У рамках програми Artemis NASA має намір створити всю необхідну інфраструктуру для створення «постійної програми дослідження та освоєння Місяця». Це включає в себе Місячні ворота, орбітальне середовище існування, яке дозволить здійснювати регулярні поїздки на поверхню та з неї, і базовий табір Артеміди, який дозволить астронавтам залишатися там до двох місяців. Кілька космічних агентств також планують створити засоби, які використовуватимуть «тиху природу» місячного середовища, що включає телескопи з високою роздільною здатністю.

У рамках цьогорічної програми NASA Innovative Advance Concepts (NIAC) команда з Центру космічних польотів імені Годдарда NASA запропонувала дизайн місячного довгобазового оптичного інтерферометра (LBI) для отримання зображень у видимому та ультрафіолетовому діапазонах. Відомий як Artemis-enabled Stellar Imager (AeSI), цей пропонований масив із кількох телескопів був обраний для першої фази розробки. Якщо трохи пощастить, масив AeSI міг би працювати на зворотному боці Місяця, знімаючи детальні зображення поверхонь зірок та їхнього середовища.

Пропозицію зробили Кеннет Карпентер і його колеги з NASA Goddard Space Flight Center (GSFC). Карпентер є науковим співробітником операційного проекту Хаббла в GSFC і науковим співробітником наземної системи Римського космічного телескопа Ненсі Грейс (RST).

Як вони зазначають у своїй пропозиції, повернення НАСА на Місяць відкриває кілька значних можливостей для наукових досліджень, які впливають на нього. Не останньою з них є потенціал для створення обсерваторій, які використовують переваги «радіотихого» середовища та тривалих періодів темряви на зворотному боці Місяця.

Через припливно-замкнену природу його орбіти, де один бік Місяця завжди звернений до Землі, денний і нічний цикл Місяця триває 14 днів. Це означає, що «місячний день» складається з двох тижнів безперервного сонячного світла, тоді як місячна ніч складається з двох тижнів безперервної темряви.

Одночасно безповітряне середовище Місяця означає, що будь-які спостереження за допомогою оптичних телескопів не будуть піддані атмосферним перешкодам. Це робить зворотний бік Місяця незайманим середовищем для проведення інтерферометричних зображень з високою роздільною здатністю, методу, за якого кілька телескопів збирають світло для пошуку моделей інтерференції.

Астрономи витягують дані з цих моделей, щоб створити детальну картину небесних об’єктів, які важко розпізнати за допомогою звичайних телескопів. Ця ж техніка дозволила телескопу Event Horizon Telescope (EHT), глобальній мережі радіотелескопів, отримати перше в історії зображення чорної діри.

За словами команди, масив місячної інтерферометрії має величезний науковий потенціал і може бути побудований поступово, щоб обмежити витрати на будівництво: «Це може розділити поверхні зірок, досліджувати внутрішні акреційні диски, що оточують новонароджені зірки та чорні діри, і почати технічну подорож до визначення особливостей поверхні та погодних умов на найближчих екзопланетах».

«Повністю розроблений об’єкт буде великим і дорогим, але це не обов’язково починати саме так. Технології можна розробити та перевірити за допомогою двох-трьох невеликих телескопів на коротких базових лініях. Після розробки технології базові лінії можна подовжити, більші телескопи можуть можна вставити, і кількість телескопів можна збільшити. Кожне з цих оновлень можна виконати з мінімальним порушенням роботи решти системи».

Незважаючи на ці переваги, команда відзначає, що попередні дослідження інтерферометрів у космосі були зосереджені на конструкціях вільно літаючих решіток. Це значною мірою сталося завдяки дослідженням бачення NASA у 2003–2005 роках, які вивчали компроміси між концепцією вільного польоту в космосі та інтерферометрами кілометрового розміру, побудованими на поверхні Місяця.

Дослідження прийшло до висновку, що було б краще переслідувати космічні вільні літачі, враховуючи відсутність раніше існуючої людської інфраструктури на поверхні Місяця, яка могла б забезпечити енергію та регулярне обслуговування.

Однак Карпентер і його команда стверджують, що з програмою «Артеміда» ця ситуація зараз змінюється. Оскільки на найближчі роки заплановано завершення будівництва поверхневих місць проживання, транспортування, буріння та енергетичних об’єктів, зараз настав гарний час для дослідження можливості будівництва інтерферометрів на поверхні Місяця.

«Наше дослідження місячного поверхневого інтерферометра стане величезним кроком вперед до створення більших масивів як на Місяці, так і у вільному польоті в космосі, в широкому діапазоні довжин хвиль і наукових тем», — пишуть вони.

«Це визначить, враховуючи поточний і очікуваний стан наших космічних технологій і плани дослідження людиною, чи краще продовжувати проектувати місячну поверхню, чи глибокий космос».

Крім того, вони передбачають, що місячний інтерферометр призведе до прогресу в астрофізиці, наприклад, вивчення магнітної активності зірок, ядер активних галактик і динаміки космологічних явищ у багатьох масштабах.

При проектуванні та будівництві такого об’єкта будуть вирішені ключові інженерні проблеми, як-от найкращий спосіб об’єднання оптичних ліній змінної довжини, найкращі конфігурації для телескопів і оптимальний розмір дзеркала для досягнення як технічних, так і наукових цілей. Вони також сподіваються створити план підтримки та розширення об’єкта з часом, використовуючи поєднання людської та роботизованої підтримки.

Крім того, очікувані переваги включають технічні досягнення, які дозволять створити ультрафіолетовий оптичний інтерферометр і космічні місії, здатні знімати зображення чорних дір (подібно до EHT), шукати біосигнатури та безпосередньо знімати зображення скелястих екзопланет навколо інших зірок.

Карпентер і його колеги також очікують, що створення великого об’єкта на Місяці в поєднанні з цілями програми «Артеміда», спрямовані на дослідження людиною, викличе величезний суспільний інтерес і залучення:

«Нарешті, ця спроба змусить людей знову мріяти — і пам’ятати, що ми можемо робити великі речі навіть у важкі часи. Наше дослідження допоможе зосередитися на величі Всесвіту та на тому, що можуть зробити люди, якщо вони наполегливо працювати разом. Наш проєкт зацікавить майбутні покоління працівників науки, технологій, інженерії, мистецтва та математики (STEAM), які надихнуться цим сміливим баченням». Джерело

Ми ще не знаємо, як, де і чому життя вперше з’явилося на нашій планеті. Частина труднощів полягає в тому, що «життя» не має чіткого, загальновизнаного визначення.

Зазвичай це не проблема, оскільки переважна більшість живого, безумовно, живе, і лише біологам, які цікавляться крайніми краями — вірусами, пріонами тощо, — потрібно турбуватися про точні класифікації. Але щоб вивчити походження життя, ми повинні, за необхідності, вивчити процес, який бере неживу матерію та фундаментально її змінює. Імовірно, цей процес відбувався поетапно, з поривами та поривами, тому межа між неузгодженими хімічними реакціями та початком вібрації повинна бути розмитою.

Тут корисно дати принаймні просте робоче визначення життя, не для того, щоб переписувати підручники з біології, але щоб принаймні ми могли належним чином сформулювати дискусію про походження життя. І для цих цілей буде достатньо простого твердження: життя — це те, що підпорядковується дарвінівській еволюції. Тобто життя відчуває природний відбір, цей безперервний тиск, який обирає риси та характеристики, щоб передати їх новому поколінню через просту чесноту їх виживання. Якщо властивість певним чином, навіть побічно, сприяє виживанню організму та його здатності до відтворення, вона зберігається. Усе інше відкидається (або, у кращому випадку, безцеремонно береться з собою для поїздки).

Земля — єдине відоме місце в Сонячній системі, в галактиці, у всьому Всесвіті, де відбувається дарвінівська еволюція.

Щоб досягти успіху в еволюції та відокремитися від простих хімічних реакцій, життя має зробити три речі. По-перше, він повинен якимось чином зберігати інформацію, таку як кодування для різних процесів, ознак і характеристик. Таким чином успішні якості можуть передаватись від одного покоління до іншого.

По-друге, життя має самовідтворюватися. Він повинен бути в змозі зробити досить точні копії своєї власної молекулярної структури, щоб інформація, що міститься в ньому, мала шанс стати новим поколінням, зміненим і зміненим залежно від його виживання. Нарешті, життя має каталізувати реакції. Він повинен впливати на своє власне оточення, чи то для руху, чи для отримання, чи накопичення енергії, чи для створення нових структур, або для багатьох чудових дій, які життя виконує щодня.

Взаємодіючи з навколишнім середовищем, створюючи свої копії та зберігаючи інформацію (наприклад, як взаємодіяти з навколишнім середовищем і копіювати себе), життя може розвиватися, ускладнюючись і спеціалізуючись протягом геологічного часу, від скромних молекул до свідомих розумів, здатних вдивляючись у власні приховані витоки.

У сучасну епоху, з мільярдами років практики, життя на Землі розробило запаморочливий набір хімічних і молекулярних машин для саморозмноження — звіринець настільки складний і взаємопов’язаний, що ми ще не повністю його розуміємо. Але основна картина вийшла. Якщо говорити надзвичайно просто (бо я б не хотів, щоб ви прийняли мене за біолога), життя виконує ці завдання за допомогою тріади молекулярних інструментів.

Однією з них є ДНК, яка через свій генетичний код зберігає інформацію за допомогою комбінацій лише чотирьох молекул: аденіну, гуаніну, цитозину та тиміну. Необроблена здатність ДНК зберігати величезні обсяги інформації є не чим іншим, як дивом; наша власна цифрова система одиниць і нулів (винайдена тому, що набагато простіше визначити, увімкнена чи вимкнена схема, ніж якийсь проміжний етап) є найближчим порівнянням, яке ми можемо зробити, із щільністю інформації ДНК. Природні мови навіть не займають місця в чарті.

Другим компонентом є РНК, яка інтригуюче схожа на ДНК, але з двома тонкими, але суттєвими відмінностями: РНК замінює тимін на урацил у своїй кодовій базі та містить цукор рибозу, яка на один атом кисню менша від дезоксирибози ДНК. РНК також зберігає інформацію, але, знову ж таки, лише в загальних рисах, вона виконує основну роботу — читати хімічні інструкції, що зберігаються в ДНК, і використовувати їх для виробництва останнього члена тріади — білків.

«Білки» — це загальний термін для майже незліченної кількості різновидів молекулярних машин, які роблять щось: вони розрізають молекули, зв’язують їх разом, створюють нові, утримують структури разом, самі стають структурами, переміщують важливі молекули з одного місця. в іншу, перетворювати енергію з однієї форми в іншу тощо.

Білки виконують ще одну функцію: вони виконують роботу з розгадування ДНК і створення її копій. Таким чином, тріада виконує всі функції життя: ДНК зберігає інформацію, РНК використовує цю інформацію для виробництва білків, а білки взаємодіють із навколишнім середовищем і здійснюють самовідтворення ДНК. Цей цикл дозволяє живим організмам відчути дар еволюції.

І цей цикл, як я вже сказав, неймовірно складний і, очевидно, є результатом мільярдів років тонкого налаштування та вдосконалення. Взаємопов’язана природа ДНК, РНК і білків означає, що вони не могли виникнути ab initio з первісного мулу, тому що, якщо бракує лише одного компонента, тоді вся система розвалюється — стіл із трьома ніжками, без однієї, не витримає.