope Arraylla on ollut rahoitusvaikeuksia ja on totta että Yhdysvaltain ilmavoimat rahoitaa tällä hetkellä sen toimintaa. Sillä tuskin on strategisia suunnitelmia siltä varalta jos joltain ATAn tutkimuskohteina olevalta täheltä löytyisi SETI signaaleja. ATAn hyvänä piirteenä on että se kykenee ns. apertuurisynteesiin ja siis seuraamaan laajojen kenttien kaikkia tähtiä samanaikaisesti. Hakua on nyt kuitenkin rajoitettu Keplerin 600 G-spektriluokan tähteen joilta on löydetty eksoplaneetoja tai niiden ehdokkaita. Signaalin löytyessä uskon tiedon etenevän asiallista tieteellistä protokollaa pitkin.

Vaikka nyt kohdennetaan keiloja G-spektriluokan tähtiin niin kyllä hieman kuumemmat F ja kylmemmät K ja M spektriluokan tähdet kannattaa kyllä huomioda. Kuumat O, B ja A spektriluokan tähdet ovat varsin lyhytikäisiä elämän kannalta.

Vastaa
Harry Lehto sanoo:

29.9.2013 19:46

Kiitoksia kommenteista!

G spektriluokan tähtiä on noin 7% kaikista tähdistä.

G spektriluokan tähtien kohdalla sattuu niin hauskasti että Aurinkoa lähimmän tähtijärjerstelmän, kolminkertaisen alfa Centaurin päätähti on G spektriluokan tähti – eipä tarvitse kaukaa hakea vain noin 4 valovuoden päästä. Itseasiassa Alfa Centaurin kakkos eli B tähden ympäriltä onkin jo löytynyt planeetta – tosin se kiertää elämän kannalta liian lähellä emotähteään.

Lähin yksinäinen G spektriluokan tähti on Valaan tähtikuvion tau Ceti. Se näkyy matalalla etelässä alkusyksyn öinä. Se on ollut aiemmin SETI kohteena.

SETI tutkimusta varten rakenteilla olevalla Allen Telescope Arraylla on ollut rahoitusvaikeuksia ja on totta että Yhdysvaltain ilmavoimat rahoitaa tällä hetkellä sen toimintaa. Sillä tuskin on strategisia suunnitelmia siltä varalta jos joltain ATAn tutkimuskohteina olevalta täheltä löytyisi SETI signaaleja! ATAn hyvänä piirteenä on että se kykenee ns. apertuurisynteesiin ja siis seuraamaan laajojen kenttien kaikkia tähtiä samanaikaisesti. Hakua on nyt kuitenkin rajoitettu kuuten sataan sellaisen Keplerin tutkimaan G-spektriluokan tähteen joilta on löydetty eksoplaneetoja tai niiden ehdokkaita. SETI signaalin löytyessä uskon tiedon etenevän asiallista tieteellistä protokollaa pitkin.

Vaikka nyt kohdennetaan keiloja G-spektriluokan tähtiin niin kyllä hieman kuumemmat F ja kylmemmät K ja M spektriluokan tähdet kannattaa kyllä huomioda. Kuumat O, B ja A spektriluokan tähdet ovat varsin lyhytikäisiä elämän kannalta.

Vastaa