1.0-Introduccion

(1)

Introducción a la Astrobiología

Licenciatura en Ciencias de la Tierra

Facultad de Ciencias, UNAM

(2)

Definición de astrobiología



Es el estudio del origen, evolución, distribución y

futuro de la vida en el universo



_{Exobiología es usado como equivalente aunque}

estrictamente NO lo es.



_{La astrobiología incluye el estudio de la vida en}

la Tierra como un ejemplo de vida en el

(3)

La vida



_{El primer problema de la astrobiología es la definición de la}

vida.



_{La mayoría de las definiciones son descripciones de las}

características de lo vivo.



_{Para la astrobiología hay dos requerimientos básicos para}

la vida: el agua líquida y la química del carbono.



_{Considera a la vida como un fenómeno planetario, es decir,}

la vida requiere condiciones para surgir y evolucionar

(energía, un líquido y una superficie sólida) que sólo

pueden darse en un cuerpo planetario (satélite o planeta).

(4)

La química del carbono



_{Es el cuarto elemento más abundante del}

Universo.



_{Se encuentra en las nubes moleculares que}

forman a las estrellas y planetas.



Puede formar hasta 4 enlaces sencillos o

múltiples



Forma moléculas complejas en una gran

variedad de condiciones físicas:



_{Nubes moleculares: bajas T y densidades}



_{Cuerpos menores (cometas y asteroides)}



Atmósferas planetarias

(5)

Abundancia de los elementos en número, relativa al hidrógeno.

(6)

El agua



_{Formada por el primero y el tercer elementos más}

abundantes de universo.



_{Abundante: océanos, atmósfera, subterránea, hielos.}



_{Líquida de 0° a 100°C}



_{Sólido (hielo) flota (cubierta protectora)}



_{Dipolo: buen disolvente; formación de puentes de hidrógeno}



_{Disuelve a las moléculas orgánicas y a los iones inorgánicos}

permitiéndoles que participen en reacciones bioquímicas.



_{Permite el transporte de compuestos químicos hacia el}

interior y el exterior de las células.



_{Participa directamente en algunas reacciones metabólicas.}



_{Permite la existencia y estabilidad de las proteínas y algunas}

(7)

MPI-NASA-HST

NASA-ESA-STScI

William K. Hartmann, Planetary Science Institute

Densidad: 10 partículas/cm3

a 100,000 partículas/cm3

Temperatura: 10 K Polvo de silicatos,

nanodiamantes, fulerenos Moléculas fase gaseosa:

- Inorgánicas (CO, H₂O, CO₂, CH₄, SO₂, N₂, NH₃),

(8)

El fenómeno de la vida

Posibilidades:



_{Puede ser una inevitable consecuencia de la}

geoquímica planetaria: fuente de energía,

presencia de agua líquida, moléculas orgánicas

reactivas, tectónica de placas que permite

reciclaje (CO

₂

y silicatos).



_{O puede ser que requiera condiciones}

ambientales y geoquímicas extremadamente

especializadas y que sean muy poco comunes

en el resto del Universo.

(9)

Antecedentes de la

Astrobiología

Exobiología: Estudio de la vida fuera de la atmósfera terrestre



_{1941 Laurence Lafleur: La consideración de la vida en}

cualquier lugar del universo que no sea la Tierra. (Lafleur LJ.

1941. Leafl. Astron. Soc. Pac. 143: 333–40).



_{1953 Hubertus Strughold, físico alemán padre de la medicina}

espacial. A physiological study of the possibilities of life on

Mars.



_{1958 Joshua Lederberg, biólogo molecular norteamericano}

pionero en inteligencia artificial. Exobiology: approaches to life

beyond the Earth (Lederberg J. 1960. Science 132:393–98).



_{Década de los 60’s la NASA sustituye el término por}

(10)

1940-1950

Tikhov estableció la sección de astrobotánica de la Academia de Ciencias de Kazakhstan.

Recopiló datos espectroscópicos de plantas para compararlos con los espectros de planetas

1953 Cockell (2001)

(11)

(12)

(13)

Historia



_{La astrobiología florece en el momento en que se inicia el apoyo}

económico para estudiarla por parte de la NASA.



_{La iniciativa comienza en el NASA Ames Research Center a}

mediados de los 90.



_{1995 Wesley Huntress (Director adjunto, Ciencias Espaciales}

NASA) convierte a la Astrobiología en un Programa

multidisciplinario de la NASA centrado en las ciencias espaciales

y biológicas



_{1996 -Daniel Goldin (Director de la NASA), Gerald Soffen (PI}

misión Vikingo) y Ames Research Center acuñan la actual

definición de Astrobiología: Investigación del origen, la

distribución y el futuro de la vida en el cosmos

(14)

Historia

 _{En 1997 se funda el NASA Astrobiology Institute (}

http://astrobiology.nasa.gov/nai/), actualmente cuenta con:  _{12 grupos de investigación con proyectos de 5 años.}

 _{2 asociados internacionales, 11 afiliados internacionales incluyendo a} México.

 _{En este mismo año la NASA publica un “Roadmap” donde define los} objetivos del programa “Origins”.

 _{El programa tiene como fundamento “seguir la cadena de eventos}

durante 15 mil millones desde el nacimiento del universo, la formación de los elementos químicos, galaxias, estrellas y planetas, a través el

mezclado de químicos y energía que originaron la vida en la Tierra hasta el origen de los organismos auto-replicantes y la diversificación de la vida en la Tierra.

 _{De esta forma la idea de una evolución cósmica se convirtió en el}

(15)

(16)

Panorama de la astrobiología



_{La astrobiología requiere de casi todas las}

áreas de la ciencia y las combina

(17)

Biología



_{¿Cuáles son las características de lo vivo?}



¿Cómo se origina?



¿Qué condiciones requiere para originarse

y evolucionar?



_{¿Cómo modifica su ambiente?}



¿Cómo puede detectarse?



_{¿Cuáles son los límites de los organismos}

vivos?

(18)

Geofísica



_{¿Cómo evoluciona un planeta?}



¿Qué lo hace tener vulcanismo, placas

tectónicas, campo magnético, etc?



_{¿Qué hace diferente a la Tierra del resto}

de los planetas conocidos?



_{¿Cuáles son los ciclos y procesos}

geológicos de un planeta?

(19)

Astronomía



_{¿Cómo se forman los planetas?}



La presencia de planetas ¿depende las

características de la estrella alrededor de

la cual giran?



_{¿Qué tan frecuentes son los planetas}

alrededor de otras estrellas?



¿Es especial el sistema solar con respecto

a otros sistemas planetarios?

(20)

Matemáticas, ingeniería, filosofía,

ciencias sociales



_{¿Cuál es la probabilidad de encontrar mundos}

habitables o inteligencias extraterrestres?



_{¿Cómo nos comunicamos con inteligencias}

extraterrestres?



_{¿Qué instrumentos se requieren para detectar vida en}

planetas en nuestro sistema solar y alrededor de otras

estrellas?



_{¿Qué significaría encontrar mundos habitables para la}

humanidad?



¿Qué es la vida?

(21)

McKay et al. 1996

Biología

vs.

(22)

¿y qué es la vida?



_{No existe un consenso para la definición}

de “vida”.



_{La definición depende de la búsqueda:}



_{In situ}



_{Percepción remota}



_SETI

(23)

(24)

Señales de vida

NASA Astrobiology Strategy 2015

Detección

In Situ

Detección

remota

Sistema

solar

Fuera

del

Sistema

solar

(25)

In situ



_{Búsqueda por análisis directo}



Problema principal: diferenciar procesos

geológicos de procesos biológicos



_{Ejemplos: El experimento Vikingo, el}

meteorito marciano ALH84001

(26)

Percepción remota



Detección de propiedades globales de un

planeta a partir de su espectro

electromagnético.



_Problemas:



_{Diferenciar señales generadas por procesos}

biológicos y geológicos (ejemplo: metano).



_{Se requiere el desarrollo de nuevos instrumentos que}

permitan “eliminar” la radiación de la estrella que es

10

11

-10

7

veces más intensa que la reflejada y

(27)

(28)

SETI: Búsqueda de Inteligencia

extraterrestre



_{Búsqueda de señales provenientes de}

civilizaciones extraterrestres



_Problemas:



_{Cuál es el código que nos permitirá entender}

civilizaciones comunicativas

(29)

Sociedad Mexicana de

Astrobiología (SOMA)

www.soma.org.mx

SOMA es una sociedad civil sin fines de lucro dedicada al estudio y difusión de la

astrobiología.

Está conformada por

investigadores, divulgadores, estudiantes y en general, por personas que se interesan en la visión científica sobre el origen de la vida, su

evolución y la posibilidad de que exista vida en otros lugares del Universo.

(30)

COMUNIDAD ASTROBIOLÓGICA EN EL MUNDO

 _{Astrobiology Society of Britain (ASB)}  _{Canadian Astrobiology Network (CAN)}  _{Centro de Astrobiología (CAB)}

 _{European Exo/Astrobiology Network Association (EANA)}  _{Helmholtz Alliance: Planetary Evolution and Life}

 _{Instituto de Astrobiología Colombia (IAC)}  _{Nordic Network of Astrobiology}

 _{Russian Astrobiology Center (RAC)}  _{Société Française d’Exobiologie (SFE)}

 _{Sociedad Mexicana de Astrobiología (SOMA)}  _{UK Centre for Astrobiology}

 _{University of São Paulo (USP) Research Unit in Astrobiology (NAP-Astrobio)}  _{Australian Centre for Astrobiology (ACA)}

(31)

La estrategia de la NASA

El programa de astrobiología de la NASA está fundamentado en un documento

denominado Astrobiology Roadmap (https://astrobiology.nasa.gov/roadmap/), el primero se hizo en 1998 y ha tenido varias versiones,la más reciente fue publicada en el 2015. En el Roadmap de 1998 se identifican 4 principios fundamentales:

(32)

La estrategia de la NASA

Algunas de las preguntas que se espera responder son:  _{¿Cómo comenzó y evolucionó la vida?}

 _{¿Existe vida en algún otro lugar del universo?}

 _{¿Cuál es el futuro de la vida en la tierra y más allá de ella?}

Los temas principales temas de investigación que han sido acordados por la comunidad que trabaja en astrobiología son:

• Identificar las fuentes abioticas de compuestos orgánicos

• Síntesis y función de las macromoléculas en el origen de la vida • La vide temprana y el incremento de la complejidad.

• La co-evolución de la vida y el ambiente físico.

• Identificar, explorar y caracterizar ambientes paa la habitabilidad y las bioseñales • La construcción de mundos habitables.

(33)

COSMIC VISION 2015-2025

SPACE SCIENCE FOR EUROPE

 _{Proyecto de misiones espaciales encabezado por la Agencia Espacial} Europea (ESA), que reúne los esfuerzos de científicos, tecnólogos, industriales del espacio y gobiernos europeos para el desarrollo de programas de exploración espacial.

 _{Los cuatro temas principales:}

 _{Planetas y vida}  _{El sistema solar}

 _{Leyes fundamentales}  _{El Universo}

 _{¿Cuáles son las condiciones necesarias para la formación de los} planetas y el surgimiento de la vida?

 _{¿Cómo funciona nuestro Sistema Solar?}

 _{¿Cuáles son las leyes fundamentales del Universo?}  _{¿Cómo se originó el Universo y de qué está formado?}

(34)

La estrategia europea



_{Fue establecida en el 2016 en el documento}

“AstRoMap European Astrobiology Roadmap”



_{Identifican cinco temas de investigación:}



_{Origen y evolución de los sistemas planetarios}



_{Orígenes de los compuestos orgánicos en el espacio}



_{Interacciones roca-agua-carbono, síntesis orgánica y los}

pasos hacia la vida.



_{Vida y habitabilidad}



_{Bioseñales como facilitadoras de la detección de vida}

En este documento se sugiere que se implemente una

Plataforma Europea de Astrobiología o un Instituto.

(35)

AstRoMap European

Astrobiology Roadmap

https://www.liebertpub.com/doi/abs/10.1089/ ast.2015.1441

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