우주생물학

Astropedology

우주 지질학은 생명체의 기원과 다른 행성 토양 체계와 관련된 매우 오래된 고생물과 운석에 대한 연구이다.그것은 [1]먼 과거의 토양과 우주에서 우리의 위치를 이해하는 다른 행성체의 토양과 관련된 토양 과학의 한 분야입니다.토양의 지질학적 정의는 "물리적,[1] 화학적 또는 생물학적 과정에 의해 수정된 행성체의 표면에 있는 물질"이다.토양은 때로 생물학적 활동에 의해 정의되기도 하지만 생물학적,[2] 화학적 또는 물리적 과정에 의해 그 자리에서 변경된 행성 표면으로도 정의될 수 있다.이 정의에 따르면 화성의 토양과 고생물들은 살아 있었을까 하는 의문이 생긴다.우주생물학 심포지엄은 토양과학에 [3]관한 과학 회의의 새로운 초점이다.부분적으로 다른 행성체의 양성생성의 화학적, 물리적 메커니즘을 이해함에 따라 2017년 미국토양과학회(SSSA)는 토양의 정의를 다음과 같이 업데이트했다. "물리적, 화학적 및/또는 생물학적 과정의 영향을 받는 일반적으로 느슨한 광물 및/또는 유기 물질의 층"일반적으로 액체, 가스, 생물군을 수용하고 식물을 지탱한다."[4]

달

해들리 릴 근처의 달 토양과 발자국
달 응집
아폴로 15호의 달 중심핵 측정 단면 및 구성

달 고생물 조성물

달의 표면은 달의 [5]흙으로 여겨지는 운석 충돌에 의해 만들어진 미세 먼지와 암석 파편의 혼합물인 달의 레골리스로 덮여 있다.우주비행사들은 성숙한 레골리스 표면에서 채취할 수 있는 암석 샘플을 거의 발견하지 못했다.그 암석들은 지난 10억 년 동안 미세 운석 폭격으로 인해 모두 고운 흙으로 부서졌다.달의 레골리스의 대부분은 고운 회색 토양, 브레치아, 그리고 지역 암반의 암석 조각입니다.마이크로메타라이트의 지속적인 공격은 토양 입자를 더욱 분해하고 녹인다.이 녹은 돌 조각과 섞여서 [6]응집체라고 불리는 불규칙한 집단을 형성합니다.달 토양은 미세하고 고르지 못한 비고결 물질로 구성 입자 밀도(2.9-3.2g/cm3)에 비해 다공성(41-70%)이 높고 밀도(0-9-1.1g/cm3)가 낮다.달 고생물 알갱이에서 발견되는 암석 조각은 크기가 다양하며(실트 크기의 알갱이에서 돌 크기의 알갱이까지), 운석 충돌로 인한 고지 아노르사이트와 암말 현무암 조각도 포함된다.달 고생물은 또한 달 현무암의 결정이 미세하기 때문에 토양에 있는 실트 크기 곡물의 가장 큰 부분을 구성하는 미네랄 알갱이를 포함하고 있다.달에서 발견되는 고생물에는 많은 사장석과 화석 광물이 포함되어 있다.올리빈 광물은 존재하지만 이러한 다른 광물들보다 훨씬 더 산발적이고 드물게 발생한다.일메나이트, 스피넬, 카마사이트와 태나이트의 금속 입자, 인화물(슈라이버사이트), 황화물(트로일라이트)의 입자들도 달 고생물들에서 발견되었다.그러나 그것들은 사장석과 화석에 비해 훨씬 덜 흔하다.암석 파편이나 광물 알갱이와 함께 달 고생물에서 발견되는 세 번째 토양 성분은 유리 입자로, 유리 입자의 두 가지 주요 종류가 있다: 균질 안경과 응집체입니다.균질 안경은 크기가 다양하며(<2μm-2cm), 일반적으로 아령 또는 눈물방울 모양의 유리 입자로 볼 수 있다.이 입자들은 유성체 충돌로 방출된 열로 인해 화산재 또는 녹은 암석으로 형성되었을 것으로 추측된다.응집물은 크기가 다양한 불균일한 유리 결합 골재(2μm-1mm 미만)로, 유리 및 결정의 불규칙한 덩어리로 설명됩니다.이 유리 입자들은 광물과 암석 조각 사이에 있는 유리 같은 시멘트의 가교로 함께 시멘트를 형성하고 있으며, 겉모습은 대개 분화구처럼 고리 모양이나 사발 모양입니다.링 또는 사발 모양의 응집체는 주변 토양 입자를 굳힌 충격 용융물이 바깥쪽으로 퍼지면서 형성됩니다.덜 흔하거나 구별되는 응집체 모양은 산란된 충격 용융물 방울이나 이후 충격으로 인해 깨진 응집체 일부의 응집체로 인해 형성되는 것으로 알려져 있다.달 고생물은 화학적, 물리적 구성 면에서 모물질과 매우 유사하다.이러한 고생물들은 화학적인 것보다 물리적으로 더 많이 형성되지만, 달의 화학적 과정은 유성체 충돌로 인한 수증기의 국부적인 냉각으로 인해 토양에서 얇은 비정질 고리(20-50 μm)를 형성했다.이러한 영향으로 실리카(Si)와 황(S)이 농축되고 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti)이 고갈되었습니다.[7] 달 탐사는 식물의 성장에 필요한 모든 필수 광물을 충분한 [8]양으로 찾아냈다.아폴로호의 달 샘플에서 아미노산 형태의 유기물이 검출됐지만 동위원소 및 분자적 증거로 볼 때 지상 오염이 [9]원인임을 알 수 있다.

달 토양 개발

달의 고생물 형성을 위한 몇몇 제안된 메커니즘은 미세 금속 충돌, 태양 에너지에 의해 유발되는 전하 분리로부터 생기는 토양 혼합, 온도 변화에 의해 야기되는 열 피로 또는 토양 흔들림, 그리고 토양 날개 스패터링이다.더 큰 규모의 충돌은 이젝트 담요를 방출함으로써 이 과정을 방해함으로써 달의 토양 형성에 영향을 미칠 것이다.달의 토양 형성은 미세 운석(micrometeoroid)에 의한 재작업 정도에 기초하며, 형성에는 몇 가지 발달 단계가 있다.첫 번째 단계는 거칠고 제대로 정렬되지 않은 충격 방출 담요로 구성됩니다.다음 단계에서는 미세메탈로이드 충격에 의해 물질이 더욱 미세한 입자로 분해되어 응집물의 비율이 높아집니다.이 미소 금속 충격은 또한 운석 금속을 첨가하고 규산염의 철(Fe^2+)을 토양의 금속 철로 감소시킵니다.응집체와 금속은 오랜 기간 동안 흙의 색을 어둡게 만든다.달 토양 프로필의 꼭대기는 응집체와 강자성 지수로 매우 농축되어 있으며, 이는 시간이 지남에 따라 미세메오로이드 변형 토양 물질의 큰 충격으로 인한 재분배가 증가한 것으로 생각된다.달 고생물 생성 시간은 가변적이며 일부 고생물에서는 수억 년까지 걸릴 수 있습니다.달의 토양 형성 시간은 응집체를 형성할 수 있는 크기 범위의 미세 유성체의 유입 속도를 바탕으로 계산되었다.이러한 계산은 지구에서보다 달에 토양 형성 속도가 훨씬 느리다는 것을 보여준다.토양 형성 시기에 대한 추정도 달 토양 상부의 2cm를 뒤집는 동안 8만 1천 년(ka)을 시사하는 분화구 생성 속도에 기초해 이루어졌다.[10]

화성

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큐리오시티 로버의 화성 게일 크레이터 옐로나이프 만에 있는 37억 년 된 팔레오솔

화성에서 팔레오솔의 증거는 화성 표면의 현장 및 궤도 원격 감지 조사로부터 도출된다.화성 게일 크레이터에 있는 큐리오시티 탐사선의 현장 화학/광물학적 분석(Mars Science Laboratory)과 이미지(Mastcam, MAHLI)는 [11]지구에서 발견된 토양 지평선 및 토양 구조와 유사함을 보여주었다.형태학적 증거로는 사막 토양, 블록 모양의 각진 페달 구조, 모래 쐐기 구조, 얕은 석고(By) 수평선 및 물집 구조와 일치하는 희석 균열과 정맥에 의한 단계적 변화 및 침상 파괴와 같은 토양 특성이 포함된다.지구의 사막 토양에서 발견된 것과 같은 구조물들은 화성에서 비가 내린 후 미생물 가스가 생성되면서 생겨난 것으로 인정되었지만, 화성에서 생명체가 존재했다는 결정적인 증거는 아직 확보되지 않았다.고생물 속의 미네랄 함량은 감람석 풍화와 약간의 인의 고갈을 보여준다.이러한 가수분해 풍화는 지구에서 볼 수 있는 풍화와 비슷하다.옐로나이프만 팔레오솔의 화학적, 형태학적 특징은 노키아(3.7±0.3Ga)가 화성에서 고생산염이라는 새로운 증거로, 매우 건조한 고생산염 [11]아래에서 형성되는 것으로 해석되고 있다.방사성 연대 측정 결과 옐로나이프 만의 고생물은 37억 년(±3억 년) 된 것으로 나타나며, 초기 노키아(~4.1-3.9 Ga)의 "따뜻하고 습한" 조건에서 토양 형성이 제한된 극한 건조하고 추운 기후로 변화했음을 알 수 있다.

화성 정찰궤도선(MRO)의 CRISM 기기와 적외선 광물학 매핑 분광계(OME)에 의한 화성 표면의 원격 감지를 [12][13][14]통해 화성 표면의 수천 개 지점에서 2면체 및 3면체 필로규산염 점토의 존재를 탐지했다.화성 광물학의 궤도 특성은 주로 점토 광물을 포함하는 암석의 가시/근적외선(VNIR) 스펙트럼에서 도출된다.이 지역들은 게일 크레이터, 마우스 발리스, 옥시아 플라넘, 닐 포새 등을 포함하며 4.0-3.7 [14][15]Ga까지 거슬러 올라간다.두가지 가설이 화성에 층상 규산염 흙의 형성과 유통 설명하기:3·8면 체형 phyllosilicates을 양보하다(1)지반과 열수 활동이나 diagenesis[16][17][18],(2)는 이중 팔면체 phyllosi을 양보하다. 표면/지면의 화학적 풍화, 예를 들어, pedogenesis[12][13][14][19][20][21][22][23][24] 있다.licates.중요한 것은 이들 영역 중 일부(Mawrth Valis 및 Oxia Planum)는 Fe/Mg Smectite(모두 다이옥타이드로 보이는)에 의해 중첩된 Al-smectite의 풍화 프로파일을 가지고 있으며, 그 후 알로판 및 imogolite와 같은 결정성/아모르퍼스 상이 불충분하다.이러한 풍화 프로파일은 [26][27][28]화쇄성 퇴적물 또는 지구의 화성 퇴적물 아래에 매장된 고생물처럼 화쇄성 퇴적물일 [25]수 있는 약 3.7-3.6 Ga의 화성 퇴적물로 덮여 있다.이러한 층서 프로파일은 두께가 최대 200m이고 두께가 10m [25]이하인 개별 층으로 보인다.이 층서학은 노아천 화성의 냉각 및 건조 가능성을 반영하며, 이러한 암석의 [15]점토 함량(~50 중량%)과 점토 광물학(2:1 스멕타이트)[29]이 매우 높기 때문에 유기물이나 다른 생물 신호를 보존할 수 있다.

달과 화성에서 자라는 식물

화성의 토양은 식물이 살아남기 위해 필요한 영양소를 가지고 있다.산소, 탄소, 수소, 질소, 칼륨, 인, 칼슘, 마그네슘, 황, 철, 망간, 아연, 구리, 몰리브덴, 붕소, 그리고 염소는 모두 화성 토양이나 화성 운석에서 발견되었다.정확한 위치에 따라서는 흙에 [30]비료를 첨가해야 할 수도 있다.달과 화성 탐사는 달과 화성에 있는 토양의 광물 구성에 대한 정보를 제공해 왔다.식물의 성장을 위한 모든 필수 광물은 아마도 반응성 질소를 제외하고 양쪽 토양에 충분한 양으로 존재하는 것으로 보인다.반응성 형태의 질소(NO3, NH4)는 거의 모든 식물 성장에 필요한 필수 미네랄 중 하나이다.지구상에서 반응성 질소의 주요 공급원은 유기물의 광물화이다.반응성 형태의 질소(NO3, NH4)는 거의 모든 식물 성장에 필요한 필수 미네랄 중 하나이다.반응성 질소는 우리 태양계의 물질의 일부이며 달과 화성의 반응성 질소의 원천인 태양풍의 일부이다.반응성 질소는 또한 번개나 화산 활동의 영향으로 발생할 수 있으며 두 과정 모두 화성에서 발생할 수 있다.이는 원칙적으로 반응성 질소가 존재할 수 있음을 나타냅니다.그러나 화성 패스파인더는 반응성 질소를 검출할 수 없었다.따라서 주요 양의 활성 질소의 실제 존재는 불확실하다.충분한 활성 질소의 부재는 질소 고정종을 사용하여 해결할 수 있습니다.박테리아와 공생하면서 이 질소 정착제는 공기 중의 질소를 결합시켜 질산염으로 바꿀 수 있습니다. 이 과정은 대기 중의 질소를 필요로 합니다.그러나 달에는 대기가 없으며 화성에는 극소량만 존재하며 질소 성분이 함유되어 있다.화성과 달 토양에서 식물이 자랄 가능성을 조사하기 위한 최초의 대규모 통제 실험에 대한 보고서가 발표되었습니다.그 결과 화성과 달의 토양에서 영양분을 첨가하지 않고도 50일 동안 식물들이 발아하고 자랄 수 있다는 것을 알 수 있었다.화성 레골리스에서의 성장과 개화는 달 레골리스에서의 유사체보다 훨씬 더 좋았고 심지어 우리가 통제하고 있는 영양분이 부족한 강 토양보다 약간 더 좋았다.반사성 돌벼룩(야생식물), 토마토, 밀, 참깨 등의 작물, 그리고 특히 녹색 거름종 들머스타드 등이 좋은 성적을 거두었다.후자의 세 가지는 꽃을 피웠고, 크레스와 밭겨자 또한 씨앗을 생산했다.그 결과 화성과 달의 토양에서 농작물과 다른 식물 종들을 재배하는 것이 원칙적으로 가능하다는 것을 보여주었다.그러나 시뮬레이터의 물 운반 능력 및 기타 물리적 특성 및 시뮬레이터가 실제 [8]토양을 대표하는지 여부에 대해서는 많은 의문이 남아 있다.

과염소산염

토양에 과염소산염이 존재하기 때문에 화성에서 채소를 재배하는 것이 특히 어렵습니다.화성에는 오존층이 없기 때문에 자외선은 화성 표면에 침투한다.과염소산염은 자외선에 노출되면 독성이 되어 노출 후 몇 분 안에 박테리아를 파괴합니다.화성의 토양에 존재하는 산화철과 과산화수소가 과염소산염의 [31]독성을 증가시킨다는 연구결과가 나왔다.화성에서 발견된 고농도 과염소산염(0.05wt%)은 사람과 작물에 독성이 있어 로켓 [32]연료로 사용될 수 있다.연구에 따르면 낮은 농도의 과염소산염은 식물의 키, 무게, 엽록소 함량 및 산화력을 저해한다.E. crassipes라는 식물은 과염소산염에 대한 내성이 높은 것으로 보이며 [33]화성에서 자라기에 이상적인 식물일 수 있다.과염소산염은 오염된 배지에서 재배될 경우 식물의 조직에 축적될 수 있다.미량조차도 인간의 갑상선 기능을 방해하기 때문에, 화성 토양에서 과염소산염의 존재는 식민지화가 [34]일어나기 전에 다루어져야 할 중요한 문제이다.

초기 지구

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웨스턴오스트레일리아[35] 필바라 지역 파노라마 층에서 35억 년 된 고물 복원

호주 북서부 필바라 지역의 토양 프로파일은 인의 뚜렷한 고갈을 보여준다.황세균의 일반적인 대사는 석고나 바라이트 같은 황산염으로 산화시키는 것이다.이러한 미네랄은 현재 지구상에서 발견되는 혐기성 산황산염 토양에서 흔히 볼 수 있으며, 고대 고생물 속에 황산염이 축적되는 잠재적 원인으로 여겨진다.이것은 고대기 3.42에서 3.46 Ga의 지구 고생물 생물에 대한 정황 증거를 반영한다[1].

생명의 기원

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다양한 운석 모체와 행성[2] 표면에서의 토양형태의 가설적 진화

흙에서 생명체가 진화했다는 이론은 흙이 점토 알갱이 사이에 물을 가두어 미세한 [1]반응실을 제공하기 때문에 매력적입니다.이것들은 또한 Urey-Miller 실험에서 증명된 메커니즘에 의해 유기 화합물의 형성을 촉진할 수 있으며, 따라서 행성 표면은 탄소질 콘드라이트로 덮여 있다.점토와 유기 토양은 침식으로부터 보호되어 점토와 유기물을 계속 생산하고 있다.단세포 생물은 진화했을 때 흙을 묶는 것과 같은 목적을 수행했을 것이다.생명에 필요한 재료는 여전히 풍화 주기에 의해 제공되어 생명을 촉진합니다.

「 」를 참조해 주세요.

외부 링크

https://www.youtube.com/watch?v=HsrQRSqYLCk

레퍼런스

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