Category

Άρθρα

Ariel – a window to the origin of life on early earth?

By | Άρθρα
Υπάρχει ζωή πέρα από την Γη; Η πιο αποδοτική διαδοχή ερευνητικών βημάτων στην διερεύνηση για το πως η ζωή δημιουργήθηκε, είναι να το αναζητήσουμε αυτό στην Γη μας, και να χρησιμοποιήσουμε αυτήν την γνώση σαν αναφορά για την αναζήτησή της κάπου αλλού. Ωστόσο, ακόμη δεν έχουμε απαντήσεις για το προηγούμενο ερώτημα, τότε, πως θα μπορούσαμε να συνεχίσουμε;
Η έρευνα των εξωπλανητών, δηλαδή πλανητών που μοιάζουν με την Γη μας και διαθέτουν συνθήκες όμοιες με αυτές που μπορούν να συντηρήσουν την ζωή, όπως την γνωρίζουμε αυτή, θεωρούμε επίσης ότι δίνουν μια μοναδική ευκαιρία να αναζητήσουμε απαντήσεις στα παραπάνω βασικά ερωτήματα. Τέτοιες συνθήκες πρέπει να μοιάζουν επίσης και με τις συνθήκες που επικρατούσαν στην Πρώιμη Γη, δηλαδή όταν αυτή πρωτοσχηματιζόταν.
Μόλις μπορέσουμε και βρούμε φυσικά και χημικά περιβάλλοντα που μοιάζουν με αυτά που υποθέτουμε για την πρώτη περίοδο μετά τον σχηματισμό της Γης, τότε μόνο θα έχουμε ανοίξει ένα “παράθυρο” στον γεωλογικό αιώνα Αδαίο (Hadean). Η πληροφορία αυτής της γεωλογικής εποχής έχει χαθεί από την Γη μας λόγω της κίνησης των τεκτονικών πλακών και της εκτεταμένης ανακύκλωσης που προέκυψε.
Μια προσεκτική διερεύνηση τότε της αναμενόμενης χημείας των νέων εξωπλανητών είναι απαραίτητη για τις συγκρίσεις αυτές. Δηλαδή, την πληροφορία που χάθηκε πάνω στην Γη μας, ίσως την βρούμε σε έναν παρόμοιο νέο εξωπλανήτη.
Πως όμως θα το πετύχουμε αυτό, αφού οι πλανήτες αυτοί είναι σε τεράστιες αποστάσεις; Η φασματοσκόπια μας δίνει αυτήν την σημαντική δυνατότητα αυτή. Ειδικότερα, η ανίχνευση συγκεκριμένων χημικών υπογραφών μπορεί να μας βοηθήσει να διακρίνουμε επίσης συγκεκριμένες χημικές διαδικασίες στα εξωπλανητικά περιβάλλοντα. Αυτή είναι μια μέθοδος που προτείνουμε. Για παράδειγμα, προβιοτικά μόρια που συνεισέφεραν στην δημιουργία της ζωής είναι διεσπαρμένα στις ατμόσφαιρες των πλανητών σαν ατμοί ή αεροζόλ θα μπορούσαν να μας υποδείξουν την ύπαρξη τους μέσω της φασματοσκοπίας την ώρα που οι πλανήτες αυτοί διέρχονται μπροστά από τον αστέρα τους. Επίσης, ακόμη και αν αυτά τα μόρια βρίσκονται στην επιφάνεια του πλανήτη, θα μπορούσαμε να τα ανιχνεύσουμε μέω των φασμάτων ανάκλασης.
Με τις ίδιες μεθόδους θα μπορούσαμε να ανιχνεύσουμε και ενδιάμεσες χημικές ενώσεις που συνεισφέρουν σε χημικές διεργασίες και είναι πιθανή ή δυνητικά δυνατή η ύπαρξη τους. Η διαστημική αποστολή ARIEL είναι πράγματι ικανή να ανοίξει αυτό το “παράθυρο” στο παρελθόν και να απαντήσει σε ερωτήσεις που αφορούν στην αρχή της ζωής στον πλανήτη μας αλλά και στο σύμπαν.
Μπορείτε να μάθετε περισσότερα για την αποστολή ARIEL εδώ: https://arielmission.space
Για τις δυνατότητες για τις οποίες μιλάμε εδώ, μπορείτε να διαβάσετε στο άρθρο: Ariel – a window to the origin of life on early earth?

Διάστημα και Άνθρωπος. Κρητών Επιχειρείν (άρθρο του Έκτορα Σταυρακάκη)

By | Άρθρα, Νέα

Στο Τεύχος 4 του Ιουλίου-Σεπτέμβριου 2020 στο περιοδικό “ΚΡΗΤΩΝ ΕΠΙΧΕΙΡΕΙΝ” και στην ενότητα “Επιστήμη και Διάστημα” παρουσιάστηκε το άρθρο με τίτλο “Το Διάστημα στην Καθημερινότητα και την Υπηρεσία του Ανθρώπου”.

Ακολουθήστε τον σύνδεσμο εδώ για να διαβάσετε το άρθρο (σελίδες 67 – 73).

Μεθάνιο στον Άρη: Μια νέα διεργασία που εξηγεί την προέλευσή του!

By | Άρθρα, Δημοσιεύσεις

Το μεθάνιο, οι υπερχλωρικές και χλωρικές ενώσεις, καθώς και τα μεθυλικά χλωρίδια έχουν βρεθεί στην επιφάνεια του πλανήτη Άρη. Ωστόσο, για το πως αυτά σχηματίζονται δεν έχει δοθεί κάποια εξήγηση. Μια εξήγηση έρχεται με την τελευταία εργασία μας που έχει ανακοινωθεί και είναι προς έκδοση στο περιοδικό ACS EARTH AND SPACE CHEMISTRY.

Τα πειράματα περιελάμβαναν ακτινοβόληση με “μαλακές” ακτίνες UV (υπεριώδες) μιγμάτων διοξειδίου του άνθρακα (CO2) και υδροχλωρίου (HCl), μαζί με ορυκτά σαν καταλύτες. Τα ορυκτά που δοκιμάσαμε είναι τα πολύμορφα ανάτασης και ρουτίλιο (και τα δύο με χημικό τύπο TiO2), ο μοντμοριλλονίτης (ένα φυλλοπυριτικό ορυκτό), και ένα τεμάχιο πετρώματος από τον μετεωρίτη Nakhla, έναν σημαντικότατο μετεωρίτη που προέρχεται από τον Άρη και τον μελετάμε εδώ και 30 χρόνια.

Πράγματι, όλες οι παραπάνω ενώσεις σχηματίστηκαν κατά το πείραμα ταυτοχρόνως και αναλύθηκαν! Ακόμη βρήκαμε ότι σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες, ακόμη και σε κατώτερες από αυτές που υπάρχουν στην επιφάνεια του Άρη, μπορούσε να σχηματιστεί μεθάνιο όταν για καταλύτη χρησιμοποιούσαμε το ορυκτό ανατάση. Αυτά είναι σημαντικά ευρήματα, γιατί όπως είπαμε εξηγούν γιατί βλέπουμε αυτές τις χημικές ουσίες στην επιφάνεια του κόκκινου πλανήτη. Είναι ένας καινούργιος μηχανισμός που πρέπει να λαμβάνουμε υπόψη μας σε επόμενες αποστολές.
Και βέβαια, ενώ το μεθάνιο γρήγορα καταστρέφεται (όπως ξέρουμε ήδη, για αυτό και το βλέπουμε περιστασιακά στον Άρη), τα άλλα μπορούν να παραμείνουν συγκεντρωμένα στην επιφάνεια του εδάφους, και με τον καιρό να διεισδύσουν σε βάθη των 5 έως και 50 εκατοστών.

Αυτές οι αντιδράσεις μάλλον συνεχίζονται ακόμη, και φυσικά δεν δημιουργούν φιλικά περιβάλλοντα για την ζωή. Άρα, όταν ψάχνουμε για ζωή στον Άρη θα πρέπει να την ψάχνουμε σε βάθος τουλάχιστον μεγαλύτερο από το μισό μέτρο! Δηλαδή, η χρήση τρυπανιών είναι απαραίτητη. Αυτό είχαμε δείξει και σε παλαιότερη εργασία μας, όπου είχαμε πάλι βρει στον μετεωρίτη Nakhla (Νάκλα) περιβάλλοντα που είναι απόλυτα συμβατά με την δημιουργία και την ύπαρξη της ζωής.
Επίσης τώρα, προτείνουμε έναν νέο μηχανισμό σχηματισμού του μεθανίου, ανόργανο, που δεν σχετίζεται με την ζωή. Άρα το μεθάνιο που βλέπουμε μπορεί τελικά να μην είναι δείκτης για την ύπαρξη ζωής!

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsearthspacechem.8b00104

“A Conspicuous Clay Ovoid in Nakhla.” – Scientific Article

By | Άρθρα

Για πρώτη φορά υπάρχουν πλέον αποδείξεις ότι πράγματι υδροθερμικά ρευστά μπορούν να σχηματιστούν στην επιφάνεια του πλανήτη Άρη μετά από την πτώση μετεωρίτη, ακόμη και σε πολύ νεότερες εποχές του πλανήτη. Αυτό, είναι πλέον γενικά αποδεκτό πως θα μπορούσε να διατηρήσει μικροβιακή ζωή στον πλανήτη. Αποδεικνύεται από την παρουσία ορυκτών και δομών αυτών όλου του φάσματος θερμοκρασιών από πάρα πολύ υψηλές (πάνω από τα σημεία τήξης τους) μέχρι πολύ χαμηλές (σχηματισμός αργιλικών και εβαποριτικών ορυκτών).

Έτσι για πρώτη φορά στον μετεωρίτη Nakhla, αλλά και για την ομάδα μετεωριτών από τον Άρη, βρίσκονται ταυτόχρονα:

  1. Ορυκτά υψηλών θερμοκρασιών και πιέσεων, π.χ. πλούσιος σε αλουμίνιο κλινοπυρόξενος και ρονίτης,
  2. άμορφη μεσόσταση,
  3. φυσαλίδα στην άμορφη μεσόσταση,
  4. αργιλικά ορυκτά να γεμίζουν την φυσαλίδα, και
  5. μαρκασίτης.

Αυτά δείχνουν ένα σύνθετο περιβάλλον με την κατάλληλη χημεία αλλά και τους χώρους όπου μικροοργανισμοί όχι μόνο μπορούν να αναπτυχθούν και να διαβιώσουν, αλλά και να μεταφερθούν σε άλλους πλανήτες, όπως π.χ. στην γη.

Ο μετεωρίτης Nakhla αποτελεί την σημαντικότερη και βέβαια πηγή για τέτοια σενάρια μια και είναι από τους λίγους μετεωρίτες που η συλλογή του έγινε μετά την πτώση του, οπότε η μόλυνση από την γη είναι ελάχιστη. Ιδιαίτερα σπουδαία είναι η μορφολογία του αργιλικού σχηματισμού, που δείχνει μια ιδιαίτερη πολυπλοκότητα σε νανοκλίμακα και γενικά θυμίζει βιομορφές εξελιγμένων οργανισμών, όπως τις ξέρουμε για την γη.

Η εργασία είναι ιδιαίτερα εκτεταμένη σε μέγεθος λόγω των πολλών αναλυτικών μεθόδων που χρησιμοποιήθηκαν για την διερεύνηση του ωοειδούς αργιλικού σχηματισμού.

Η εργασία πήρε εξαιρετικές κριτικές από τους αξιολογητές, και επιλέχθηκε από τον editor για να καλύψει με φωτογραφικό υλικό το εξώφυλλο του περιοδικού, καθώς επίσης να προωθηθεί και στα media.

Βλέπε Astrobiology journal.

Μπορείτε να το κατεβάσετε και να το διαβάσετε από από εδώ.

Τι είναι η Αστροβιολογία

By | Άρθρα

H Αστροβιολογία είναι μια διεπιστημονική κατεύθυνση όπου ερευνητές από διάφορες επιστήμες συνεργάζονται για να κατανοήσουν την ζωή από την στιγμή που δημιουργήθηκε μέχρι και σήμερα, καθώς και τον τρόπο που εξελίχθηκε.

Κοιτάζει την γη μας σαν ένα σώμα του σύμπαντος με εύκολη πρόσβαση, αλλά δεν κάνει διακρίσεις στο τι μελετά. Έτσι, όλοι οι πλανήτες του ηλιακού μας συστήματος, αλλά και πλανήτες άλλων ηλιακών συστημάτων ή οι μετεωρίτες, γίνονται αντικείμενα μελέτης.

Η Αστροβιολογία προσανατολίζεται στην βιολογία της ζωής, ωστόσο δέχεται πληροφορίες και από άλλες επιστήμες, όπως της βιοχημείας, παλαιοντολογίας, γεωλογίας και επιστήμης των πλανητών (πλανητολογία), της ορυκτολογίας, πετρολογίας και γεωχημείας, της φυσικής και χημείας, της αστρονομίας και αστροφυσικής.

Η Αστροβιολογία κοιτάζει την γη μας σαν ένα σώμα του σύμπαντος με εύκολη πρόσβαση, αλλά δεν κάνει διακρίσεις στο τι μελετά!

Πολλές φορές, οι πληροφορίες που έρχονται από άλλες επιστήμες μπορεί να είναι πολύ σημαντικές. Για παράδειγμα, η ορυκτολογία είναι ένα σπουδαίο αντικείμενο μελέτης στα πλαίσια της αστροβιολογίας γιατί τα ορυκτά μπορούν εύκολα να διατηρήσουν χημική και δομική πληροφορία από οργανισμούς που έχουν εξαφανιστεί. Άλλωστε, τα φυσικά υλικά όπως είναι τα ορυκτά αποτελούν τον χώρο που ζούμε και εμείς οι ίδιοι.

Μια σημαντική παράμετρος είναι η διεπιστημονικότητα. Ο επιστήμονας που θα ασχοληθεί με την αστροβιολογία θα πρέπει να είναι ανοικτός σε οποιαδήποτε επιστήμη και σε όλες τις νέες ιδέες. Δεν θα πρέπει να σκέπτεται με συμβατικό τρόπο. Η Αστροβιολογία, στα λίγα χρόνια που υπάρχει κάτω από αυτό το όνομα, μας έχει δώσει το έναυσμα να δούμε τον κόσμο μας με διαφορετικό μάτι.

Και είναι ακόμη η αρχή!

Ανακάλυψη οργανικών μορίων και εποχικού μεθανίου στον Πλανήτη Άρη

By | Άρθρα

Mια σημαντική ανακάλυψη ανακοινώθηκε εχθές από την NASA σχετικά με την ύπαρξη οργανικής ύλης σε ιζήματα του πλανήτη Άρη, που εναποτέθηκαν στον πυθμένα μιας λίμνης που υπήρξε πριν από περίπου 3.5 δισεκατομμύρια έτη μέσα στον κρατήρα Gale.

Το όχημα Curiosity εδώ και έξη χρόνια προσπαθεί με τα αναλυτικά όργανα που διαθέτει να εντοπίσει ίχνη ζωής στον κρατήρα. Η ορυκτολογία και η γεωχημεία μπορούν να δώσουν στοιχεία για το εάν ένα γεωλογικό περιβάλλον θα μπορούσε να φιλοξενήσει ζωή. Για παράδειγμα, παλαιότερες ανακαλύψεις για τον κρατήρα μας δείχνουν ένα γεωχημικό περιβάλλον ικανό για να δημιουργηθεί και να συντηρηθεί μικροβιακή ζωή που βασίζει όμως τον μεταβολισμό του στις ανόργανες χημικές αντιδράσεις, π.χ. της οξειδοαναγωγής. Η ανακάλυψη όμως οργανικών ενώσεων μεγάλου μοριακού βάρους μας πάει ένα βήμα παραπέρα. Όχι απαραίτητα ότι αυτά τα οργανικά προέρχονται από βιολογικές διεργασίες, αλλά ότι υπάρχουν τα συστατικά εκείνα που θα μπορούσαν πιο εύκολα να συνθέσουν χρήσιμα μόρια για την δημιουργία της ζωής, ιδιαίτερα όταν αυτά τα περιβάλλοντα έχει αποδειχθεί γεωχημικά ότι είναι φιλόξενα για την δημιουργία και διατήρηση της ζωής, όπως την ξέρουμε (ξέρουμε πλέον αρκετά για τον Άρη και δεν περιμένουμε πολύ διαφορετικές μορφές ζωής από αυτές που γνωρίζουμε στην γη).

Έχουν γίνει πολλές μελέτες που δείχνουν ότι οργανικά μόρια και θραύσματα αυτών που προέρχονται από την αποσύνθεση των μικροοργανισμών μπορούν να συντηρηθούν μέσα σε ορυκτές φάσεις για χρονικές περιόδους της γεωλογικής κλίμακας, όπως είναι τα αργιλικά ορυκτά. Όταν με τα κατάλληλα όργανα μπορέσουμε να αναλύσουμε και να αναγνωρίσουμε αυτά τα μόρια, τότε λέμε ότι μιλάμε για “βιοϋπογραφές”. Ωστόσο, κοντά στην επιφάνεια του Άρη η ισχυρή ακτινοβολία καταστρέφει τα μεγάλα μόρια που τυχόν υπάρχουν, τα οποία διασπώνται σε μικρότερα, με αποτέλεσμα να μην μπορούμε να τα χρησιμοποιήσουμε σαν απόδειξη ότι υπάρχει ή υπήρξε κάποτε ζωή. Έτσι είναι και σε αυτήν την περίπτωση: δεν βρέθηκαν μεγάλα οργανικά μόρια, αλλά μικρότερα που θα μπορούσαν να έχουν προκύψει από τα προηγούμενα, και έχουν συντηρηθεί μέσα στα ορυκτά. Ωστόσο, σίγουρα αυτό είναι πολύ καλύτερο από το να μην είχαμε βρει τίποτα!

Ο συνδυασμός οργανικών μορίων και μεθανίου είναι μια σημαντική ανακάλυψη, μιας και θα μπορούσε να σημαίνει απευθείας την ύπαρξη ζωής, ωστόσο, πρέπει να είμαστε προσεκτικοί στήν ερμηνεία μας.

Ηλίας ΧατζηθεοδωρίδηςΑναπληρωτής Καθηγητής ΕΜΠ

Γιατί όμως η παραπάνω ανακάλυψη μας δίνει ελπίδες ότι όλο και προσεγγίζουμε τον στόχο μας; Γιατί είναι πολύ εύλογο να υποθέσουμε ότι σε μεγαλύτερα βάθη τέτοιων πετρωμάτων μπορεί να βρούμε ακόμη μεγαλύτερα οργανικά μόρια, μια και αυτά προστατεύονται από την ακτινοβολία που επιδρά στην επιφάνεια από τα ορυκτά.
Προς το παρόν, το Curisosity δεν έχει την δυνατότητα να πάρει δείγμα από στρώματα του εδάφους του πλανήτη βαθύτερα των 5 εκατοστών, και να τα αναλύσουμε. Σίγουρα αυτό θα γίνει στις επόμενες αποστολές (π.χ. στην προγραμματιζόμενη αποστολή Mars 2020 Rover, https://mars.nasa.gov/mars2020/), όμως μέχρι τώρα η πηγή γνώσης για βαθύτερα περιβάλλοντα έρχεται από την μελέτη μετεωριτών από τον Άρη. Σε παλαιότερη δική μας μελέτη που δημοσιεύτηκε στο επιστημονικό περιοδικό Astrobiology (https://www.liebertpub.com/doi/abs/10.1089/ast.2013.1069), αποδεικνύουμε ότι ακόμη και σε βάθη 10 έως 20 μέτρων υπάρχουν όλες οι κατάλληλες γεωχημικές συνθήκες για την ύπαρξη της ζωής. Ρευστά νερά χαμηλών θερμοκρασιών που προκύπτουν από το λιώσιμο του παγωμένου εδάφους του Άρη μετά την πτώση ενός μεγάλου μετεωρίτη εισέρευσαν μεταξύ των ορυκτών του μετεωρίτη Nakhla, ενός μετεωρίτη που η περισυλλογή έγινε αμέσως μετά την πτώση του το 1911 στην Αίγυπτο, οπότε έχει την ελάχιστη επιμόλυνση από γήινα υλικά. Αυτά τα ρευστά κατέστρεψαν τα πρωτογενή ορυκτά σχηματίζοντας νέα (δευτερογενή), επιτόπου ή μετά την συγκέντρωση αυτών σε ανοικτούς όγκους εντός του πετρώματος, π.χ. σε ρωγμές μεταξύ των ορίων των κρυστάλλων ή εντός των κρυστάλλων. Κατά αυτήν την χημική μεταβολή παράγεται ενέργεια ικανή να υποστηρίξει τον μεταβολισμό μικροοργανισμών, ή να συγκεντρώσει και να διατηρήσει οργανική ύλη που απελευθερώνεται μετά τον θάνατο άλλων οργανισμών.

Αν υπήρξε ποτέ ζωή στον Άρη, μπορεί τελικά αυτή να διατηρείται ακόμη στα βαθύτερα στρώματα του υπεδάφους, προστατευμένη από την ισχυρή ακτινοβολία που δέχεται η επιφάνεια.

Ηλίας Χατζηθεοδωρίδης

Συνδυάζοντας τις δύο παραπάνω ανακαλύψεις καταλαβαίνει κανείς ότι πλέον πρέπει να ψάξουμε σε μεγαλύτερα βάθη για να βρούμε τα ίχνη ζωής που τυχόν υπήρξε στον κόκκινο πλανήτη, και ότι πλέον οι πιθανότητες είναι μεγάλες. Τα ιζήματα στον κρατήρα Gale είναι πολύ παλαιά. Ο μετεωρίτης Nakhla όμως είναι πολύ νεότερος (1.3 δις χρόνια), και όλες οι γεωχημικές ενδείξεις που προκύπτουν κατά την μελέτη αυτού δείχνουν συνθήκες που επικρατούσαν πολύ πρόσφατα στην ιστορία του πλανήτη, δηλαδή περίπου στο τελευταίο μισό δισεκατομμύριο χρόνια. Αν υπήρξε ποτέ ζωή στον Άρη, μπορεί τελικά αυτή να διατηρείται σε αυτά τα περιβάλλοντα.

Βοήθεια στους παραπάνω ισχυρισμούς έρχεται επίσης από την χθεσινή ανακοίνωση για περιοδική εμφάνιση μεθανίου που εξαρτάται από τις εποχές. Το μεθάνιο μπορεί να δημιουργηθεί από ανόργανες διαδικασίες, όπως είναι η μεταβολή του ορυκτού ολιβίνης στο ορυκτό σερπεντίνη με την επίδραση νερού σε περιβάλλοντα πλούσια σε διοξείδιο του άνθρακα όπως είναι η ατμόσφαιρα του Άρη, ή από βακτήρια που παράγουν μεθάνιο κατά τον μεταβολισμό τους. Η πρώτη περίπτωση αυτή καθαυτή δεν παράγει οργανικά μόρια μεγάλου μοριακού βάρους, ενώ η δεύτερη παράγει! Για αυτό και οι ελπίδες των επιστημόνων είναι αυξημένες!

Στο εργαστήριό μας αναζητούμε βιοϋπογραφές σε μια σειρά εννέα σημαντικών μετεωριτών από τον Άρη που διαθέτουμε. Αναπτύσσουμε καινοτόμο λογισμικό και μεθοδολογίες για την επεξεργασία δεδομένων που προκύπτουν επίσης από καινοτόμα αναλυτικά όργανα. Η έρευνα στην Ελλάδα τελικά υστερεί μόνο στην επένδυση σε καινοτόμα όργανα, που έχει και το ελάχιστο κόστος μπροστά στο ηθικό, πνευματικό, και υλικό κέρδος από την γνώση που προκύπτει.

Ηλίας Χατζηθεοδωρίδης