Panspermia

Formación de estrellas en una nube molecular (aquí la Nebulosa de Orión )

La hipótesis de la panspermia / ⁠ panspɛrmiː ⁠ / (en griego antiguo πανσπερμία Panspermia , de πᾶν Pan "todo" y σπέρμα "semillas" de esperma . Dt algo así como "Toda-semilla") dice que se forman formas de vida simples moviendo el universo a larga distancia. y traer los comienzos de la vida a la tierra . Al hacerlo, sus representantes intentan resolver lo que creen que es una contradicción entre el alto nivel de complejidadde la vida por un lado y el tiempo comparativamente corto para su creación por el otro. La mayoría de los científicos, sin embargo, han considerado la panspermia como pura especulación, ya que hasta ahora solo se ha demostrado la existencia de vida en la tierra.

historia

Los precursores de la teoría de la panspermia ya se pueden ver en las ideas del filósofo griego Anaxágoras , quien habló de las "semillas de la vida". Sin embargo, estas consideraciones fueron nuevamente olvidadas por la teoría de Aristóteles del origen espontáneo de la vida. Para el mundo medieval del pensamiento basado en esto en Europa, la pregunta no surgió, especialmente porque la doctrina cristiana de la creación la contradecía. No fue hasta el siglo XIX que la justificación de Charles Darwin de la teoría de la evolución biológica (1859) y los experimentos de Louis Pasteur sobre la cuestión de la generación espontánea (generatio aequivoca) en 1884 plantearon claramente el problema del origen de los primeros seres vivos en la tierra. para muchos científicos por primera vez.

Se desarrollaron diferentes hipótesis sobre el comienzo de la evolución biológica : En 1866 Ernst Haeckel formuló por primera vez la concepción del origen primigenio de la vida a través de la generación primaria espontánea, la archigonía o la autogenia . Por otro lado, ideas comparables a la hipótesis de la panspermia fueron defendidas por Jöns Jakob Berzelius (1834), Louis Pasteur (1864), Hermann Richter (1865), Lord Kelvin (1871) y Hermann von Helmholtz (1871). A menudo, pero no siempre, se asoció con el postulado de la eternidad de la vida ; precisamente esto también se convirtió en un punto de crítica.

A principios del siglo XX, Svante Arrhenius formuló con la radiopanspermia la primera descripción teórica de la panspermia (1903/1908). Según esta teoría, las esporas pueden escapar de las capas exteriores de la atmósfera terrestre y ser transportadas al espacio interestelar por la presión de la luz solar (el viento solar aún se desconocía a principios del siglo XX).

Las hipótesis de la panspermia fueron retomadas en 1963 por Donald Barber y en la década de 1970 por Francis Crick y Leslie Orgel (panspermia dirigida).

El astrónomo británico Fred Hoyle también fue un gran defensor de la hipótesis de la panspermia. Lo vinculó con su teoría del universo del estado estacionario , que asume una edad infinita del cosmos y, por lo tanto, elude la cuestión del origen de la vida. A más tardar, cuando un amplio consenso científico elevó el modelo competidor del Big Bang a la teoría cosmológica dominante de la dinámica del universo, sus ideas perdieron su atractivo. El hecho de que Hoyle apareciera como autor de varias historias fantásticas no aumentó exactamente la reputación científica de sus ideas, que se consideraban cada vez más ciencia ficción . Sin embargo, la alumna y excolega de Hoyle, Chandra Wickramasinghe, todavía representa activamente las ideas panspermist.

En 1996, Brig Klyce finalmente propuso la versión Cosmic Ancestry, una combinación de la hipótesis de la panspermia de Hoyle con las concepciones holísticas de Gaia de James Lovelock .

Argumentos

Una teoría de la panspermia básicamente encuentra cinco problemas:

  • La vida tiene que venir de otra parte.
  • La vida tiene que entrar en el espacio interestelar.
  • La vida tiene que sobrevivir ahí.
  • La vida debe entrar en la sección transversal de captura de un planeta habitable.
  • La vida allí debe entrar intacta a la biosfera.

¿Cómo llega la vida al espacio?

En 1908, Svante Arrhenius sugirió que los microbios transportados a las capas externas por procesos atmosféricos podrían abandonar el campo gravitacional de su planeta a través de la presión de la luz del sol o mediante encuentros cercanos con meteoroides . Una alternativa sería arrojar al espacio material con microbios incrustados cuando impacta un meteorito. Los campos eléctricos podrían transportar bacterias y otros microbios de la Tierra al espacio y transportarlos a planetas como Marte . Esto es lo que sospecha el ingeniero eléctrico Tom Dehel de la autoridad aeronáutica estadounidense FAA después de los cálculos de los campos electromagnéticos en la atmósfera terrestre. Hasta ahora, los científicos creían que tal intercambio de vida solo sería posible a través del impacto de un meteorito, en el que el polvo que contiene microbios se lanza al espacio. Hallazgos más recientes sobre las opciones mencionadas:

  • Los estudios indios encontraron bacterias en la estratosfera a una altitud de 40 kilómetros y, por lo tanto, significativamente más alta de lo que se suponía anteriormente.
  • Las simulaciones en el Centro Aeroespacial Alemán en Colonia mostraron que los organismos pueden sobrevivir al impacto necesario para separar la roca del cuerpo original.

También se especula que la vida no prospera solo en los planetas: después de todo, a fines del siglo XX, se encontraron varios componentes básicos de la vida, como los aminoácidos, en los cometas o en su coma . Sin embargo, hasta el momento no hay evidencia de formas de vida.

Supervivencia en el espacio

Un argumento en contra de la panspermia es que ninguna forma de vida puede sobrevivir en las condiciones del espacio, es decir, especialmente en el vacío , a temperaturas cercanas al cero absoluto y bajo los altos niveles de radiación ultravioleta y cósmica . Incluso dentro de cuerpos más grandes, donde los rayos cósmicos están en gran parte protegidos, el ADN debe ser destruido durante largos períodos de tiempo por la radiación de elementos radiactivos, que están presentes en pequeñas cantidades en todas las rocas naturales .

Sin embargo, existe evidencia de que las bacterias pueden sobrevivir durante períodos de tiempo más prolongados en estas condiciones:

La nave espacial Surveyor  3 está siendo investigada por astronautas en la misión Apolo 12
  • La misión lunar estadounidense Surveyor 3 trajo accidentalmente bacterias de la especie Streptococcus mitis a la luna. Después de su regreso a la Tierra 31 meses después, la mayoría de las esporas pudieron continuar con su ciclo de vida normal.
  • Los experimentos BIOPAN del Instituto de Medicina Aeroespacial del Centro Aeroespacial Alemán en Colonia-Porz examinan la resistencia en condiciones definidas. En el Foton ruso , los contenedores satélite estaban con la bacteria Bacillus subtilis en órbita y se abrieron allí durante dos semanas. Después de regresar a la Tierra, varios por mil de la población original habían sobrevivido al tiempo en órbita sin ninguna cubierta o película protectora. Otros experimentos demostraron que los organismos vivos que están cubiertos por la radiación ultravioleta, por ejemplo, por una capa de polvo, pueden sobrevivir en el espacio durante algunos años. Sin embargo, posiblemente podrían durar varios millones de años si están protegidos de los rayos cósmicos en un cuerpo rocoso de varios metros de tamaño.
  • Existe un grupo especial de organismos que pueden sobrevivir incluso en lugares muy hostiles: se trata de las cianobacterias del género Chroococcidiopsis y, en particular, la bacteria extremófila Deinococcus radiodurans , que es sólo ligeramente sensible a las radiaciones ionizantes ; se encontró en plantas que supuestamente conservan los alimentos mediante la irradiación.
    • En un experimento a bordo de la ISS se demostró que Deinococcus radiodurans puede sobrevivir en el espacio durante tres años.
  • La bacteria Desulforudis audaxviator vive sola en el agua subterránea a pocos kilómetros de profundidad en la roca y solo puede obtener su energía del peróxido de hidrógeno y el hidrógeno , que solo se forman a esta profundidad por la radiactividad natural de la roca. En estas condiciones, la división celular tomaría del orden de 100 a 1000 años.
  • Algunos organismos multicelulares, por ejemplo , los tardígrados , son capaces de criptobiosis . Eso permite que algunos de ellos sobrevivan a las condiciones espaciales.

Me metí en la sección transversal de captura de un planeta habitable

Si la vida ha entrado en el espacio interestelar, en el mejor de los casos serán varios cientos de miles de años en el camino hacia el próximo planeta habitable.

Capacidad de supervivencia al impacto

Después de su paso cósmico, las formas de vida tienen que sobrevivir el camino a través de la atmósfera terrestre hasta la superficie planetaria, que está conectada con tensiones de fuertes fuerzas de desaceleración y gran desarrollo de calor. Los meteoritos , que penetran en la atmósfera terrestre y llegan a la superficie terrestre como meteoritos, solo se calientan y se derriten en la superficie. Desde una profundidad de solo un centímetro, el material apenas se calienta, por lo que parece posible que los microorganismos sobrevivan. En la atmósfera, los meteoritos se ralentizan a una velocidad de caída libre por debajo de un cierto tamaño , por lo que la energía del impacto no es suficiente para descartar la supervivencia. La cantidad de materia marciana que no se ha calentado por encima de los 100 ° C en su camino a la Tierra en los últimos cuatro mil millones de años es de alrededor de cuatro mil millones de toneladas.

Hábitats extremos en la tierra

A finales del siglo XX, se encontraron formas de vida en la tierra en condiciones muy "hostiles", en las que antes no se hubiera creído posible la vida. Actualmente se conocen muchas cepas de bacterias que no dependen del sol como fuente de energía, sino que utilizan otros procesos químicos, por ejemplo en volcanes , chimeneas de aguas termales en las profundidades marinas ( ahumadores negros ) y lagos subterráneos. Mientras tanto, se ha encontrado vida a temperaturas de varios cientos de ° C, en ambientes fuertemente ácidos o en núcleos de perforación a más de 1.000 metros de profundidad en el hielo antártico (ver Mar de Vostok ). Estos hallazgos confirman la suposición de que la vida es mucho más resistente de lo que se pensaba hace décadas. En 2018, los investigadores del Deep Carbon Observatory estimaron que alrededor del 70 por ciento del número total de bacterias y arqueas en la tierra viven en la corteza terrestre.

Pistas cósmicas

Micrografía electrónica de un detalle del meteorito ALH 84001

Después del descubrimiento de moléculas cada vez más complejas en las nubes interestelares, en 2002 también se detectó el aminoácido más simple , la glicina . En el meteorito muy primitivo Murchison , que cayó en 1969 , se encontraron aminoácidos, diaminoácidos y otros compuestos orgánicos.

Algunos investigadores incluso interpretan las características del meteorito marciano ALH 84001 encontrado en la Antártida como rastros de bacterias fósiles. Sin embargo, esta interpretación es muy controvertida.

Variantes de panspermia

Panspermia dirigida

Otro protagonista destacado de la panspermia, el premio Nobel Francis Crick , formuló la tesis de la panspermia dirigida junto con Leslie Orgel en 1973 . Según esta tesis, los espolones de la vida no terminaron en el espacio por accidente, sino que fueron enviados deliberadamente por una civilización extraterrestre . Enviar pequeños granos de bacterias es, según Crick, la forma más barata y eficaz de transportar vida a un planeta potencialmente viable . La razón es, por ejemplo, que la civilización se enfrentaba a una catástrofe inevitable, o esperaba que otros planetas fueran terraformados para una posterior colonización . Hay consideraciones iniciales sobre cómo la panspermia dirigida podría promover la vida en exoplanetas.

Transpermia

A fines de la década de 1990 y principios del siglo XXI, se hicieron algunas consideraciones que examinan el transporte no entre sistemas planetarios , sino solo entre planetas vecinos. Este proceso se llama Transspermie (Engl. Transpermia ). Esta forma de panspermia también se considera especulativa, pero se considera una posibilidad con mucha más fuerza que la panspermia antes mencionada en el sentido más amplio.

Según el trabajo de los investigadores de Mileikowsky mencionado anteriormente, más de cuatro mil millones de toneladas de material marciano llegaron a la tierra en la historia de la tierra, que no se calentó por encima de los 100 ° C en este proceso. La ruta inversa de la Tierra a Marte también requirió una cantidad de material más pequeña pero considerable. Si se encuentra vida en Marte, es posible que exista una estrecha relación con la vida terrestre. La pregunta sería entonces dónde se originó la vida, en la Tierra o en Marte.

Fuerte panspermia y ascendencia cósmica.

La versión propuesta por Fred Hoyle, también denominada panspermia fuerte, asume, en contraste con la panspermia "débil", que no solo llegó a la tierra la vida más simple del espacio, que luego, según la teoría de la evolución, la diversidad biológica y especialmente la estructura genética de los organismos modernos, pero asume que esta diversidad ya estaba plasmada en "programas genéticos" de los gérmenes de vida provenientes del espacio. En particular, la panspermia fuerte rechaza la macroevolución y solo acepta la microevolución como un ajuste fino al entorno. Según esto, la vida siempre habría formado parte de un universo infinitamente antiguo.

La versión propagada como Ascendencia Cósmica extiende la panspermia fuerte al incluir hipótesis del entorno de Gaia , según las cuales la biosfera controla activamente las condiciones ambientales de un planeta para crear las condiciones más favorables para la vida.

Clasificación de la teoría de la panspermia.

A principios del siglo XXI, solo unas pocas personas trabajan sistemáticamente en la teoría de la panspermia, incluso si no es rechazada fundamentalmente por muchos científicos e instituciones como la organización espacial estadounidense NASA y el Centro Aeroespacial Alemán (DLR). En particular, la hipótesis de la transpermia en relación con la Tierra y Marte se considera al menos como una posibilidad.

Origen de la vida

La principal motivación de la panspermia es el hecho de que la vida en la tierra dejó huellas verificables desde muy temprano.

Los minerales más antiguos conocidos en la corteza terrestre son los circones , de alrededor de 4.400 millones de años , lo que sugiere que la tierra joven se estaba enfriando inicialmente. Sin embargo, presumiblemente a través del impacto de muchos asteroides y cometas y otros procesos geológicos, la corteza que existía en ese momento fue completamente destruida. Las rocas más antiguas de la tierra, que datan de hace casi cuatro mil millones de años, solo pudieron formar una corteza sólida, parte de la cual aún se conserva hoy, hace unos 3.8 mil millones de años, después de que la frecuencia de los impactos de meteoritos había disminuido significativamente alrededor de 3.9 mil millones. hace años, como lo confirman los estudios sobre cráteres lunares . Por lo general, antes de este punto en el tiempo, la evolución química de las moléculas más simples a las biomoléculas más complejas para completar los organismos se considera poco probable.

Los fósiles más antiguos son posiblemente estromatolitos de 3,54 a 3,56 mil millones de años que se encuentran en Australia y Sudáfrica; Los análisis de isótopos geoquímicos incluso muestran anomalías en las rocas más antiguas, que también indican vida. Actualmente, estas fechas se están discutiendo nuevamente, ya que hay indicios de que organismos de épocas geológicas posteriores podrían haber penetrado en la roca más antigua, o que las anomalías geoquímicas también podrían tener causas puramente inorgánicas. Si se confirman las fechas originales, la vida en la tierra parece haber existido casi inmediatamente con la presencia del primer agua líquida o los primeros océanos, hace 4 mil millones de años, tanto la corteza continental como los océanos podrían haber existido en la superficie de la tierra).

Una posible explicación para esta evidencia de vida casi "más temprana posible" es que su formación es un proceso casi natural en el universo que ocurre casi repentinamente tan pronto como las condiciones ambientales lo permiten.

Los partidarios de la hipótesis de la panspermia, por otro lado, señalan que la generación espontánea necesariamente solo puede contener procesos químico-físicos. Sin embargo, la formación de las indispensables moléculas de cadena larga y el pronunciado predominio de la quiralidad entre los seres vivos en la tierra no pueden explicarse por una interacción química o física actualmente conocida dentro de la escala de tiempo permitida. Aunque existen mecanismos que pueden separar a los seres vivos con diferente quiralidad, no está claro cómo las condiciones ambientales pueden favorecer una quiralidad.

Además, no hay evidencia de que la formación de los seres vivos se produzca automáticamente en condiciones favorables; por el contrario, todavía no ha sido posible producir estructuras similares a la vida en circunstancias libremente seleccionables (experimentos de laboratorio). Los representantes de la hipótesis de la panspermia también señalan la discrepancia de que de unicelular a multicelular los pasos temporales para el desarrollo de formas de vida más complejas continúan disminuyendo; Si bien el desarrollo de las cianobacterias en otros organismos unicelulares tomó alrededor de mil millones de años, se dice que la generación espontánea tuvo lugar dentro de cien millones de años.

Con la panspermia habría considerablemente más tiempo y, a través de una transferencia a través del espacio, una miríada de planetas disponibles para la formación de vida. Un cálculo simple muestra que se puede llegar a cada punto de la Vía Láctea dentro de 20 a 50 millones de años, incluso a velocidades cósmicas relativamente bajas. La prueba de vida en planetas fuera del sistema solar con análisis espectrales no es posible actualmente debido al reflejo demasiado débil de los planetas. Un supuesto estatus especial de la tierra, por lo tanto, carece de fundamento.

La panspermia no explica deliberadamente el origen de la vida en sí, que se desplaza a otros lugares y épocas o incluso, según algunos de sus representantes, nunca tuvo lugar. En este último caso, se asume que el universo no tiene una edad finita y que la vida, junto con el espacio, el tiempo y la materia, es uno de los componentes fundamentales del cosmos. Sin embargo, esta idea contrasta con el modelo del Big Bang ahora generalmente aceptado, según el cual el universo tiene alrededor de 13.700 millones de años. Los partidarios de esta variante de panspermia se ven obligados a cambiar a modelos alternativos del cosmos, como el modelo de estado estacionario .

Menos extrema es la idea de que la vida se originó en otro lugar del universo, desde donde se extendió en el universo y finalmente llegó a la tierra. En comparación con la variante mencionada anteriormente, tiene la ventaja de no contradecir las teorías cosmológicas establecidas, pero, en opinión de sus seguidores, todavía ofrece claras ventajas sobre la opinión predominante de que las primeras formas de vida se formaron en la Tierra, como al menos potencialmente de manera significativa. más Tiempo está disponible para el surgimiento de la vida.

Crítica de la hipótesis de la panspermia y aspectos ideológicos

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Los defensores de la panspermia provienen de diversos orígenes; El espectro de representantes abarca desde científicos serios que consideran que la panspermia es muy especulativa pero que puede ser tratada científicamente, hasta personas laicas interesadas y representantes más pseudocientíficos o con influencia religiosa. De la ciencia, especialmente de los biólogos evolutivos, a menudo surge la objeción de que muchas versiones de la panspermia no son científicas porque solo pueden verificarse científicamente con dificultad o no pueden verificarse científicamente. En particular, la idea radical de que la vida siempre ha existido es ampliamente refutada por el modelo cosmológico del Big Bang que prevalece hoy y la edad finita resultante del universo.

Pero las ideas menos radicales también son criticadas, ya que las únicas posibilidades de verificación serían enviar sondas a planetas extraños y encontrar rastros inequívocos y extraterrestres de vida en meteoritos o cometas. Esto es extremadamente complejo o es de esperar con una probabilidad muy baja. Por el contrario, la panspermia es difícil de falsificar porque hay poca información sobre las condiciones en la tierra en el momento en que surge la vida. El creacionismo en particular muestra que los proponentes establecieron más obstáculos para superar obstáculos aparentemente difíciles en el caso del éxito científico. Esto siempre deja una puerta trasera abierta.

Incluso el descubrimiento de material orgánico en meteoritos, cometas o en cualquier otro lugar del espacio no cambia la dudosa posición de la panspermia, ya que la formación de material orgánico en la tierra con su diversa química debería haber sido aún más posible. Esto ha sido probado por varios experimentos, incluido el ahora famoso experimento de Urey Miller . Por lo tanto, la llamada pseudopanspermia, es decir, la opinión de que no es la vida simple, sino solo los componentes básicos de la vida (compuestos orgánicos) del espacio, no es necesaria para la explicación del origen de la vida terrestre.

De forma organizada, la panspermia está representada actualmente, por ejemplo, por la Interstellar Panspermia Society. Esta organización se ha propuesto oficialmente la tarea de promover la investigación científica específicamente sobre la panspermia dirigida y permitir que se lleve a cabo. Al mismo tiempo, esta organización difunde un catálogo de ética conocido como “Astrobioética”. Esto último a menudo se interpreta de tal manera que es más que una asociación que quiere promover proyectos extraordinarios, sino también una asociación ideológica: los oponentes de Panspermia critican a esta organización por sus características religiosas. Además, la influencia de la hipótesis de Gaia dentro de la panspermia de ascendencia cósmica indica que las cosmovisiones de la panspermia pueden adquirir rasgos religiosos debido a su fascinación , por ejemplo, comparables a la Cienciología o el Raelismo .

Aunque Lord Kelvin, uno de los primeros exponentes de la panspermia, adoptó un punto de vista anti-darwiniano, que también tenía motivos religiosos, los creacionistas actualmente rechazan la panspermia como otra cosmovisión naturalista junto con la teoría de la evolución. Los defensores de la panspermia suelen considerar la panspermia como el tercer camino entre la teoría evolutiva y el creacionismo. Sin embargo, también hay puntos de contacto, como el rechazo de la teoría moderna de la evolución , especialmente la macroevolución, utilizando argumentos pseudocientíficos. Por ejemplo, Brig Klyce, representante de la forma de panspermia llamada "Ascendencia Cósmica", utiliza el concepto de "complejidad irreducible", originalmente derivado del creacionismo, para argumentar en contra de la teoría de la evolución. También es concebible que algunos creacionistas adapten algunas versiones de la panspermia, como la versión “Cosmic Ancestry”, en una forma modificada.

Con la excepción de algunos científicos prominentes como Francis Crick y Fred Hoyle, la panspermia en su forma general actualmente solo juega un papel muy marginal en la ciencia. Solo en forma de transespermia se considera seriamente en planetología y astrobiología . Si se encontraran formas de vida fuera de la tierra en uno de los planetas o lunas dentro del sistema solar que mostraran similitudes con la vida terrestre que no pueden explicarse por casualidad o evolución convergente solamente , la transespermia ganaría, sin embargo, una nueva relevancia.

Ciencia ficción

La idea de la panspermia se recogió en varias novelas de ciencia ficción. Particularmente dignos de mención aquí son la novela Die Körperfresserommen de Jack Finney , los libros Dragonrider de Anne McCaffrey y los libros Quest y The Hair Carpet Knotters de Andreas Eschbach .

A menudo, la panspermia también se usa como una explicación ficticia para los extraterrestres en su mayoría humanoides y sus planetas de origen, en su mayoría similares a la Tierra. Por ejemplo, en la serie Star Trek , donde extraterrestres conocidos como humanoides primordiales provocan deliberadamente la evolución de especies inteligentes basadas en su propia estructura genética.

El juego de PC Spore , que trata principalmente de "crear" tus propios biosistemas a través de la evolución, siempre comienza después de que hayas seleccionado un planeta con la invasión de microorganismos del exterior.

Ver también

literatura

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enlaces web

Evidencia individual

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