Panspermia dirigida

Panspermia dirigida se refiere al transporte deliberado de microorganismos en el espacio para ser utilizado como especies introducidas en vida planetas. Dirigida Panspermia puede han sido enviados a la tierra para comenzar vida aquí, o pueden ser enviadas desde la tierra a semilla exoplanetas con vida.

Históricamente, Shklovskii y Sagan (1966) y Crick y Orgel (1973) la hipótesis de que la vida en la tierra pueden haber sido sembradas deliberadamente por otras civilizaciones. Por el contrario, Mautner y Matloff (1979) y Mautner (1995, 1997) propone que nosotros mismos debemos semilla nuevos sistemas planetarios, discos protoplanetarios o las nubes con formación estelar microorganismos, para asegurar y ampliar nuestra forma de vida orgánica gene/proteína. Para evitar interferencias con la vida local, los objetivos pueden ser sistemas planetarios jóvenes donde es improbable la vida local. La panspermia dirigida puede estar motivada por ética biótico valoran los patrones básicos de la vida orgánica gene/proteína con su singular complejidad y unidad y su impulso para autopropagación.

Luego que pertenece a la vida implica panbiotic ética con el propósito de difundir y ampliar la vida en el espacio. La panspermia dirigida para este propósito se está convirtiendo en posible debido a la evolución de velas solares, precisa Astrometría, el descubrimiento de planetas extrasolares, organismos extremófilos y microbiana ingeniería genética. Cosmológico proyecciones indican que la vida en el espacio puede tener entonces un futuro inmenso.

Historia y motivación

Un ejemplo temprano de la idea de la panspermia dirigida se remonta a los primeros ciencia ficción trabajo Apellido y los hombres por Olaf StapledonPublicado en 1930. Detalla la forma en que los seres humanos pasados, al descubrir que el Sistema solar pronto será destruido, enviar microscópicas "semillas de una nueva humanidad" hacia potencialmente áreas habitables del universo.

En 1966 Shklovskii y Sagan propuso que la vida en la tierra puede han sido sembrada a través de la panspermia dirigida por otras civilizaciones. y 1973 Crick y Orgel también discuten Por el contrario, Mautner y Matloff propusieron en 1979 y Mautner había examinado detalladamente en 1995 y 1997 la tecnología y motivación para asegurar y ampliar nuestra forma de vida orgánica gene/proteína por dirigido misiones panspermia nuevos sistemas planetarios, los discos protoplanetarios y nubes de formación estelar. Aspectos tecnológicos incluyen propulsión por velas solares, desaceleración por presión de la radiación o arrastre viscoso en el destino y la captura de los microorganismos colonizadoras por planetas. Una posible objeción es posible interferencia con la vida local en las metas, pero dirigidas a jóvenes sistemas planetarios, donde la vida local, especialmente avanzadas de vida, podría no haber empezado, evita este problema. La panspermia dirigida puede estar motivada por el deseo de perpetuar la herencia genética común de toda la vida terrestre. Esta motivación fue formulada como ética biótico valoran los patrones comunes de gene/proteína de nuestra familia de vida orgánica, y como panbiotic ética que apunta a asegurar y ampliar la vida en el universo.

Estrategias y objetivos

Dirigió la panspermia puede ser dirigida cerca jóvenes sistemas planetarios tales como alfa PsA (25 ly (años luz) y Beta Pictoris (63,4 ly), ambos que muestran discos de acreción y signos de cometas y planetas. Objetivos más adecuados pueden ser detectadas por telescopios espaciales tales como la Misión Kepler permitirá identificar cerca de sistemas de estrellas con planetas habitables. Alternativamente, la panspermia dirigida puede apuntar a nubes interestelares formación estelar como Complejo de nube Rho Ophiuchi (427 ly), que contiene los racimos de estrellas muy jóvenes para originar la vida local (emisores de infrarrojos 425 jóvenes estrellas de 100.000 a 1 millón años). Estas nubes contienen zonas con diferentes densidades (difusa nube < oscuro fragmento < denso núcleo < protoestelares condensación < disco de acreción) podían capturar selectivamente cápsulas de la panspermia de varios tamaños.

Planetas habitables o zonas habitables sobre estrellas cercanas pueden ser objetivo de grande (10 kg) misiones donde cápsulas microbianas son liadas y blindados. A su llegada, cápsulas microbianas en la carga pueden ser dispersados en órbita para captura por planetas. Alternativamente, pueden enviar pequeñas cápsulas microbianas en enjambres grandes planetas habitables, discos protoplanetarios, o zonas de densidad diferentes en las nubes interestelares. El enjambre microbiano proporciona protección mínima pero no requiere alta precisión dirigida, especialmente, al apuntar en grandes nubes interestelares.

Propulsión y lanzamiento

Las misiones de la Panspermia deben entregar microorganismos que pueden crecer en los nuevos hábitats. Puede enviar en 10^−10 kg, cápsulas de radio 30 micrómetro que permiten la entrada atmosférica intacta en los planetas de destino, cada uno conteniendo 100.000 diversos microorganismos adaptadas a diversos ambientes. Para paquetes grandes misiones de masas y enjambres cápsulas microbianos, velas solares puede proporcionar la propulsión más simple para el transporte interestelar. Velas esféricas evitará control de orientación tanto al lanzamiento como en desaceleración en los objetivos. Para lía blindadas misiones a sistemas estelares cercanos, velas solares con espesores de 10⁻⁷m y densidades de 0,0001 kg/m² parece factible, y las proporciones masivas vela/carga útil de 10:1 permitirá velocidades de salida cerca de la máxima posible para estas velas. Velas con alrededor de 540 m de radio y área de 10⁶m² puede impartir 10 kg cargas con velocidades de crucero interestelar de 0.0005c (1.5x10⁵m/s) cuando lanzó de 1 UA (unidad astronómica). A esta velocidad, viaje a la estrella alfa PsA va a durar 50.000 y y a la nube Rho Opiuchus, 824.000 años.

En los objetivos, la carga microbiana se descompondría en 10¹¹ µm (100 billones) 30 cápsulas para aumentar la probabilidad de captura. En la estrategia de enjambre de discos protoplanetarios y nubes interestelares, radio de 1 mm, 4.2x10⁻⁶cápsulas microbiana kg se inician desde 1 au usando velas de 4.2x10⁻⁵kg con un radio de 0,37 m y el área de 0,42 m² para alcanzar velocidades de cruceros de 0.0005c. En el destino, cada cápsula se descompone en 4.000 microcápsulas de entrega de 10^−10kg y de radio de 30 micrómetros que permiten la entrada intacta a atmósferas planetarias. Para misiones que no encuentro denso gas zonas, tales como transporte interestelar a planetas maduros o zonas habitables sobre las estrellas, las microcápsulas pueden ser ejecutadas directamente desde 1 au utilizando 10⁻⁹velas kg de radio de 1,8 mm para alcanzar velocidades de 0.0005c para ser disminuido por presión de la radiación para capturar a los blancos. Los vehículos de radio de 1 mm y 30 micrómetros y cargas útiles necesitan en grandes números para el paquete y enjambre de misiones. Estas cápsulas y las velas en miniatura para las misiones de enjambre pueden ser masa fabricadas fácilmente.

Astrometría y focalización

Los vehículos de la panspermia estarían destinados a blancos cuyas ubicaciones a la hora de llegada deben ser predichos en movimiento. Esto puede calcularse utilizando sus medidos movimientos propios, sus distancias y las velocidades de cruceros de los vehículos. La incertidumbre posicional y el tamaño del objeto entonces permiten estimar la probabilidad de que los vehículos de la panspermia llegará a sus objetivos. La incertidumbre posicional δy (m) del objetivo a la hora de llegada es dada por la ecuación (1), donde α_(p) es la resolución del movimiento propio del objeto de destino (arsec/año), d es la distancia (m) y v es la velocidad del vehículo (m/s)

Δy = 1.5x10−13 αpd2v

Dada la incertidumbre posicional, los vehículos pueden ser lanzados con una dispersión en un círculo sobre la posición predicha del objetivo. La probabilidad P_blanco para una cápsula golpear la zona del objetivo con el radio r_blanco (m) es la dada por la relación de la dispersión de objetivo y la zona del objetivo.

       blanco = Ablanco/Π(Δy)2 = 4.4x1025 rblanco2v2/ (Α.p2d4)

Para aplicar estas ecuaciones, la precisión de Astrometría de estrella movimiento propio de 0,00001 pársec/año y la velocidad del vehículo vela solar de 0.0005c (1.5 x 10⁵m/s) se puede esperar en unas cuantas décadas. Para un sistema planetario elegido, el área A_blanco puede ser la anchura de la zona habitable, mientras que para las nubes interestelares, puede ser el tamaño de las distintas zonas de densidad de la nube.

Desaceleración y captura

Vela solar misiones a sol y las estrellas pueden desacelerarse por presión de la radiación en la dinámica inversa del lanzamiento. Las velas deben estar correctamente orientadas a su llegada, sino control de orientación puede evitarse usando velas esféricas. Los vehículos deben acercarse a las estrellas de sol-como objetivo en distancias radiales similares a la puesta en marcha, alrededor de 1 ua. Después de que los vehículos son capturados en órbita, las cápsulas microbianas pueden ser dispersadas en un anillo que orbita alrededor de la estrella, algunos dentro de la zona de captura gravitacional de los planetas. Misiones discos de acreción de planetas y estrellas-formando nubes voluntad desacelerar por arrastre viscoso en el dv/dt tasa determinada por la ecuación (3), donde v es la velocidad, rc radio de la cápsula esférica, ρc es la densidad de la cápsula y ρm es la densidad del medio.

dv/dt =-(3v2628c) Ρ m/rc 

Un vehículo entrando en la nube con una velocidad de 0.0005c (1.5 x 10⁵m/s) será capturado cuando se desaceleró a 2.000 m/s, la velocidad típica de los granos en la nube. El tamaño de las cápsulas puede ser diseñado para parar en zonas con diferentes densidades en la nube interestelar. Las simulaciones muestran que una cápsula de radio 35 micrones será capturada en un núcleo denso y una cápsula de radio de 1 mm en una condensación protoestelares en la nube. En cuanto al acercamiento a los discos de acreción sobre las estrellas, una cápsula de tamaño milimétrico entrando en la cara de disco grueso de 1000 kilómetros en 0.0005 c será capturado en 100 km en el disco. Por lo tanto objetos de 1 mm de tamaño pueden ser los mejores para la siembra discos protoplanetarios acerca de nuevas estrellas y protoestelares condensaciones en las nubes interestelares.

Las cápsulas de la panspermia capturados se mezclan con polvo. Una fracción del polvo y una fracción proporcional de las cápsulas capturadas se entregarán a los planetas. La carga útil de dispersión en las microcápsulas entrega aumentara la posibilidad que algunos serán entregados a los planetas. Las partículas de 0.6 - radio de 60 micrones puede permanecer lo suficientemente fría para preservar la materia orgánica durante la entrada atmosférica a los planetas. En consecuencia, cada 1 mm, 4.2 x 10⁻⁶ cápsula kg capturada en el medio viscoso puede dispersar en 42.000 microcápsulas entrega de radio 30 micrones, cada 10 pesaje^−10 kg y que contienen 100.000 microbios. Estos objetos no serán expulsados de la nube de polvo por presión de la radiación de la estrella y serán siendo mezclados con el polvo. Una fracción del polvo, que contiene las cápsulas microbianas capturadas, será capturada por los planetas, o capturada en cometas y entregada por ellos más tarde a los planetas. La probabilidad de captura, P_captura, puede estimarse de procesos similares, como la captura de partículas de polvo interplanetario por los planetas de nuestro sistema Solar, donde 10⁻⁵ de la Zodiacal nube mantenida por ablación del cometa, y también una fracción similar de fragmentos de asteroides, es recogido por la tierra. La probabilidad de captura de una cápsula lanzada inicialmente por un planeta, P_planeta está dada por la ecuación siguiente, donde P_blanco es la probabilidad de que la cápsula alcanza el disco de acreción de destino o zona de nube y P_captura es la probabilidad de captura de esta zona por un planeta.

Pplaneta = Pblanco x Pcaptura

La probabilidad P_planeta depende de la proporción de mezcla de las cápsulas con el polvo y la fracción de polvo entregado a los planetas. Estas variables pueden ser estimadas para la captura en los discos de acreción planetaria o en varias zonas en la nube interestelar.

Requisitos de biomasa

Después de determinar la composición del elegido meteoritos, astroecologists experimentos de laboratorio realizados que sugieren que muchos microorganismos colonizadoras y algunas plantas podrían obtener la mayoría de sus nutrientes químicos de asteroide y cometarios materiales. Sin embargo, los científicos señalaron fosfato (PO₄) y nitrato (NO₃– Limitar N) críticamente la nutrición a muchas formas de vida terrestres. Para las misiones exitosas, lo suficientemente biomasa debe ser lanzado y capturado por una oportunidad razonable iniciar la vida en el planeta. Un requisito optimista es la captura por el planeta de 100 cápsulas con 100.000 microorganismos cada uno, para un total de 10 millones de organismos con una biomasa total de 10⁻⁸ kg.

La biomasa requerida para poner en marcha para una misión exitosa está dada por la ecuación siguiente. m_biomasa (kg) = 10⁻⁸ / P_planeta Usando las ecuaciones anteriores para P_blanco con velocidades del tránsito de 0,0005 c, las distancias conocidas a los blancos y las masas del polvo en el destino de las regiones permite calcular la biomasa que necesita para ser lanzado para el probable éxito. Con estos parámetros, tan poco como 1 gramo de biomasa (10¹² microorganismos) podrían semilla alfa PsA y 4,5 gramos podría semilla de Beta Pictoris. Biomasa más necesita ser lanzado a la Complejo de nube Rho Ophiuchi, principalmente porque su distancia más grande. Necesitaría una biomasa del orden de 300 toneladas ser lanzado para una condensación protoestelares o un disco de acreción de la semilla, pero doscientos kilogramos sería suficientes para un objeto estelar joven en la semilla del Complejo de nube Rho Ophiuchi.

En consecuencia, tanto como la requerida física rango de tolerancia se cumplen (por ejemplo: temperatura del crecimiento, blindaje contra la radiación cósmica, atmósfera y gravedad), formas de vida viable en la tierra pueden ser químicamente alimentado por asteroide acuosa y materiales planetarios en este y otros sistemas planetarios.

Carga biológica

Los siembra los organismos necesitan para sobrevivir y multiplicarse en los entornos de destino y establecer una viable Biosfera. Algunas de las nuevas ramas de la vida pueden desarrollar los seres inteligentes que ampliarán aún más la vida en la galaxia. Los microorganismos mensajero pueden encontrar diversos ambientes, requiriendo extremófilos microorganismos con una amplia gama de tolerancias, incluyendo termófilo (alta temperatura), psicrófilo (baja temperatura), acidófilo (alta acidez), halophile (alta salinidad), oligotroph (baja concentración de nutrientes), xerófila (ambientes secos) y microorganismos radiorresistente (tolerancia de alta radiación). Ingeniería genética puede producir polyextremophile microorganismos con varias tolerancias. Las atmósferas objetivo probablemente carecerá de oxígeno, así que deben incluir los colonizadores microorganismos anaerobios. Colonización anaerobia cianobacterias más tarde podrá establecer oxígeno atmosférico que se necesita para mayor evolución, como sucedió en la tierra. Organismos aerobios en la carga biológica pueden ser entregados a los planetas más tarde cuando las condiciones son adecuadas, por los cometas que capturaron y conservaron las cápsulas.

El desarrollo de Eukaryota microorganismos fue un importante cuello de botella a mayor evolución en la tierra. Incluyendo los microorganismos eucariotas en la carga puede saltarse esta barrera. Los organismos multicelulares son aún más deseables, pero siendo mucho más pesado que las bacterias, menos pueden ser enviados. Hardy tardígrados (osos de agua) pueden ser convenientes pero son similares a artrópodos y llevaría a los insectos. El cuerpo-plan de rotíferos podría llevar a animales superiores, si los rotíferos pueden endurecer a sobrevivir transporte interestelar.

Microorganismos o capturados en el disco de acreción cápsulas pueden ser capturados junto con el polvo en los asteroides. Durante la alteración acuosa los asteroides contienen agua, sales inorgánicas y orgánicas, y astroecology experimentos con meteoritos demostraron que las algas, bacterias, hongos y plantas culturas pueden crecer en los asteroides en estos medios. Microorganismos entonces pueden diseminarse en la nebulosa solar está y serán entregados a los planetas, cometas y asteroides. Los microorganismos pueden crecer en nutrientes en los cometas portador y asteroides en los ambientes planetarios acuosos, hasta que se adaptan a los ambientes locales y nutrientes en los planetas.

Misiones de avanzada

Significativamente, las misiones de la panspermia pueden ser lanzadas por tecnologías presentes o futuro cercano. Sin embargo, las tecnologías más avanzadas pueden también ser utilizadas cuando estos estén disponibles. Los aspectos biológicos de la panspermia dirigida pueden mejorarse mediante la ingeniería genética para producir microorganismos polyextremophile hardy y los organismos multicelulares, apto para diversos ambientes planetarios. Hardy polyextremophile anaerobio eukaryots multicelulares con resistencia a la alta radiación, que puede formar un ecosistema autosustentable con cianobacterias, combinaría idealmente las características necesarias para la supervivencia y evolución superior.

Para las misiones de avanzada, Propulsores de iones o velas solares usando propulsión viga-powered acelerada por láseres terrestres pueden alcanzar velocidades de hasta 0,01 c (3 x 10⁶m/s). Robots puede proporcionar navegación en curso, puede controlar la reactivación de los microbios congelados periódicamente durante el tránsito reparación de daños por radiacióny también puede elegir objetivos adecuados. Estos métodos de propulsión y robótica se están desarrollando.

Pueden plantarse también cargas microbianas en hiperbólico cometas limitados por el espacio interestelar. Esta estrategia sigue los mecanismos de la panspermia natural por cometas, según lo sugerido por Hoyle y Wikramasinghe. Los microorganismos se congelarían en los cometas interestelar temperaturas de unos pocos Kelvin y protegido de la radiación por eones. Es poco probable que un cometa expulsado será capturado en otro sistema planetario, pero puede aumentar la probabilidad al permitir que los microbios se multiplique en caliente perihelio aproximación al sol, luego hacer fragmentos del cometa. Un cometa de radio de 1 km produciría 4.2 x 10¹² uno-kg semilla fragmentos, y girando el cometa podría expulsar estos objetos helados blindados en direcciones aleatorias en la galaxia. Esto aumenta un doblez trilion la probabilidad de captura en otro sistema planetario, en comparación con el transporte por un cometa solo. Tal manipulación de cometas es una perspectiva a largo plazo especulativa.

Motivación y ética

Dirigió la panspermia pretende asegurar y ampliar nuestra familia de vida orgánica gene/proteína. Puede estar motivado por el deseo de perpetuar la herencia genética común de toda la vida terrestre. Esta motivación fue formulada como ética biótico, que valoran los patrones comunes de gene/proteína de vida orgánica, y como panbiotic ética que apunta a asegurar y ampliar la vida en el universo.

Biología molecular muestra complejos patrones comunes para toda la vida celular, un común código genético y un mecanismo común para Traducir en proteínas, que a su vez ayuda a reproducir el código de ADN. También compartió son los mecanismos básicos de transporte de material y uso de energía. Estos patrones y procesos autopropaga constituyen el núcleo de la vida orgánica gene/proteína. La vida es única debido a esta complejidad y debido a la coincidencia exacta de las leyes de la física que permiten que exista la vida. También única en la vida es la búsqueda de autopropagación, que implica un propósito para asegurar y ampliar la vida humano. Estos objetivos están mejor garantizados en el espacio, sugiriendo que una ética panbiotic destinadas a garantizar este futuro.

Las objeciones y los counterarguments

La principal objeción a la panspermia dirigida es que puede interferir con la vida local en los objetivos. Los colonización de microorganismos pueden competir con la vida local de recursos, o infectar y dañar a los organismos locales. Sin embargo, esta probabilidad puede ser minimizada al atacar nuevamente formando sistemas planetarios, los discos de acreción y nubes formadoras de estrellas, donde la vida local y especialmente vital avanzado, podrían no han surgido todavía. Si hay vida local que es fundamentalmente diferente, los microorganismos colonizadoras no pueden dañar. Si hay vida orgánica local gene/proteína, pueden intercambiar genes con los microorganismos colonizadoras, aumentando Galáctico biodiversidad.

Otra objeción es que espacio debe dejarse prístina para estudios científicos, una razón para cuarentena planetaria. Sin embargo, la panspermia dirigida puede alcanzar a sólo unos pocos, en el mejor unas cien nuevas estrellas, sigue dejando 100 billones prístino de la vida local y para la investigación. Una objeción técnica es la supervivencia incierta de los organismos de mensajero durante el viaje interestelar durante mucho tiempo. Investigación de simulaciones y el desarrollo en los colonizadores hardy es necesario abordar esta pregunta.

En la actualidad, la vida es conocida sólo en la tierra, donde será destruida por la expansión Sol en ~ 3-5 millones de años. Centrada en la vida biótica ética sugiere que nuestro deber es primero a nuestra vida orgánica gene/proteína. Nuestra unidad con toda la vida entonces sugiere una ética panbiotic para asegurar y ampliar la vida en el espacio. La panspermia dirigida para este propósito puede empezar en este siglo usando las tecnologías actuales y del futuro cercano.

La longevidad de nuestra sociedad tecnológica espacial es incierta, y que sería prudente comenzar un programa de la panspermia dirigida puntualmente. Este programa puede garantizar la vida y permitir ampliar en espacio y en la biodiversidad con un futuro inmenso para los millones de eones.

Véase también

• Astrobiología
• Lista de microorganismos probados en el espacio ultraterrestre
• Protección planetaria

Enlaces externos

• Sociedad para la vida en el espacio (SOLIS) Sociedad Panspermia interestelar, para investigación y educación sobre la panspermia dirigida. Tiene como objetivo lanzar misiones panspermia dirigida en este siglo.
• Astro-ecología y recursos para la vida en el espacio. Investigación experimental en nutrientes en asteroides y meteoritos y microorganismos y plantas que crecen en estos recursos espaciales "in-situ".

Otras Páginas

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