Yıldızlara tardigrades göndermek

Artık yalnızca bilimkurgu alanında değil, ufukta heyecan verici bir şekilde yıldızlararası seyahat olasılığı ortaya çıktı. Her ne kadar yaşamlarımızda göremesek de -en azından kurgusal çarpıtma hızı, hiper sürüş, uzay katlama türünün gerçek bir versiyonu değil- hayatın güneş sistemimizin ipinden nasıl kurtulabileceğine dair erken konuşmalar yapıyoruz. ulaşılabilir durumda.

UC Santa Barbara profesörleri Philip Lubin ve Joel Rothman için hayatta olmak için harika bir zaman. Uzay araştırmalarında nefes kesici ilerlemeler görmüş bir nesilden doğdular, insanların Dünya’dan ayrılabileceklerini ilk keşfettikleri erken Uzay Çağının dizginsiz iyimserliğini ve yaratıcı kıvılcımını taşıyorlar.

Moleküler, Hücresel ve Gelişimsel Biyoloji Bölümü’nde seçkin bir profesör ve kendini kabul eden bir “uzay meraklısı” olan Rothman, “Apollo ay yolculukları hayatımdaki en önemli olaylar arasındaydı ve onları düşünmek hala aklımı başımdan alıyor” dedi.

Bu çok önemli dönemin üzerinden sadece 50 yıl geçti, ancak insanlığın uzay bilgisi ve onu keşfedecek teknoloji, Rothman’ın canlıların dünya çapında bir yolculuğa çıkması için ne gerektiğini düşünmesi için deneysel kozmolog Lubin’e katılmasına yetecek kadar büyük ölçüde gelişti. bizi galaksideki en yakın komşumuzdan ayıran uçsuz bucaksız mesafe. İşbirliğinin sonucu dergide yayınlandı Acta Astronautica.

Rothman, “Bence keşfetmeye devam etmek bizim kaderimiz,” dedi. “İnsan türünün tarihine bakın. Gittikçe daha küçük seviyelerden atom altı seviyelere kadar iniyoruz ve aynı zamanda giderek daha büyük ölçeklerde keşfediyoruz. Bir tür olarak kim olduğumuzun özünde bu tür bitmek bilmeyen keşifler yatmaktadır.”

Büyük düşünmek, küçük başlamak

İnsan ölçeğinde yıldızlararası seyahatin önündeki en büyük zorluk, Dünya ile en yakın yıldızlar arasındaki muazzam mesafedir. Voyager misyonları, güneş sistemimizi çevreleyen balondan, heliosferden çıkmak için gereken 12 milyar mil boyunca nesneler gönderebileceğimizi kanıtladı. Ancak saatte 35.000 milden fazla hızlarda seyahat eden araba boyutundaki sondaların oraya ulaşması 40 yıl aldı ve Dünya’dan uzaklıkları bir sonraki yıldıza olan mesafenin sadece küçük bir kısmı. En yakın yıldıza gidiyorlarsa, ona ulaşmaları 80.000 yıldan fazla sürecekti.

Bu zorluk, Lubin’in bir sonraki güneş sistemine insan açısından ulaşmak için gereken teknolojiyi yeniden tasarladığı çalışmasının ana odak noktasıdır. Geleneksel yerleşik kimyasal tahrik (diğer bir deyişle roket yakıtı) çıktı; gemiyi yeterince hızlı hareket ettirmek için yeterli enerjiyi sağlayamaz ve geminin ağırlığı ve onu ilerletmek için gereken mevcut sistemler, geminin ulaşması gereken göreli hızlar için uygun değildir. Yeni tahrik teknolojileri gereklidir – ve bu, UCSB’nin ışığı “itici gaz” olarak kullanan enerji araştırma programının devreye girdiği yerdir.

Fizik Bölümü’nde profesör olan Lubin, “Bu, makroskopik nesneleri ışık hızına yaklaşan hızlarda itmek için daha önce hiç yapılmamıştı” dedi. Kütle o kadar büyük bir engel ki, aslında öngörülebilir gelecek için herhangi bir insan misyonunu dışlıyor.

Sonuç olarak ekibi robotlara ve fotoniklere yöneldi. Verileri algılayan, toplayan ve Dünya’ya geri ileten yerleşik enstrümantasyona sahip küçük sondalar, Dünya’ya veya muhtemelen aya yerleştirilmiş bir lazer dizisi kullanılarak ışığın kendisi tarafından ışık hızının %20-30’una kadar sevk edilecektir. Lubin’in açıkladığı gibi, “Evden onunla ayrılmıyoruz”, yani uzay aracı göreli hızlarda “fışkırtılırken” birincil tahrik sistemi “evde” kalıyor. Ana tahrik lazeri kısa bir süre için açılır ve ardından bir sonraki sonda fırlatılmaya hazır hale gelir.

Lubin, “Muhtemelen yıldızlararası ortamdan geçerken radyasyon ve toz bombardımanından korumak için bir kenarı olan yarı iletken bir gofret gibi görünecektir.” Dedi. “Muhtemelen başlamak için elinizin büyüklüğü olacaktır.” Program geliştikçe, uzay aracı gelişmiş yeteneklerle daha da büyür. Çekirdek teknoloji, güneş sistemimizde çok daha büyük uzay aracını daha düşük hızlarda hareket ettirmek için değiştirilmiş bir modda da kullanılabilir ve potansiyel olarak insan misyonlarının Mars’a bir ay kadar kısa bir sürede, durma dahil. Bu, yaşamı yaymanın başka bir yolu, ancak güneş sistemimizde.

Bu göreli hızlarda – saatte yaklaşık 100 milyon mil – gofret, yaklaşık 20 yıl içinde bir sonraki güneş sistemine, Proxima Centauri’ye ulaşacaktı. Bu teknoloji seviyesine ulaşmak, Lubin’in sahada “üssel büyüme” gördüğü fotoniklerin yanı sıra uzay gofretinde sürekli yenilik ve iyileştirme gerektirecektir. Yönlendirilmiş enerji tahriki yoluyla göreceli uçuşa ulaşmak için bir yol haritası geliştirmeye yönelik temel proje, NASA ve Starlight programı gibi özel kuruluşlar ve Starshot programı olarak Breakthrough Initiatives tarafından destekleniyor.

Onlarca yıldır üzerinde çalıştığı C. elegans adlı yaratıkların, “Bu zanaatların kütlesinin gram seviyelerine veya daha fazlasına ulaşabileceğini öğrendiğimde, canlı hayvanları barındırabilecekleri ortaya çıktı” dedi. yıldızlar arasında seyahat eden ilk Dünyalılar olun. Rothman, yoğun olarak çalışılan bu yuvarlak solucanlar küçük ve sade olabilir, ancak deneysel olarak başarılmış yaratıklardır, dedi.

“Bu küçük hayvan üzerinde yapılan araştırmalar, şimdiye kadar altı araştırmacıya Nobel ödülü kazandırdı” dedi.

C. elegans, Uluslararası Uzay İstasyonunda ve uzay mekiğinde yürütülen deneylerin konusu olarak, hatta Columbia mekiğinin trajik parçalanmasından sağ kurtulan uzay yolculuğu gazileridir. Rothman’ın incelediği diğer potansiyel yıldızlararası gezginlerle paylaştıkları özel güçleri arasında, tardigradlar (veya daha sevecen bir ifadeyle su ayıları), neredeyse tüm metabolik fonksiyonların durdurulduğu askıya alınmış animasyona yerleştirilebilir. Bu minik yaratıklardan binlercesi bir gofret üzerine yerleştirilebilir, askıya alınmış animasyona konabilir ve istenen hedefe ulaşana kadar bu durumda uçabilir. Daha sonra küçük StarChip’lerinde uyandırılabilirler ve fotonik iletişim yoluyla Dünya’ya aktarılan gözlemlerle, biyolojileri üzerindeki yıldızlararası seyahatin saptanabilir etkileri için tam olarak izlenebilirler.

Rothman, “Etli kökenlerinden ışık hızına yakın bir hızda uçarken eğitilmiş davranışlarını ne kadar iyi hatırladıklarını sorabiliriz ve metabolizmalarını, fizyolojilerini, nörolojik işlevlerini, üremelerini ve yaşlanmalarını inceleyebiliriz.” “Laboratuvarda bu hayvanlar üzerinde yapılabilecek deneylerin çoğu, kozmosta uçarken StarChips’te yapılabilir.” Bu tür uzun yolculukların hayvan biyolojisi üzerindeki etkileri, bilim adamlarının insanlar üzerindeki potansiyel etkileri tahmin etmelerine izin verebilir.

Rothman, “Her ne olursa olsun, yıldızlararası taşıyıcıların tasarımı hakkında, bu küçücük hayvanlarda tespit edilen sorunları iyileştirebilecek bir şekilde düşünmeye başlayabiliriz.” Dedi.

Elbette, insanları yıldızlararası uzaya gönderebilmek filmler için harika ama gerçekte hala çok uzak bir hayal. Bu noktaya geldiğimizde, daha uygun yaşam formları veya daha dayanıklı melez insan-makineler yaratmış olabiliriz.

Lubin, “Bu bir nesil programıdır” dedi. Gelecek nesillerin bilim adamları, ideal olarak, yıldızlararası uzay ve onun zorlukları hakkındaki bilgimize katkıda bulunacak ve teknoloji geliştikçe zanaat tasarımını geliştireceklerdir. Birincil tahrik sisteminin hafif olmasıyla, temel teknoloji, “Moore Yasası” benzeri genişleme kabiliyetine sahip elektronik cihazlara çok benzer şekilde, üstel bir büyüme eğrisi üzerindedir.

Gezegensel koruma ve dünya dışı yayılma

Öngörülebilir gelecek için güneş sistemimize bağlıyız; insanlar, ana gezegenimizden uzakta kırılgan ve hassastır. Ancak bu, Lubin, Rothman, araştırma ekipleri ve aralarında bir radyasyon uzmanı ve bilim eğitimli bir ilahiyatçının da bulunduğu çeşitli işbirlikçilerini, uzaya yaşam göndermenin hem fizyolojik hem de etik yönleri üzerinde düşünmekten ve hatta belki de uzayda yaşamı yaymaktan alıkoymadı. uzay.

Lubin, “Gezegensel korumanın etiği vardır” diye açıkladı, bunda ya gezegenimizden diğerlerine ya da tam tersi kontaminasyon olasılığının ciddi olarak düşünüldüğü. “Sanırım, bazen panspermi olarak adlandırılan yaşamın yönlendirilmiş yayılımı hakkında konuşmaya başlarsanız – yaşamın başka bir yerden geldiği ve kuyruklu yıldızlar ve diğer enkazlarla veya hatta kasıtlı olarak başka bir uygarlıktan dünyaya geldiği fikri – hayatı kasten göndermek büyük sorular doğurur.”

Yazarlar, şimdiye kadar, herhangi bir başka gezegene yaklaşan sondaların atmosferlerinde yanacağı veya yüzeyle çarpışmada yok olacağı için ileriye dönük kontaminasyon riski olmadığını iddia ediyor. Wafercraft tek yönlü bir yolculukta olduğundan, dünya dışı mikropların Dünya’ya geri dönme riski yoktur.

Hâlâ uçta olsa da, koşullar uygun olduğunda yaşamı yaymanın ne kadar kolay olduğu ve birkaç ötegezegen ve diğer gök cisimlerinin keşfi göz önüne alındığında, panspermi teorisi sınırlı olsa da ciddi bir ilgi görüyor gibi görünüyor. ya da bildiğimiz şekliyle yaşamı destekleyici olabilir.

Lubin, “Bazı insanlar, ‘evren bazı gelişmiş uygarlıklardan gelen bir laboratuvar deneyi mi’ gibi fikirler üzerinde kafa yormuş ve yayınlamıştır. “Yani insanlar kesinlikle gelişmiş medeniyetler hakkında düşünmeye istekliler. Sorular iyidir ama cevaplar daha iyidir. Şu anda henüz cevapları olmadan bu sorular üzerinde düşünüyoruz.”

Şu anda daha geniş uzay araştırmaları topluluğunda üzerinde düşünülen başka bir konu: İnsanları asla eve gelemeyeceklerini bile bile Mars’a ve diğer uzak yerlere göndermenin etiği nedir? Küçük mikroorganizmaları veya insan DNA’sını göndermeye ne dersiniz? Bu varoluşsal sorgulamalar, ilk insan göçleri ve deniz yolculukları kadar eskidir ve yanıtları, bu yolculuklara çıkmaya hazır olduğumuz anda muhtemelen gelecektir.

Rothman, “Bence doğamıza içkin keşif özlemini bastırmamalıyız ve bastırmayacağız.” Dedi.