Будет ли эффективна нынешняя инициированная человеком панспермия?

С современными технологиями мы можем легко отправить зонд к звездной системе Альфа Центавра со скоростью около 20 км/с (скорость зонда-путешественника), что означает, что путь туда займет около 65 000 лет.

Ближайшие соседи Солнца

В свете этого предположим, что мы отправили зонд, способный доставить 100 г биологического материала на планету земного типа в α-Центавре.

Существуют ли организмы, которые:

1) Может пережить путешествие, возможно, замерзнув или находясь в спящем состоянии;

2) Будет иметь достаточную вероятность выживания в бесплодных океанах (или на суше, если предпочтительнее);

3) В конце концов произойдет изменение эволюции к более сложным формам жизни?

Если возможно, дайте приблизительную оценку того, насколько вероятно, по вашему мнению, что это было бы - нужно ли нам отправить 10 зондов для хорошего шанса или миллиарды зондов?

Безжизненная среда, по-видимому, требует либо фотосинтеза, либо хемосинтеза, чтобы выжить. А как же необходимая пища (органика)? Сделает ли любое из этих ограничений практически невозможным достижение долгой жизни с текущими целями?

У вас есть источник для утверждения «легко отправить зонд в AC»?
Я бы отметил, что в НАСА есть человек, работа которого состоит в том, чтобы точно предотвратить заселение других небесных объектов жизнью.
@arboviral Под простым я подразумевал выполнимый для крупного космического агентства. По данным НАСА, программа «Вояджер» стоила около 865 миллионов долларов США (с мая 1972 года до встречи с Нептуном), что, как я предполагаю, включает стоимость всех систем, персонала и связи. Каждый зонд имел стартовую массу около 815 кг.
Технические проблемы с доставкой на конкретную планету кажутся выходящими за рамки конкретного биологического сайта - запуск чего-то, что пройдет на расстоянии водной планеты от звезды, в конечном итоге может быть «легким», но доставка на поверхность планеты будет намного сложнее.
Как это может повлиять на любую существующую жизнь, включая механизм обнаружения/прерывания жизни, — это вопрос космических технологий, но включать ли его — этический вопрос.
@KenFabian Согласен, но на самом деле я отправил вопрос по этому поводу в Space.SE; это связано в моем ответе. Если я получу что-нибудь подходящее в ответах, я добавлю это.
Вместо того, чтобы полагаться на доставку (несколько) организмов, можно предпочесть доставку химических веществ и синтезатора рибонуклеотидов, которые можно программно инструктировать (как прокомментировано в недавней книге Крейга Вентера).

Ответы (2)

Хорошо, технически здесь четыре вопроса, но я все равно готов нанести удар.

[Существуют ли организмы, которые могли] выжить [65 000 лет], возможно, в замороженном состоянии или в спящем состоянии;

Вероятно/возможно (вероятно?). Есть утверждения о восстановлении жизнеспособных бактерий из образцов, которые были заморожены в течение миллионов лет , а жизнеспособные зеленые водоросли были выращены из образцов вечной мерзлоты возрастом не менее 5000-7000 лет . Сообщается также, что спящие бактерии были извлечены из янтаря возрастом 25-40 миллионов лет и кристаллов соли, образовавшихся 250 миллионов лет назад . Некоторые из этих результатов противоречивы, поскольку в некоторых случаях геномы организмов подозрительно современны , и неясно, могут ли они отражать загрязнение образцов , но достоверность некоторых из них в диапазоне от 10 до 100 000 лет кажется довольно высокой ( Например,этот Carnobacterium извлечен из вечной мерзлоты возрастом 32 000 лет . Используя методы замораживания, оптимизированные для обеспечения жизнеспособности , можно достичь более высоких уровней жизнеспособности, чем те, которые встречаются в природе (но вам придется проверить свои образцы через 65 000 лет, чтобы убедиться в этом!).

Также (с довольно высокой степенью достоверности), вероятно, возможно создать микроокружение, содержащее жизнеспособные бактериальные сообщества, способные выживать в течение тысяч лет без света и питательных веществ , но похоже, что для этого потребуется жидкая вода и максимальная продолжительность жизни большинства радиоизотопным тепловым генераторам (РИТЭГ), которые представляют собой наименее обслуживаемую форму производства тепла, всего несколько тысяч лет (хотя я не физик — вы можете опубликовать это на Space.SE).

[существуют ли организмы, которые] имели бы достаточную вероятность выживания в бесплодных океанах (или на суше, если предпочтительнее)

Да, если у вас есть жидкая вода и CO2. Если вы этого не сделаете, вам может понадобиться что-то спроектировать. В настоящее время существуют различные технологии для определения атмосферы экзопланет.

Я бы порекомендовал отправить как можно больше видов, чтобы стимулировать формирование сложной экосистемы (и увеличить шансы на то, что один из них выживет!). Упомянутые выше образцы кристаллов гипса содержали около 40 штаммов бактерий плюс несколько вирусов, так что это начало. Может сначала попробовать заморозить-оттаять. К счастью (почти по определению), любые кристаллы, содержащие бактерии, растворимы в воде, поэтому, если на планете есть океан воды, они в конечном итоге растворятся, высвобождая свою (надеюсь) высокоинвазивную полезную нагрузку.

[Существуют ли организмы, которые в конечном итоге эволюционировали бы в более сложные формы жизни?

На этот вопрос проще всего ответить: безоговорочное да. Любой организм, полагающийся на подверженное ошибкам хранение информации (например, ДНК, РНК или что-то еще), способен к эволюции.

Если возможно, дайте приблизительную оценку того, насколько вероятно, по вашему мнению, что это было бы - нужно ли нам отправить 10 зондов для хорошего шанса или миллиарды зондов?

Это проблема. Причины выходят за рамки этого SE (опять же, возможно, попробуйте Space.SE), но буквально любая машина, которую вы можете представить на основе чего-то более сложного, чем химия или температура плавления, выйдет из строя через 65 000 лет в космосе. Забудьте о компьютерах, движущихся частях, ракетах и ​​т. д. Так как же это сделать? Вам действительно нужно что-то, что начинает таять по мере приближения к другой звезде и выпускает десятки тысяч пакетов, каждый из которых содержит копии всего, чем вы пытаетесь засеять планету, и способного пережить повторный вход (для этого вы должны опубликовать еще один вопрос по Space.SE — эти ребята вас полюбят). Несмотря на это, у меня нет данных для этого (опять же, Space.SE), но у меня есть очень, очень сильное подозрение, что, поскольку вы, по сути, бросаете дротики в булавочную головку за миллионы миль, вы Мне нужно построить завод на Луне или что-то в этом роде и запускать синтетические кометы/метеоры, содержащие вашу полезную нагрузку, каждые несколько минут в течение тысяч лет. Но поскольку это тривиально по сравнению со временем в пути, а это, в свою очередь, ничтожно по сравнению со временем, которое потребуется для того, чтобы прибывшие превратились во что-то, что стоит посетить, я полагаю, что это нормально.Запускайте рано, запускайте часто.

( Я разместил соответствующий вопрос на Space.SE )

Что касается фактической доставки полезной нагрузки на новую планету , орбитальная механика относительно проста; выполнить математику, чтобы доставить полезную нагрузку на Альфу Центавра, довольно просто. Более серьезные проблемы: 1) топливо, необходимое для доведения полезной нагрузки до требуемых скоростей, и 2) точная настройка подхода в солнечной системе переменного тока для нацеливания на предпочтительную планету № 2 — это настоящий кикер, потому что, как @arboviral и я Как уже упоминалось, космические корабли не так хорошо работают в вакууме, и большинство двигательных установок (и систем наведения, если на то пошло) почти наверняка выйдут из строя к тому времени, когда корабль достигнет переменного тока.
Хороший ответ, спасибо. Что касается оценки вероятности, я бы предпочел, чтобы вы просто предположили, что полезная нагрузка может быть доставлена ​​на поверхность в целости и сохранности, потому что мы действительно находимся на биологическом SE, и потому что это позволяет изолировать различные поля, чтобы вы могли собрать системную оценку. апостериорные (т.е. объединение инженерных и биологических знаний).
  1. Существует множество организмов, способных выживать в экстремальных условиях . Хотя 65 000 лет — это большой срок для любого организма, некоторые или даже все 100-граммовые образцы могут выжить достаточно долго, чтобы достичь места назначения, особенно если космический корабль был способен поддерживать температуру образца на достаточно высоком уровне выше абсолютного нуля. . Я бы сказал, что экстремальный холод космоса, особенно межзвездного пространства, является самым трудным препятствием для преодоления в такой ситуации.

  2. TL;DR Если он сможет пережить путешествие на другую планету, он почти наверняка сможет выжить и напланета. Предположим, что наши организмы смогли бы пережить это путешествие. Итак, теперь давайте рассмотрим планету, которую наши маленькие друзья попытаются колонизировать. Вода абсолютно необходима для выживания земной жизни. Вы исходите из предположения, что планета похожа на Землю, поэтому мы предположим, что на ней есть вода. Мы также можем с уверенностью предположить, что элементы, необходимые для жизни на Земле, доступны, поскольку эти элементы были обнаружены на планетах в нашей собственной Солнечной системе, и, исходя из того, как формируются планеты, нет причин думать иначе для другой Земли. как планета. Самой сложной задачей для организмов может быть перевод этих химических веществ из их исходного состояния (состояние на момент прибытия) в пригодное для использования состояние. Другая важная проблема, которая приходит на ум, заключается в том, что если отправляется только один вид, и есть одно серьезное препятствие, с которым этот вид не способен справиться, и они вымирают. В этом случае нет хорошего способа предсказать все возможности, лучше всего отправить несколько видов и надеяться, что они будут работать вместе достаточно хорошо, чтобы процветать. Я бы сказал, что у организмов, использующих фотосинтез, больше шансов на выживание, учитывая, что планета похожа на Землю и, следовательно, находится в зоне Златовласки. У большинства планет есть атмосфера (даже у Плутона она есть!), и многие из них содержат углекислый газ в своих атмосферах. Бактерии очень легко адаптируются, а некоторые из них чрезвычайно устойчивы, и, учитывая приведенные выше предположения, я не вижу причин, по которым они не могли бы выжить. В этом случае нет хорошего способа предсказать все возможности, лучше всего отправить несколько видов и надеяться, что они будут работать вместе достаточно хорошо, чтобы процветать. Я бы сказал, что у организмов, использующих фотосинтез, больше шансов на выживание, учитывая, что планета похожа на Землю и, следовательно, находится в зоне Златовласки. У большинства планет есть атмосфера (даже у Плутона она есть!), и многие из них содержат углекислый газ в своих атмосферах. Бактерии очень легко адаптируются, а некоторые из них чрезвычайно устойчивы, и, учитывая приведенные выше предположения, я не вижу причин, по которым они не могли бы выжить. В этом случае нет хорошего способа предсказать все возможности, лучше всего отправить несколько видов и надеяться, что они будут работать вместе достаточно хорошо, чтобы процветать. Я бы сказал, что у организмов, использующих фотосинтез, больше шансов на выживание, учитывая, что планета похожа на Землю и, следовательно, находится в зоне Златовласки. У большинства планет есть атмосфера (даже у Плутона она есть!), и многие из них содержат углекислый газ в своих атмосферах. Бактерии очень легко адаптируются, а некоторые из них чрезвычайно устойчивы, и, учитывая приведенные выше предположения, я не вижу причин, по которым они не могли бы выжить. учитывая, что планета похожа на Землю и, следовательно, находится в зоне Златовласки. У большинства планет есть атмосфера (даже у Плутона она есть!), и многие из них содержат углекислый газ в своих атмосферах. Бактерии очень легко адаптируются, а некоторые из них чрезвычайно устойчивы, и, учитывая приведенные выше предположения, я не вижу причин, по которым они не могли бы выжить. учитывая, что планета похожа на Землю и, следовательно, находится в зоне Златовласки. У большинства планет есть атмосфера (даже у Плутона она есть!), и многие из них содержат углекислый газ в своих атмосферах. Бактерии очень легко адаптируются, а некоторые из них чрезвычайно устойчивы, и, учитывая приведенные выше предположения, я не вижу причин, по которым они не могли бы выжить.

  3. Учитывая, сколько времени потребовалось для эволюции многоклеточных организмов на Земле, вероятно, в других местах это заняло бы не меньше времени. При этом жизнь — удивительная вещь, и она находит способы сделать множество вещей, поэтому мое личное мнение таково, что если 1 и 2 были успешными, 3 — это уверенность при достаточном количестве времени.

Что касается количества зондов, которые нам нужно отправить, чтобы иметь статистически хорошие шансы на успех, у меня нет для вас точных цифр, но я подозреваю, что даже один зонд имеет довольно хорошие шансы сработать (игнорируя возможные проблемы с самим космическим кораблем, у космических кораблей не очень большой послужной список), и я думаю, что двух зондов будет достаточно.

Обратите внимание, что в своем анализе я делаю несколько допущений, которые могут быть или не быть точными. Кроме того, мой вывод о том, что двух зондов было бы достаточно, является полностью моим мнением и может быть совершенно недостаточным в действительности.