Finns det andra livsformer i universum? Det vetenskapliga sökandet efter utomjordiska livsformer har förstärkts av två senaste upptäckter. Först, upptäckten av livsformer i exotiska miljöer på jorden indikerar att livet är mycket hjärtligt och kan anpassa sig till de konstigaste och mest fientliga miljöerna. Andra, astronomer hittade planeter som kretsade stjärnor förutom vår sol - över 50 extrasolära planeter har upptäckts från 2001. Finns det främmande livsformer på någon av dessa planeter?

Om främmande liv existerar, hur kan det vara? Skulle det vara enkla livsformer som bakterier, virus eller alger, eller mer avancerad, mångcellulära varelser, kanske till och med intelligenta varelser? Skulle utomjordingar vara djur, växter eller har egenskaper hos båda? Skulle de ha armar och ben och gå upprätt som vi gör? Skulle de vara beroende av synen som sitt främsta sinne eller använda ett annat sätt att samla information om sin omgivning? Skulle de "andas" syre eller någon annan gas?

Spekulationer om utomjordingar har vanligtvis lämnats åt science-fiction-författare, science-fiction-läsare och Hollywood-författare och regissörer. I den här artikeln, vi kommer att undersöka astrobiologi, det vetenskapliga sökandet efter utomjordiskt liv. Vi kommer att tillämpa det vi har lärt oss om livet på jorden för att spekulera i hur främmande livsformer kan se ut.

1. Hälsningar, Kolbaserade tvåbenta!
2. Vad är livet?
3. Livet i det extrema
4. Några grundregler för främmande liv
5. Spekulation:Hur kan utomjordingar vara?

Hälsningar, Kolbaserade tvåbenta!

De flesta av oss föreställer oss främmande liv som det skildras i filmer, där utomjordingar vanligtvis avbildas som mänskliga former eftersom de använder skådespelare antingen för att spela rollerna direkt i smink eller för att vara modeller för datorgenererad animering. Också, publiken förhåller sig bättre till mänskliga utomjordingar än till mer exotiska, monsterliknande varelser. Dock, människokroppsplanen - bilateral symmetri med ett huvud, två ben och två armar - härstammar från när tidiga amfibier och reptiler koloniserade jordens landmassor, och det verkar osannolikt att en sådan form skulle utvecklas på en främmande värld. Så, låt oss glömma Hollywood för tillfället och titta närmare på astrobiologins verkliga vetenskap.

Astrobiologi är den vetenskapliga studien av livet i universum. Astrobiologer försöker förstå (bland annat) hur livet uppstod och utvecklades på jorden, vad som styr hur livet är organiserat och vad som gör en planet beboelig.

Astrobiologi kombinerar biologiens discipliner, kemi, fysik, geologi och astronomi. Ofta, astrobiologer måste använda den information som lärt sig om livet på jorden som en vägledning för att studera livet någon annanstans. Låt oss undersöka några av de saker som vi har lärt oss av livet på jorden.

Vad är livet?

Även om det är svårt att skriva en tydlig definition av "liv, "De flesta biologer är överens om att det finns många egenskaper gemensamt bland levande saker. Om ett objekt uppfyller dessa egenskaper, det anses levande:

• Organiserad -Levande saker är gjorda av atomer och molekyler som är organiserade i celler. Cellerna i en organism kan vara antingen enhetliga eller specialiserade för olika funktioner. Cellerna kan organiseras vidare i vävnader, organ och system. Levande saker på jorden är ganska olika när det gäller deras organisation och komplexitet.
• Homeostatisk - Levande saker utför funktioner som håller dem konstanta, relativt oföränderlig stat kallas homeostas . Till exempel, din kropp har system som håller din kroppstemperatur konstant - du ryser om du är kall, svettas om du är varm.
• Reproducerar - Levande saker gör kopior av sig själva, antingen exakta kopior (kloner) genom asexuell reproduktion eller liknande kopior genom sexuell reproduktion.
• Växer/utvecklas - Levande saker växer och utvecklas från mindre och/eller enklare former. Till exempel, en människa börjar livet som ett befruktat ägg, utvecklas till ett embryo, foster och sedan en bebis. Barnet växer därefter till ett barn, ungdom och vuxen.
• Tar in energi från miljön - vistas i en relativt konstant, organiserat tillstånd bryter mot termodynamikens andra lag, som säger att graden av störning (entropi) för alla objekt ökar. För att en levande organism ska behålla organisationen, det måste ta in, bearbeta och spendera energi. Sättet som människor och andra djur gör detta är genom att äta mat och extrahera energi från det.
• Svarar på stimuli - Levande saker reagerar på förändringar i sin miljö. Till exempel, Om en stimulans gör ont, du svara genom att flytta bort från objektet. Om du placerar en växt nära ett väl upplyst fönster, grenarna eller skotten växer mot ljuset ( fototropism ). För skydd, vissa djur ändrar färg för att smälta in i sin omgivning ( kamouflage ).
• Anpassad till sin miljö - Egenskaperna hos en levande varelse tenderar att passa för sin miljö. Till exempel, fenorna på en delfin är platta och anpassade för simning. Vingen av en fladdermus har samma grundläggande struktur som benen i en delfinfena, men har ett tunt membran som möjliggör flygning.

Nu när vi har en definition av vad livet är, vi måste titta på hur det förändras över stora tidsytor. De grundläggande reglerna för huruvida arter uppstår, leva, förbli oförändrade eller utrotas är de av evolution genom naturligt urval som föreslagits av Charles Darwin. Darwins evolutionsteori har följande poäng:

• Liknande organismer reproducerar liknande organismer - en hund reproducerar en hund, en maskros reproducerar maskrosor och en fisk reproducerar en fisk.
• Ofta, antalet avkommor överproduceras så att antalet som överlever är färre än antalet som reproduceras.
• I vilken befolkning som helst, individer varierar med avseende på en given egenskap, som höjd, hudfärg, pälsfärg eller form av näbbar, och dessa variationer kan överföras till nästa generation.
• Vissa variationer är gynnsamma, genom att de gör dessa individer bäst lämpade för sin miljö, och vissa är det inte. De organismer med gynnsamma variationer kommer att överleva och överföra dessa egenskaper till sina avkommor; de individer med ogynnsamma variationer kommer att dö och inte överföra sina egenskaper - detta är naturligt urval .
• Med tillräcklig tid, naturligt urval kommer att ackumulera dessa gynnsamma egenskaper. Arten kommer att utvecklas.

Även om Darwins evolutionsteori föreslogs för att förklara förändringar i jordbaserade arter, dess principer är tillräckligt generella för att de också skulle kunna tillämpas någon annanstans i universum.

Drake -ekvationen, utvecklad av astronomen Frank Drake och marknadsförd av Carl Sagan, används för att uppskatta antalet intelligenta civilisationer i universum. I kontrast, geologen Peter Ward och astronomen Donald Brownlee från University of Washington har föreslagit en hypotes - Sällsynta jorden hypotes - att livet på jorden är unikt. Deras hypotes säger att en rad slumpmässiga händelser eller situationer, som att bo i solens beboeliga zon, att ha en planet av Jupiter-typ för att rensa bort komet och asteroidrester och ha få massutrotningar, har tillåtit liv att utvecklas på jorden och skulle sannolikt inte hända någon annanstans. Se "Rare Earth:Why Complex Life is Uncommon in the Universe" för mer information.

Livet i det extrema

Fram till för cirka 30 år sedan, man trodde att allt liv på jorden var beroende av energi från solen. Vidare, man trodde att man förmodligen inte skulle hitta liv där temperaturen var extremt varm, som i gejsrar eller varma källor, eller extremt kallt, som i den antarktiska öknen.

Dessa idéer förändrades när oceanografer utforskade hydrotermiska ventiler, öppningar i havsbotten där det är extremt varmt, mineralrikt vatten bryter ut från skorpan. Hydrotermiska ventiler ligger flera miles under ytan, på havsbotten, där det omgivande vattnet är vid eller nära frysning, det är helt mörkt och trycket är högt. I organiserade samhällen runt baserna i dessa ventiler, kallas svarta rökare, forskare hittade musslor, krabbor och exotiska, jätte rörmaskar som är 2 meter långa. Vattnet som kommer ut från dessa ventiler är 230 till 662 grader Fahrenheit (110 till 350 grader Celsius).

Hur kan dessa djur överleva så långt från solljuset, under dessa extrema förhållanden? I vattnet, forskare hittade bakteriearter som splittrade vätesulfid från vattnet för att få energi att göra organiska föreningar ( kemosyntes ). Rörmaskarna har bakterier i vävnaderna som hjälper dem att få energi från vattnet. Muslingarna livnär sig på bakterierna, och krabborna livnär sig på rörmaskarna.

Upptäckten av hydrotermiska ventilationssamhällen visade att det är möjligt för livet att utvecklas på platser utan ljus från solen, och i andra världar utan tillräckligt ljus från moderstjärnan. Med tanke på upptäckten av hydrotermiska ventiler, det kan vara möjligt att det finns liv på Europa, en iskall måne av Jupiter, som forskare tror har ett vattenhav under sin isiga skorpa.

Livet har också hittats i andra extrema miljöer. Forskare upptäckte mikrokolonier av lavar som kallas kryptoendoliter i bergprover från den antarktiska öknen, där temperaturen ofta sjunker till 100 grader under noll och det finns lite eller inget flytande vatten. I kontrast, termofil (värmeälskande) bakterier har hittats i varma källor där temperaturen överstiger vattnets kokpunkt.

Om livet kan utvecklas i extrema miljöer på jorden, det verkar möjligt att liv kan existera i extrema miljöer i andra världar som Mars.

Några grundregler för främmande liv

Med hjälp av det vi har lärt oss av livet på jorden, vad kan vi säga om främmande liv? Även om det förmodligen skulle skilja sig mycket från livet på jorden, främmande liv skulle förmodligen följa vissa universella riktlinjer, som det mycket varierande livet på jorden gör. Dessa riktlinjer eller grundregler inkluderar följande:

Främmande liv skulle styras av fysikaliska och kemiska lagar.

Främmande liv skulle baseras på någon typ av kemi (eliminerar sci-fi-konceptet med ren energi varelser).

• Lösningsmedel - På jorden, lösningsmedlet för alla våra biokemikalier är flytande vatten. Andra kemikalier kan också vara lösningsmedel, såsom ammoniak, metan, vätesulfid eller vätefluorid.
• Temperatur - Främmande liv kan kräva temperaturer vid vilka dess lösningsmedel kan förbli flytande.
• Tryck - Främmande liv kan kräva miljötryck (och temperaturer) som gör att lösningsmedel kan existera i tre tillstånd av materia (fast, flytande, gas).
• Energikälla - Levande saker kräver energi för att förbli organiserad. Denna energi kan komma från en stjärna eller från kemisk eller geotermisk energi (som i hydrotermiska ventiler och varma källor). På vilken främmande värld som helst, det måste finnas någon energikälla för att upprätthålla livet.
• Komplexa molekyler - Levande saker på jorden är organiserade och består av komplexa, kolbaserade molekyler som utför biokemiska funktioner. Kol är en mångsidig atom som kan bilda bindningar med upp till fyra andra atomer, i många former, att göra molekyler. Även om det inte är lika mångsidigt som kol, kisel kan också bilda upp till fyra bindningar med andra atomer och har föreslagits som grund för molekyler av främmande liv (kisel-kol-hybridmolekyler har också föreslagits). Det är troligt att främmande livsformer skulle ha någon form av komplex molekyl för att utföra liknande funktioner.
• Informationsmolekyl - I jordens organismer, deoxiribonukleinsyra (DNA) är en komplex molekyl som bär genetisk information och styr bildandet av andra molekyler för att livet ska reproducera och fungera. Eftersom en egenskap hos livet är att det reproducerar, det verkar troligt att främmande livsformer också skulle ha någon form av informationsmolekyl.

Främmande varelser som är större än mikrober skulle ha en motsvarighet till celler . När en organism blir större, dess inre volym (kubikfunktion) växer snabbare än dess yta (kvadratisk funktion). Detta sätter en gräns för organismens storlek, eftersom ämnen från utsidan av organismen måste passera in i och genom organismen genom diffusion, som beror på stora ytor, korta sträckor och skillnader i koncentrationer. När en organism växer sig större, avståndet till dess centrum ökar och diffusionen blir långsammare. För att bibehålla användbara diffusionsavstånd, en organism måste ha många små celler istället för en stor cell. Så, en utomjording skulle vara flercellig om den är större än en mikrobe. (Vi skulle inte förvänta oss att hitta ett ljusår brett, encellig organism som den som skildras i det ursprungliga Star Trek-avsnittet "The Immunity Syndrome.")

Främmande liv skulle utvecklas och anpassa sig till sin omgivning genom evolutionsteorin som tidigare förklarats.

Den fysiologiska sammansättningen av en flercellig utomjording skulle vara mest lämpad för sin miljö. Organsystem skulle anpassas till miljöförhållanden som temperatur, fukt och tyngdkraft.

• Utlänningen skulle ha något sätt att föra fasta ämnen, vätskor och gaser inuti kroppen, distribuera dem till varje cell och ta bort avfallsprodukter (hjärtekvivalenter, blodkärl och njurar, till exempel).
• Utlänningen skulle kunna ta in energi från sin omgivning, extrahera energin och eliminera avfall.
• Utlänningen skulle ha sinnen (som syn, ljud, beröring) för att få information från miljön och reagera på stimuli (medan vi använder vision som vårt främsta sinne, detta kanske inte gäller för utomjordingar). De skulle också ha någon typ av hjärna eller nervsystem för att bearbeta information.
• Utlänningen skulle ha några former för reproduktion, antingen sexuellt eller asexuellt.

Främmande organismer skulle förmodligen ha liknande ekologiska strukturer som livet på jorden.

• Befolkningsstorlekar skulle vara begränsade utifrån matens övervägande, rovdjur, sjukdom och andra miljöfaktorer.
• Främmande livsformer skulle existera i livsmedelskedjor och livsmedelsbanor i deras inhemska miljö, som livet på jorden. Producenterna kommer att göra mat, konsumenter kommer att äta producenter och/eller andra konsumenter och nedbrytare kommer att återvinna atomer och molekyler från döda organismer tillbaka till miljön.
• Främmande livsformer kommer att integreras med deras livsmiljöer och ekosystem, som livet på jorden.

Som du kan se, livet av något slag är nära knutet till sin miljö, så planetens egenskaper skulle vara extremt viktiga för att bestämma egenskaperna hos livsformen.

Spekulation:Hur kan utomjordingar vara?

Med dessa grundregler i åtanke, och eftersom inga utomjordiska livsformer definitivt har upptäckts, främmande fysiologi ligger inom vår fantasi. Science-fiction-författare, särskilt de "hårda" som strikt strävar efter att hålla fast vid verklig vetenskap, har gjort detta i åratal. De designar eller bygger först en värld, noggrant utarbetar sin fysiska, astronomiska och ekologiska egenskaper. Nästa, de räknar ut vilken typ av utomjordingar som kan existera i den världen. Ett exempel på en sådan världsbyggande övning finns i Epona-projektet, där flera science-fiction-författare gick samman för att skapa en värld som heter Epona, komplett med planetariska, geologiska och ekologiska data. En artist, Steven Hanly, skapade Epona -varelser.

För sin roman "Tyngdkraftens mission, "Hal Clement skapade en värld som heter Mesklin som kretsar en dubbelstjärna. Mesklin roterar var artonde minut och har en platt form som orsakas av dess rotation. Mesklins tyngdkraft sträcker sig från tre gånger jordens gravitation, vid ekvatorn, till sju hundra gånger vid polerna. Mesklin har en väteatmosfär och metanhav. Meskliniter, en av planetens livsformer, är liten, tusenbensliknande varelser gjorda av ett insektsskelettprotein som kallas kitin. De har 18 par ben som slutar i sugerliknande fötter, knivar framåt för grepp, ett starkt cirkulationssystem och absorberar väte genom sina skal. De är oerhört starka-ett resultat av att de lever i en värld med hög gravitation, ändå har de en rädsla för att bli upptagna eftersom ett fall från en liten höjd kan vara dödligt på så hög gravitation. (Se "Barlowe's Guide to Extraterrestrials" och "The Science of Aliens" för beskrivningar av meskliniter och annat främmande liv.)

På HowStuffWorks, vi har tänkt oss en främmande värld och främmande livsformer. I vår värld, planeten kretsar kring en ljus stjärna. Endast 10 procent av världen är täckt med ytvatten, men i hela landmassan finns det vattenfickor som samlas under sanden från den glesa nederbörden. Miljön är varm och torr och solskenet är starkt. Planeten är massiv och har gravitation som är hundra gånger starkare än jordens. Atmosfären är en jordliknande luftblandning av helium, syre och koldioxid.

De två främmande livsformer som vi tänker oss för denna värld är djur - rörliga rovdjur som lever runt planetens få små ytvattenkroppar. Båda utomjordingarna är korta, cirka 30 cm hög, med tjocka lemmar för att stödja sin vikt mot den enorma tyngdkraften. Båda har tjocka beläggningar eller skinn för att minimera avdunstning och spara vatten. För att samla information, man förlitar sig främst på vision, medan den andra använder kemiska sinnen (smak och lukt).

Lashlarm, ett främmande djur

De Lashlarm är vår första främmande rovdjur. Det ser ut som en toalettskål. Munpartiet stöds av tre stalkiga ben anslutna till en platt piedestal. Under piedestalen finns många vågar, så glider piedestalen över sandytan ungefär som en orm rör sig längs marken. Den har flera sensoriska tillägg som gör att den kan lokalisera byten med kemiska medel. Den jagar nära de små ytvattenkropparna, känna längs vattnet och smaka på sanden och vattnet för andra djur. Vid lokalisering av byte, Lashlarm hukar ner och glider upp till den. Lashlarm öppnar sedan sin stora mun och springer ner på bytet, sväljer det hela.

Nirba, en främmande rovdjur

De Nirba är något större än Lashlarm. Den lever i vattnet, nära kanten, ungefär som en krokodil eller alligator men är inte helt vattenlevande. Nirba kommer ut för att byta andra djur som kommer ner till vattnet, särskilt Lashlarm. Den har ett stort huvud med näsborrar ovanpå näsan så att den kan andas medan den är mest nedsänkt. Nirba har tjock hud, för att förhindra uttorkning när du är ute av vattnet i den varma solen, och stort, muskulösa framben med stora klor för att döda sitt byte. En lång svans hjälper den att simma i vattnet, och "pilspets" -änden hjälper till med jakt och territoriellt försvar.

För mer information om främmande liv och relaterade ämnen, kolla in länkarna på följande sida.

• "Utlänningens vetenskap"
• "Barlowes guide till utomjordingar"
• "Utlänningar och främmande samhällen"
• "Världsbyggande"
• "Dela universum:perspektiv på utomjordiskt liv"

Mycket mer information

Relaterade HowStuffWorks -länkar

• Hur SETI fungerar
• Hur Planetjakt fungerar
• Hur Mars fungerar
• Hur stjärnor fungerar
• Hur celler fungerar
• Hur ditt hjärta fungerar
• Hur blod fungerar
• Hur dina njurar fungerar
• Hur muskler fungerar
• Hur ditt immunsystem fungerar
• Hur dina lungor fungerar

Fler fantastiska länkar

• PBS:Life Beyond Earth
• Planetbiologi
• Astrobiology:The Living Universe
• NASA Astrobiology Institute hemsida
• Woods Hole Oceanographic Institution:Dyk och upptäck - Expeditioner till havsbotten
• Introduktion till Archaea:Life's Extremists ...