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Lithopanspermia, microorganismos de planetas distantes podem ter semeado vida na Terra


A vida neste planeta pode ter sido semeada por microorganismos embutidos nos fragmentos de planetas distantes que caiu para a Terra, de acordo com uma nova pesquisa da Universidade de Princeton, da Universidade do Arizona e do Centro de Astrobiología (CAB), na Espanha.

Lithopanspermia, microorganismos de planetas distantes podem ter semeado vida na Terra


A nova pesquisa, acaba de ser publicado na revista Astrobiology, sugere que há uma alta probabilidade de que a vida veio "para a Terra - ou a propagação da Terra para outros planetas - durante a infância do sistema solar quando a Terra e seus vizinhos planetários que orbitam outras estrelas teria sido suficientemente perto uns dos outros para trocar os lotes de material sólido. "

Esta nova pesquisa é fornecer a evidência mais forte de "lithopanspermia", que é a teoria de que há uma distribuição muito ampla de formas básicas de vida em todo o universo, transmitido principalmente através do "meteorito-como fragmentos planetários lançado fora por interrupções como erupções vulcânicas e colisões com outro assunto. "Esses fragmentos são eventualmente presos pela gravidade outro sistema planetário, resultando em uma mistura que da sua" carga viva ".

"Pesquisadores com base na Universidade de Princeton, da Universidade do Arizona e do Centro de Astrobiología na Espanha usou um processo chamado de baixa velocidade de transferência de fraco para fornecer o maior apoio ainda para 'lithopanspermia," a idéia de que os microorganismos que brotam a vida veio a Terra - ou se espalhar a partir da Terra para outros planetas em desenvolvimento - através de colisões com meteoritos, como fragmentos planetários. Sob fraca transferência, um fragmento de movimento lento planetário meandros para o bordo exterior da força gravitacional, ou ao limite de estabilidade fraca, de um sistema planetário. O sistema tem apenas um aperto solto no fragmento, ou seja, o fragmento pode escapar e ser impelido para o espaço, à deriva até ser puxado por outro sistema planetário. "

"Pesquisas anteriores sobre este fenómeno possível sugere que a velocidade com que hurtles matéria sólida através do cosmos faz com que as chances de ser roubado por um outro objeto altamente improvável. Mas a Princeton, Arizona e pesquisadores CAB reconsiderada lithopanspermia sob um processo de baixa velocidade chamado transferência fraco onde materiais sólidos serpentear fora da órbita de um objeto grande e acontecem na órbita de outro. Neste caso, os pesquisadores consignado em velocidades 50 vezes mais lentas do que as estimativas anteriores, ou cerca de 100 metros por segundo. "

"Usando o aglomerado de estrelas em que o nosso sol nasceu como um modelo, a equipe realizou simulações que mostram que a estas velocidades inferiores a transferência de material sólido do sistema planetário de uma estrela para outra poderia ter sido muito mais provável do que se pensava, explicou o primeiro autor Edward Belbruno, um colaborador de pesquisa matemático e visitar em Princeton Departamento de Ciências Astrophysical que desenvolveram os princípios de transferência de fraco. "

Segundo os pesquisadores, de todas as pedras que escaparam do nosso sistema solar e do nosso vizinho mais próximo, pelo menos 5-12 de 10.000 teria tido uma forte chance de ser capturado pelo outro. Todas as simulações feitas antes de esta nova pesquisa sugeriu que a chance era tão improvável uma em um milhão.

"Nosso trabalho diz o oposto da maioria de trabalho anterior," Belbruno disse. "Diz que lithopanspermia poderia ter sido muito provável, e pode ser o primeiro artigo para demonstrar isso. Se este mecanismo for verdade, tem implicações para a vida no universo como um todo. Isso poderia ter acontecido em qualquer lugar. "

"Co-autores Amaya Moro-Martín, um astrônomo do CAB e um colaborador de Princeton pesquisador visitante em ciências astrofísicas, e Renu Malhotra, professor de Ciências Planetárias no Arizona, observou que oferecem velocidades baixas probabilidades muito altas para o intercâmbio de material sólido por meio de transferência fraco, e também descobriu que o momento de essa troca poderia ser compatível com o desenvolvimento real do sistema solar, assim como com o primeiro aparecimento conhecido da vida na Terra. Dmitry Savransky, um mecânico de Princeton e estudante de engenharia aeroespacial de doutorado, realizou as simulações. "



"Os pesquisadores relatam que o sistema solar e seu mais próximo vizinho planetário sistema poderia ter trocado rochas pelo menos 100 trilhões de vezes bem antes de o sol bateu para fora de seu aglomerado de estrelas nativa. Além disso, a evidência mostra que a rocha existente formas básicas de vida poderiam de fato a partir de hoje dia de sol de cluster de nascimento - e têm sido resistentes o suficiente para sobreviver a uma viagem interestelar e eventual impacto ".

"A conclusão do nosso trabalho", Moro-Martín disse, "é que o mecanismo de transferência fraco torna lithopanspermia uma hipótese viável porque teria permitido que grandes quantidades de material sólido para ser trocados entre sistemas planetários, e envolve prazos que poderiam permitir a sobrevivência dos microrganismos incorporados em pedras grandes. "

Universidade de Princeton continua:

O papel Princeton-Arizona-CAB cita dois estudos anteriores que apresentam as chances de matéria sólida de um sistema planetário ser capturado por outra como sendo mais ou menos sombrio.

O primeiro, um papel de 2003, publicado no Astrobiologia por Jay Melosh, um Purdue University terra e ciências atmosféricas professor, questionou a probabilidade de que os meteoritos que já escapou de um planeta terrestre no sistema solar da Terra e acabou em um planeta terrestre em outro sistema. O relatório concluiu que as chances - cerca de um em 10.000, ou 0,01 por cento - são "extremamente improvável", considerando a velocidade de um meteorito teria de viajar (cerca de seis quilômetros por segundo) e do espaço do espaço.

Belbruno e seus co-autores calcularam que neste cenário de altas velocidades e dispersos sistemas planetários, a probabilidade de material sólido a partir de qualquer sistema planetário surpreendente outra cai para apenas cinco em 100.000, ou 0,005 por cento.

Aglomerados de estrelas de nascimento, que estão fortemente confinados grupos de estrelas e sistemas planetários, foram introduzidos como um cenário possível para lithopanspermia em um papel Astrobiologia 2005 por David Spergel, Charles de Princeton A. Young professor de Astronomia na classe de 1897 da Fundação e presidente do astrofísico ciências, e da Universidade de Michigan, o professor de física Fred Adams.

Factoring em velocidades de dois a cinco quilômetros por segundo, Spergel e Adams descobriu que as chances de uma troca de vida de suporte de rochas entre sistemas de estrelas agrupadas em grupos de 30 a 1000 poderia ser tão improvável quanto uma em um milhão de tão bom quanto um em 1000, ou 0,0001 a 0,1 por cento, respectivamente. Spergel e Adams, no entanto, limitado o seu estudo para estrelas binárias - ou sistemas planetários com duas estrelas - o que pode elevar estrela para estrela trocas de matérias sólidas, Moro-Martín disse.

No entanto, em aglomerados semelhantes aos considerados pelos Spergel e Adams, transferência fraco envolve velocidades relativas de não mais de um quilómetro por segundo, o que aumenta substancialmente a probabilidade de captura por outras estrelas no aglomerado. Em outras palavras, aglomerados de estrelas proporcionam um ambiente ideal para a transferência de fraco, Belbruno disse.

Caótico por natureza, transferência fraco acontece quando um objeto se move lentamente, como um meteorito vaga na borda externa da atração gravitacional de um objeto maior com uma velocidade relativamente baixa, como uma estrela ou um planeta semelhante a Júpiter maciça. O menor objeto parcialmente orbita o grande objeto, mas o objeto maior tem apenas um aperto solto sobre ele. Isto significa que o objeto menor pode escapar e ser impelido para o espaço, à deriva até ser puxado por outro objeto grande.

Belbruno demonstrou pela primeira vez a transferência fraco com a sonda lunar japonesa Hiten em 1991. Um defeito mecânico deixou a sonda com combustível suficiente para entrar na órbita da lua da forma tradicional, que é a de aproximar a uma velocidade alta, então retrofoguetes fogo a abrandar. Em vez disso, Belbruno projetou uma trajetória de transferência de fraco que tem a sonda em órbita ao redor da Lua usando uma quantidade mínima de combustível.

Adams, co-autor do artigo de 2005 com Spergel, disse que o trabalho de Belbruno e seus co-autores é bem sucedido em reunir os vários fatores de modelos lithopanspermia anteriores e acrescentando um novo elemento substancial - o caos. Adams está familiarizado com o estudo, mas não teve nenhum papel nele.

"Este documento tem o tipo de cálculos que foram feitos antes e faz uma importante generalização do trabalho anterior", disse Adams. "O trabalho deles no caos neste contexto também traz o atacante assunto. Eles fazem uma avaliação cuidadosa de um processo que é dinamicamente bastante complicado e caótico por natureza.

"Eles estão a ganhar terreno a partir do ponto de vista da astrofísica dinâmicos", disse Adams. "Em relação ao problema da lithopanspermia, este tipo de captura e fuga fraco fraco é interessante porque permite que as velocidades de ejeção de ser pequeno, e estas velocidades lentas permitem maiores probabilidades de captura de rock. Para dizer de outra forma, o caos, em parte, melhora as perspectivas para lithopanspermia ".

Clusters de nascimento de estrelas satisfazer duas exigências para a transferência de fraco, Moro-Martín disse. Primeiro, os sistemas de envio e recebimento de planetários deve conter um planeta enorme que capta o assunto passar sólida no limite fraco de gravidade entre si e sua estrela-mãe. Sistema solar da Terra qualifica e várias outras estrelas no cluster do sol nascer também ficaria.

Em segundo lugar, ambos os sistemas planetários deve ter baixa velocidade relativa. No grupo estelar do Sol, entre 1.000 e 10.000 estrelas foram gravitacionalmente ligadas uma à outra por centenas de milhões de anos, cada um com uma velocidade de mais de um quilômetro de um lento por segundo, Moro-Martín disse.

A equipe de simulados 5.000.000 trajetórias entre única estrela sistemas planetários - em um cluster com 4300 estrelas - sob três condições: "fonte" da matéria sólida e "alvo" estrelas eram ambos a mesma massa que o sol, a estrela alvo era apenas a metade a massa do Sol, ou a estrela fonte era metade da massa do sol.

As chances de uma estrela captura de matéria sólida de um outro sistema planetário sob estes três cenários são 15 (0,15 por cento), cinco (0,05 por cento) e 12 (0,12 por cento), em 10.000, respectivamente, o relatório dos investigadores - probabilidades que excedem aquelas nas condições proposto por Melosh por um factor de 1 bilhão.

Para estimar a quantidade real de matéria sólida que poderia ter sido trocada entre o sol e seu vizinho mais próximo estrela, os pesquisadores usaram dados e modelos referentes ao movimento e formação de asteróides, o Cinturão de Kuiper - anel maciço do sistema solar exterior de asteróides - e da Nuvem de Oort, uma coleção hipótese de cometas de gelo, e outra matéria sobre um ano-luz do sol da Terra que se acredita ser a principal fonte de cometas e meteoritos.

Os pesquisadores usaram os dados para concluir que durante um período de 10 a 90 milhões anos, em qualquer lugar entre 100 trilhões a 30 quatrilhões de objetos de matérias sólidas pesando mais de 10 kg transferidos entre o sol e seu vizinho mais próximo cluster. Destes, cerca de 200 bilhões de rochas Terra primitiva poderia ter sido levada através de transferência fraco.

Para lithopanspermia acontecer, no entanto, os microorganismos primeiro tem que sobreviver ao tempo, a jornada de radiação encharcada pelo espaço.

Moro-Martín e Malhotra consultou um estudo de 2009, uma equipe internacional publicado no Astrophysical Journal, que determinou quanto tempo microorganismos poderiam sobreviver no espaço com base no tamanho da matéria sólida que os acolhem. Simulações que grupo de computador mostraram que os tempos de sobrevivência variou de 12 milhões de anos para um pedregulho até 3 centímetros (cerca de uma polegada) de diâmetro, a 500 milhões de anos para que um objeto sólido 2,67 metros (quase nove pés) de diâmetro.

Os pesquisadores estimaram que em transferência fraco, matéria sólida que tinha escapado um planeta precisaria de dezenas de milhões de anos para finalmente colidir com um outro. Isto cai dentro do tempo de vida do cluster do sol nascer, mas significa que lithopanspermia por transferência fraco teria sido limitada a fragmentos planetários pelo menos um metro, ou cerca de três metros, em tamanho.

Quanto a transferência real de vida, os pesquisadores sugerem que cerca de 300 milhões de eventos lithopanspermia poderia ter ocorrido entre nosso sistema solar eo mais próximo sistema planetário.

Mas mesmo se os microorganismos sobreviveu à viagem para a Terra, o planeta tinha que estar pronto para recebê-los. Os pesquisadores de referência evidências rock-namoro sugerindo que a Terra continha água quando o sistema solar foi de apenas 288 milhões anos de idade e que a vida muito cedo poderia ter surgido antes que o sistema solar era 718 milhões anos de idade.

Conjunto do sol nascer - assumiu ser aproximadamente a mesma idade de sistema solar da Terra - lentamente se separaram quando o sistema solar foi de aproximadamente 135 a 535 milhões anos, Moro-Martín disse. Além disso, o sol pode ter sido maduro para transferência fraco até 700 milhões de anos depois do sistema solar formado.

Então, se a vida surgiu na Terra logo após a água de superfície estava disponível, houve, possivelmente, cerca de 400 milhões de anos quando a vida poderia ter viajado de Terra para outro mundo habitável, e vice-versa, o relatório de pesquisadores. Se a vida teve um início precoce em outros sistemas planetários e desenvolvido antes de cluster o sol nascer dispersos, a vida na Terra pode ter se originado fora do nosso sistema solar.

O documento não chega a calcular a probabilidade de vida extra-se enraizando em um planeta terrestre, como a Terra, mas a maior probabilidade os pesquisadores determinaram para a matéria-sólido transferência faz com que uma busca mais a pena, Moro-Martín disse.

"Nosso estudo é interrompido quando a matéria sólida é preso pelo segundo sistema planetário, mas para lithopanspermia para ser concluída ele realmente precisa para pousar em um planeta terrestre onde a vida poderia florescer", Moro-Martín disse. "O estudo da probabilidade de pouso em um planeta terrestre é um trabalho que sabemos agora é que vale a pena fazer, porque grandes quantidades de material sólido proveniente do sistema planetário primeira pode ser preso pelo segundo sistema planetário, esperando para pousar em um planeta terrestre.

"Nosso estudo não prova lithopanspermia realmente ocorreu", disse Moro-Martín ", mas indica que é uma possibilidade aberta."

Fonte: Princeton University

Créditos de imagem: Amaya Moro-Martín, NASA, ESA, R. O'Connell (Univ. da Virgínia), F. Paresce (Inst Nacional de Astrofísica, Bolonha, Itália.), E. Young (Espaço Universidades de Pesquisa Assoc / Ames. Research Center), o WFC3 Ciência Comissão de Supervisão e do Hubble Heritage Team (STScI / UA)


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