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Astronomy 2021A/B

Astronomy 2021­ Life in the Universe Lecture 1 Ch. 1­ Intro to Astrobiology Ch. 2­ Science of Life in the Universe This is an Exciting time to be Studying Life in the Universe ­ Mars Science Laboratory: Curiosity Rover ­ NASA Kepler Spacecraft o Stopped functioning mid 2013 o Telescope in space looking for new planets o Goal: to detect analogs of the earth around other stars  To find potentially habitable planets  Looking for fraction of planets that are like earth ­ Expect arrival of the New Horizons Spacecraft o Launched in 2006 with the goal to encounter Pluto (farthest “planet”) o Encountered Jupiter at one point; expect the encounter in July 2015 (will  only be one day to see Pluto before it goes into the outer reaches of the  universe)  Looking for the next target for the new horizons mission after it  sees Pluto Chapter 1: A Universe of Life? The Possibility of Life Beyond Earth ­ What are we searching for? o Something that self replicates?  Fire self replicates but it is not life o Something that eventually dies? ­ Is it reasonable ot imagine life beyond Earth? ­ Rust? o Was life on earth for billions of years o Not necessarily humanoids Is it reasonable to imagine Life on Earth? ­ Venus and Mars are said to be the closest and most similar to earth ­ Venus o Not breathable ­ Mars o Smaller planet; has white caps (ice) on the poles o Has a lot of water in the ice caps o In late 19  and earlier 20  century, astronomers thought they saw  organization on the planet using telecopes  Thought they saw canals formed for irrigation by martians o Has a somewhat closer resemblance to earth  Mars has an atmosphere  Good conditions in the past for life to exist on mars • It was warmer, common minerals  Reasonable to think in the history of the solar system, life may  have existed on other planets ­ Moons of Jupiter o All have large subsurface reservoirs of water o Europa is entirely covered in water ice; under the ice is a resevoir of liquid  water ­ Planets beyond the solar system (exoplanets) o Believe that every star is surrounded by orbiting planets o Many planets that are considered habitable  o About the size of the earth and within the habitable zone around their host  star o Probable that similar conditions exist in other planetary systems ­ While it is possible that life exists only on Earth, we have plenty of scientific  reasons to think that life may be widespread and we could detect it! The Scientific Context of the Search ­ How does astronomy help us understand the possibilities of extraterrestrial life? ­ How does planetary science help us understand the possibilities of extraterrestrial  life? ­ How does biology help us understand the possibilities? Astronomy ­ Oldest science ­ Ptolemy made a diagram o Put the earth at the centre of the universe ­ The universe is not geocentric  o Copernicus told us this ­ There are many worlds, not just earth ­ They all follow the same physical rules as our own o Laws of physics remain constant Planetary Science ­ We live on a planet ­ In the past 2 decades we have discovered ~1000 more extrasolar plants: around  other stars o Exponential discovery rate o Rate at which planets are discovered doubles every couple years ­ What are these planets? How do they work? What sort of temperatures,  chemicals, air, do they have? ­ Are they habitable? If so, what sort of life could they sustain? Biology ­ If we are looking for life, need to understand life ­ How does it originate and survive? Is it rare or common? o Life exists in very extreme environments  ­ Physics is the same everywhere in the universe. Chemistry is too; is biology? ­ Would it follow the same path as on Earth? o Are humans the end goal of evolution? ­ Moon is actually dislodged material from the earth o Happened 4 billion years ago o Very first sign of life was 3.9 billion years ago o Tells you that life is a necessary event if there is a suitable environment for  it ­ Biology may be common in the universe o Evidence that organize molecules form easily and naturally o Evidence that life appeared early in the history of the Earth o Evidence that Earth life can survive under a wide range of conditions Places to Search ­ Where should we search for life in the universe? ­ Could aliens be searching for us? Searching the Solar System ­ Mercury o Too close to the sun; too cold or too hot depending on which side is facing  the sun ­ Venus o Hot almost throughout ­ Earth o Life sustaining ­ Mars o Perhaps in the past ­ Jupiter & Saturn are actually gas masses o Although some findings may have life sustaining parts ­ Uranus and Neptune o Also gas masses slightly smaller than above o Just too cold to have water in liquid form ­ Mars is the closest thing to possibility for life sustaining environment o In the past it was probably warmer and more liquid ­ Moons of Jupiter are possibly a good place but we have not landed there yet ­ Titan: Methane rains and forms lakes Searching among stars ­ Graph that measures radius and distance from the middle of the habitable zone o Shows where the discovered planets are o Most are so close to the sun that they would be too hot to be habitable ­ Radio telescope in West Virginia was used in 1996 to search for signals from  extraterrestrial civilizations o Could aliens be searching for us? o Baiss for Search for Extraterrestrial Intelligence (SETI) project The New Science of Astrobiology ­ How do we study the possibility of life beyond earth? o Study the conditions confucive to the origin and on­going existence of life o Look for such conditions on other planets in our solar system and around  other stars o Look for the actual occurrence of life elsewhere ­ Of all the planets, on 9 have been directly imaged; the rest were just inferred to  exist o Can tell atmospheric composition of the planet Weather on Other Worlds ­ Weather exists everywhere ­ Press release The Possibility of Life Beyond Earth ­ Is it reasonable to imagine life beyond Earth? ­ Where do we search? ­ How do we search? Chapter 3.4: Light and Matter: Reading Messages from the Cosmos  ­ Light is the only carrier of information that we have when studying other  planetary systems o Important to know what it can tell us about matter ­ How can we use light to read messages? ­ Spectrum of the sun o Black notches: tells the composition of the atmosphere of the sun Light in Everyday Life ­ How do we experience light? o The warmth of sunlight tells us that light is a form of energy o We can measure the flow of energy in light in units of watts: 1 watt = 1  joule’s  Joule: unit of energy  Watt: unit of power ­ Colours of light o Newton showed that white light is composed of all the colours of the  rainbow o Constituent colours of white light o When light gets reflected in water droplets it projects as a rainbow in the  sky  Water droplets are like small prisms  Solar ray gets refracted from a droplet which gets reflected on the  surface of the droplet and then gets refracted again  Angle of refraction is somewhat different for red light and violet  light which produces the rainbow How do light and matter interact? ­ Emission ­ Absorpt
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