tomron87/hebrew-wikipedia-sentences-corpus huggingface dataset:
תחום האסטרוביולוגיה משתמש בחתימות ביולוגיות כראיה בחיפוש אחר חיים מחוץ לכדור הארץ בעבר או בהווה.
חתימות ביולוגיות מצביעות על חלק מצורות החיים המוקדמות ביותר, ומסייעות במחקרים על מקור החיים על כדור הארץ, כמו גם על האפשרות של חיים על מאדים, נוגה, ומקומות אחרים ביקום.
קיימות עשרה סוגים של חתימות ביולוגיות:דפוסי איזוטופים: עדות איזוטופית או דפוסים איזוטופיים הדורשים תהליכים ביולוגיים להיווצרותם.
ראיות או תבניות איזוטופיות הדורשות תהליכים ביולוגיים.
תכונות כימיות הדורשות פעילות ביולוגית
חומרים אורגניים שנוצרו על ידי תהליכים ביולוגיים
מינרלים או ביומינרליים שהרכבם ו/או המורפולוגיה שלהם מצביעים על פעילות ביולוגית, כגון, ביומגנטיט
מבנים ומרקמים מיקרוסקופיים: מלט ביולוגי, מיקרוטקסטורות, מיקרו מאובנים וביופילמים שנוצרו בתהליכים ביולוגיים
מבנים ומרקמים פיזיקליים מאקרוסקופיים המצביעים על מערכות אקולוגיות מיקרוביאליות, ביופילמים.
כגון, סטרומטוליטים) או מאובנים של אורגניזמים גדולים יותר
שינויים בזמן של גזים אטמוספיריים, או מראה מקרוסקופי המעידים על נוכחות החיים
יכולת זיהוי מרחוק של תכונות החזרה בקנה מידה גדול, עקב היווצרות של פיגמנטים ביולוגיים.
גזים הנוצרים על ידי תהליכים מטבוליים ו/או מימיים, אשר עשויים להיות נוכחים בקנה מידה פלנטרי
חתימה טכנולוגית המעידה על ציוויליזציה מתקדמת מבחינה טכנולוגית.
הבדיקה האם חתימה ביולוגית פוטנציאלית ישימה, כרוכה בתהליך מסובך מיסודו.
מדענים חייבים לשקול כל הסבר חלופי אפשרי, לפני שהם מגיעים למסקנה שהתופעה מעידה על כך שהיא חתימה ביולוגית אמיתית.
שיקול כזה כרוך בחקירת הפרטים הקטנים שמייחדים את כוכבי הלכת והבחנה אם יש סטייה מהתהליכים הלא ביולוגיים הצפויים הקיימים בכוכב הלכת.
לגבי כוכב לכת שיש בו חיים, ההבדלים הללו יכולים להיות קטנים במיוחד או לא קיימים בכלל, דבר המוסיף לקשיים בגילוי חתימה ביולוגית.
קיימים שלושה קריטריונים שבהם חתימה ביולוגית פוטנציאלית חייבת לעמוד, כדי להיחשב לכדאית למחקר נוסף: מהימנות, שרידות ויכולת זיהוי.
חתימה ביולוגית חייבת להיות מסוגלת לגבור בהיתכנותה על כל התהליכים האחרים העשויים ליצור תכונות פיזיקליות, ספקטרליות וכימיות דומות.
כאשר חוקרים חתימה ביולוגית אפשרית, על המדענים לשקול היטב את כל המקורות האפשריים האחרים של החתימה הביולוגית הנחקרת.
ידוע כי צורות חיים רבות מחקות תגובות גיאוכימיות.
אחת התיאוריות על מקור החיים כרוכה במציאת מולקולות המפתחות את היכולת לזרז תגובות גיאוכימיות כדי לנצל את האנרגיה המשתחררת מהן.
אלו הם חלק מהמטבוליזמים המוקדמים ביותר המוכרים, כגון תהליך המתאנוגנזה.
המדענים עשויים לחפש חוסר שיווי משקל במחזור הגיאוכימי המעיד על תגובה שמתרחשת לעיתים קרובות יותר או פחות מן הצפי.
חוסר שיווי משקל זה עשוי להתפרש כהתוויה להוכחות תהליכי חיים.
חתימה ביולוגית חייבת להיות מסוגלת לשגשג די זמן כדי לאפשר צפייה בעזרת כלים שונים, כגון, טלסקופ או שאדם יוכל לזהותה.
תוצאה של תגובות מטבוליות באורגניזם ביולוגי היא ייצור .
בנוסף, המבנה של אורגניזם יכול להישמר כמאובן ואנו יודעים שחלק מהמאובנים על פני כדור הארץ הם בני עד 3.5 מיליארד שנים.
תוצרי לוואי אלה יכולים ליצור חתימות ביולוגיות מצוינות] מכיוון שהם מספקים ראיות ישירות להיווצרות חיים.
עם זאת, כדי להיות חתימה ביולוגית בת-קיימא, תוצר לוואי חייב להישאר שלם מעת היווצרו, כדי שמדענים יוכלו לגלותו.
חתימה ביולוגית חייבת להיות ניתנת לזיהוי בעזרת טכנולוגיות עכשוויות, כדי להיות רלוונטית בחקירה מדעית.
נראה שזו אמירה מובנת מאליה, אך ישנם תרחישים רבים שבהם חיים עשויים להיות נוכחים על כוכב לכת מבלתי שהם ניתנים לזיהוי בגלל מגבלות הנובעות ממגבלות הטכנולוגיות הנוכחיות של האדם.
חתימה ביולוגית חייבת להיות ניתנת לגילוי באמצעות הטכנולוגיות המודרניות ביותר, על מנת להיות רלוונטית במחקר מדעי.
נראה שזו אמירה מובנת מאליה, אולם ישנם תרחישים רבים בהם חיים עשויים להיות נוכחים על כוכב לכת, אך יישארו בלתי ניתנים לגילוי עקב מגבלות שנגרמו על ידי האדם, כגון, כושר גילוי.
לכל חתימה ביולוגית ייתכנו מנגנונים חיוביים כוזבים ייחודיים או תהליכים לא ביולוגיים שעלולים לחקות את התופעה של החתימה הביולוגית לכאורה.
דוגמה חשובה היא שימוש בחמצן כחתימה ביולוגית.
על פני כדור הארץ, רוב החיים סובבים סביב החמצן.
זהו תוצר לוואי של פוטוסינתזה שבהמשך משמש צורות חיים אחרות לנשימה.
חמצן ניתן לזיהוי בקלות גם לפי ספקטרום הבליעה של האור שמוחזר מכוכב הלכת, עם פסים מרובים על פני טווח אורכי גל רחב יחסית, ולכן הוא יוצר חתימה ביולוגית טובה מאוד.
עם זאת, מציאת חמצן כשלעצמה באטמוספירה של כוכב לכת אינה מספיקה כדי לאמת את קיומם של חיים על פניו, בגלל המנגנונים החיוביים-כוזבים הקשורים לחתימה ביולוגית זו.
למשל, חמצן יכול להצטבר באופן אביוטי באמצעות פוטוליזה, אם יש מעט גזים שאינם ניתנים לעיבוי או אם כוכב הלכת מאבד הרבה מים.
מציאה והבחנה של חתימה ביולוגית מהמנגנונים הפוטנציאליים החיוביים כוזבים שלה היא אחת המשימות המסובכות ביותר של בדיקת כדאיות החקירה מכיוון שהיא זקוקה לכושר התובנה האנושית מיומנת ואובייקטיבית..
בניגוד לתוצאות חיוביות כוזבות, חתימות ביולוגיות שליליות כוזבות מתעוררות כאשר חיים עשויים להיות נוכחים על כוכב אחר, אך תהליכים מסוימים בכוכב זה הופכים את החתימות הביולוגיות הפוטנציאליות לבלתי ניתנות לזיהוי.
זוהי בעיה מתמשכת ותחום מחקר עתידי לטלסקופים עתידיים שיהיו מסוגלים לצפות באטמוספירות אקסופלנטריות..
ישנן דרכים רבות שבהן בני אדם עשויים להגביל את כדאיות המחקר של חתימה ביולוגית פוטנציאלית.
הרזולוציה של טלסקופ הופכת חשובה כאשר לשלילת מנגנונים חיוביים-כוזבים מסוימים, ולטלסקופים נוכחיים רבים אין את היכולות לצפות ברזולוציה הדרושה כדי לחקור חלק מהם.
חשוב לזכור כי מכשירים וטלסקופים משמשים בשיתופי פעולה ענקיים מדענים בעלי התמחויות שונות.
לכן, אמצעים חדשים אלה נושאים מגוון מכשירים המהווים פשרה בין צורכיהם השונים של המדענים.
כדי שמדען בעל התמחות מסוימת יוכל לזהות משהו שאינו קשור לחתימות ביולוגיות, ייתכן שתוקרב היכולת של מכשיר לאתר חתימות ביולוגיות.
התיעוד העתיק על פני כדור הארץ מאפשר לראות אילו חתימות גיאוכימיות נוצרות על ידי חיים מיקרוביאליים וכיצד חתימות אלו נשמרות לאורך זמן גאולוגי.
כמה דיסציפלינות קשורות כמו גאוכימיה, גאוביולוגיה ו משתמשות תדיר בחתימות ביולוגיות כדי לקבוע אם אורגניזמים חיים נמצאים או היו נוכחים בדגימה.
חתימות ביולוגיות אלה כוללות: (א) מיקרו מאובנים וסטרומטוליטים ; (ב) מבנים מולקולריים () והרכבים איזוטופיים של פחמן, חנקן ומימן בחומר אורגני; (ג) הרבה יחסי איזוטופ גופרית וחמצן במינרלים; וכן (ד) יחסי שפע והרכבים איזוטופיים של מתכות רגישות לתהליכי חמצון-חיזור (למשל Fe, Mo, Cr ויסודות אדמה נדירים).
לדוגמה, חומצות השומן המסוימות הנמדדות בדגימה יכולות להצביע על סוגי החיידקים והארכאונים החיים בסביבה זו.
דוגמה נוספת היא כהלים שומניים ארוכי שרשרת עם יותר מ-23 אטומים המיוצרים על ידי חיידקים פלנקטוניים.
בהקשר זה גיאוכימאים מעדיפים לעיתים קרובות את המונח .
דוגמה נוספת היא נוכחות של ליפידים בעלי שרשרת ישרה בצורת אלקנים, כוהל וחומצות שומן עם 20 - 36 אטומי פחמן בקרקעות או משקעים.
מרבצי כבול מצביעים למקורם מ של צמחים גבוהים יותר.
תהליכי חיים עשויים לייצר מגוון של חתימות ביולוגיות כגון חומצות גרעין, שומנים, חלבונים, חומצות אמינו, פצלי שמן ותכונות מורפולוגיות שונות הניתנות לזיהוי בסלעים ובמשקעים.לעיתים קרובות חיידקים מקיימים אינטראקציה עם תהליכים גיאוכימיים, ומשאירים מאפיינים ברשומת הסלע המעידים על חתימות ביולוגיות.
לדוגמה, נקבוביות בגודל מיקרומטר של חיידקים בסלעי קרבונט דומות לתכלילים תחת אור משודר, אך יש להן גדלים, צורות ודפוסים שונים (מתפתלים או דנדריטים) והן מופצות באופן שונה מתכלילים נפוצים של נוזלים.
חתימה ביולוגית פוטנציאלית היא תופעה שאולי נוצרה על ידי החיים, אך ייתכן שגם לה מקורות אביוטיים חלופיים אפשריים.
חתימה ביולוגית אפשרית נוספת יכולה להיות מורפולוגיה שכן הצורה והגודל של עצמים מסוימים עשויים להצביע על נוכחותם של חיים בעבר או בהווה.
לדוגמה, גבישי מגנטיט מיקרוסקופיים במטאוריט מאדים ALH84001 הם אחת החתימות הארוכות ביותר השנויות במחלוקת בין כמה חתימות ביולוגיות פוטנציאליות באותה דגימה.
הביומינרל האפשרי שנחקר במטאוריט ALH84001 של מאדים כולל מאובנים מיקרוביאליים משוערים, מבנים זעירים דמויי סלע שצורתם הייתה חתימה ביולוגית פוטנציאלית מכיוון שהיא דומה לחיידקים ידועים.
רוב המדענים הגיעו בסופו של דבר למסקנה שאלו היו הרבה יותר קטנים מכדי להיות תאים מאובנים.
קונצנזוס שעלה מהדיונים הללו, וכעת נחשב לדרישה קריטית, הוא הדרישה לקווי ראיות נוספים בנוסף לכל הנתונים המורפולוגיים התומכים בטענות יוצאות דופן שכאלו.
נכון לעכשיו, הקונצנזוס המדעי הוא ש"מורפולוגיה לבדה לא יכולה לשמש באופן חד משמעי ככלי לזיהוי חיים פרימיטיביים".
הפרשנות של מורפולוגיה ידועה לשמצה כסובייקטיבית, והשימוש בה לבדה הובילה לשגיאות פרשנות רבות.
שום תרכובת אחת לא תוכיח לבדה שהחיים היו קיימים פעם אלא יהיו אלו דפוסים ייחודיים הקיימים באותן התרכובות האורגניות המציגות תהליך של ברירה.
לדוגמה, שומני הממברנה שהושארו מאחור על ידי תאים מפורקים יהיו מרוכזים, גודלם יהיה בטווח מוגבל ויהיה להם מספר זוגי של פחמנים.
באופן דומה, החיים משתמשים רק בחומצות אמינו שמאליות.
עם זאת, חתימות ביולוגיות לא חייבות להיות כימיות, אלא גם מגנטיות.
חתימות ביולוגיות כימיות כוללות תרכובות אורגניות מורכבות המכילות מפחמן, מימן ויסודות אחרים כגון חמצן, חנקן וגופרית, המצויים בשמנים גולמיים, אספלט, ב של נפט ובסופו של דבר מהווים פישוט של המבנה המולקולרי של מולקולות אב אורגניות שנמצאות בכל היצורים החיים.
הן מולקולות מורכבות המבוססות על פחמן שמקורן באורגניזמים חיים מהעבר.
כל סמן ביולוגי הוא די ייחודי בהשוואה לעמיתיו, כפי שהזמן הנדרש להפיכת החומר האורגני לנפט גולמי הוא אופייני.
לרוב הסמנים הביולוגיים יש בדרך כלל מסה מולקולרית גבוהה.
כמה דוגמאות לסמנים ביולוגיים המצויים בנפט הם האלקאנים ו, הטריטרפנים ו, ופורפירין.
סמנים ביולוגיים כאלה של נפט מיוצרים באמצעות סינתזה כימית תוך שימוש בתרכובות ביוכימיות כמרכיביהם העיקריים.
לדוגמה, טריטרפנים מופקים מתרכובות ביוכימיות שנמצאות על צמחים בעלי פרחים יבשתיים.
השפע של סמנים ביולוגיים של נפט בכמויות קטנות במאגר או ב שלו מחייבים להשתמש בגישות רגישות ודיפרנציאליות כדי לנתח את נוכחותן של אותן תרכובות.
עם הטכניקות המשמשות בדרך כלל לכך נמנות וספקטרומטריית מסה.
סמנים ביולוגיים של נפט חשובים מאוד בבדיקת נפט מכיוון שהם מסייעים לסמן את שטחי השקיעה של המשקעים ולקבוע את התכונות הגאולוגיות של השמנים.
לדוגמה, הם מספקים פרטים נוספים לגבי בשלותם וחומר המקור.
בנוסף לכך הם יכולים להיות גם פרמטרים טובים של גיל, ולכן הם מכונים מבחינה טכנית "מאובנים כימיים".
היחס בין פריסטן לפיטן (pr:ph) הוא הגורם הגיאוכימי המאפשר לסמנים ביולוגיים של נפט להיות סממנים מוצלחים של סביבות השקיעה שלהם.
גאולוגים וגיאוכימאים משתמשים בעקבות סמנים ביולוגיים שנמצאים בשמנים גולמיים וב הקשור אליהם כדי לפענח את המקור הסטרטיגרפי ודפוסי הנדידה של מרבצי נפט הקיימים היום.
הפיזור של מולקולות סמן ביולוגי הוא גם די ייחודי עבור כל סוג של נפט ומקורו; לפיכך, הם מציגים טביעות אצבע ייחודיות.
גורם נוסף שהופך סמנים ביולוגיים לנפט למועדפים יותר מאשר אחרים הוא שיש להם עמידות גבוהה לבליה וקורוזיה סביבתיים.
סמנים ביולוגיים כאלה הם בעלי יתרון רב ומשמשים לעיתים קרובות לאיתור דליפת נפט בנתיבי המים העיקריים.
ניתן להשתמש בהם גם לזיהוי זיהום בשמני סיכה.
עם זאת, ניתוח סמנים ביולוגיים של חיתוכי סלע לא מטופלים עלולים להניב תוצאות מטעות בגלל מזיהום פחמימני פוטנציאלי והתכלות בדגימות הסלע.
לתכונות האטמוספיריות של כוכבי לכת חוץ-שמשיים יש חשיבות מיוחדת, שכן האטמוספירות מספקות את האפשרויות הסבירות ביותר לחיים מחוץ למערכת השמש לעתיד הקרוב, כולל אינדיקטורים לסביבה הראויים לבתי גידול וחתימות ביולוגיות.
במשך מיליארדי שנים, תהליכי החיים על כוכב לכת יביאו לתערובת של כימיקלים שלא דומה לשום דבר שיכול להיווצר בשיווי משקל כימי רגיל.לדוגמה, כמויות גדולות של חמצן וכמויות קטנות של מתאן נוצרות על ידי החיים על כדור הארץ.
צבע של כוכב הלכת - או ספקטרום ההחזר - יכול לשמש גם כחתימה ביולוגית בשל ההשפעה של פיגמנטים שמקורם ביולוגי ייחודי, כגון פיגמנטים של צורות חיים ופוטוסינתטיות.
מדענים משתמשים בכדור הארץ כדוגמה לכך כאשר מסתכלים עליו מרחוק (ראה נקודה כחולה חיוורת) כהשוואה לעולמות שנצפו מחוץ למערכת השמש שלנו.
קרינה אולטרה-סגולה על צורות חיים יכולה גם להשרות ביופלואורסצנטיה באורכי גל נראים לעין שיוכלו להתגלות בעזרת הדור החדש של מצפי החלל בפיתוח.
כמה מדענים דיווחו על שיטות לגילוי מימן ומתאן באטמוספירות מחוץ לכדור הארץ.
יש לפרש אינדיקטורים לאפשרות בתי גידול לאורגניזמים וחתימות ביולוגיות בהקשר פלנטרי וסביבתי.
לדוגמה, הנוכחות של חמצן ומתאן יחדיו יכולה להעיד על סוג של חוסר שיווי משקל תרמוכימי קיצוני שנוצר על ידי החיים.
שניים מתוך 14,000 החתימות הביולוגיות המוצעות המובילות הן וכלורומתאן (CH3Cl) (בשנת 2023 גילה טלסקופ החלל ג'יימס וב, ששוגר ב-2021, כי באטמוספירה של K2-18b יש הימצאות של מולקולות .יחד עם זאת אין זה עדיין סימן לחיים כי המדידות של חומר זה מאוד עדינה ועל כן נדרשות תצפיות נוספות כדי להגיע למסקנות).
ביולוגית חלופית שלא מבוססת על חמצן היא השילוב של מתאן ופחמן דו-חמצני.
זיהוי פוספין באטמוספירה של נוגה נחקר כחתימה ביולוגית אפשרית.
חוסר שיווי משקל בשפע של מיני גז באטמוספירה יכול להתפרש כחתימה ביולוגית.
החיים שינו מאוד את האטמוספירה על פני כדור הארץ באופן שלא סביר שתהליכים אחרים לא ביולוגיים היו עושים זאת.
לכן, יציאה משיווי משקל היא עדות לחתימה ביולוגית.למשל, ריבוי המתאן באטמוספירה של כדור הארץ הוא בסדרי גודל מעל ערך שיווי המשקל בשל שטף המתאן התמידי שהחיים על פני השטח פולטים.
בתלות בכוכב המארח, חוסר שיווי משקל בשפע המתאן בכוכב לכת אחר עשוי להצביע על חתימה ביולוגית.
מכיוון שצורת החיים היחידה הידועה לנו היא זו שעל פני כדור הארץ, החיפוש אחר חתימות ביולוגיות מושפע מאוד מהמוצרים שהחיים מייצרים על כדור הארץ.
עם זאת, חיים שונים מהחיים על פני כדור הארץ עשויים עדיין לייצר חתימות ביולוגיות הניתנות לזיהוי על ידי בני אדם, למרות ששום דבר אינו ידוע על הביולוגיה הספציפית שלהם.
צורה זו של ביולוגית נקראת "חתימה ביולוגית אגנוסטית" מכיוון שהיא בלתי תלויה בצורת החיים המייצרת אותה.
יש הסכמה רחבה שכל חיים - לא משנה כמה הם שונים מהחיים על כדור הארץ - זקוקים למקור אנרגיה כדי לשגשג.
זה חייב להיות כרוך באי שיווי משקל כימי כלשהו, שניתן לנצל למטבוליזם.
תהליכים גאולוגיים אינם תלויים בחיים, ואם מדענים יכולים לאפיין את הגאולוגיה על כוכב לכת אחר מספיק טוב, אז הם יכולים להסיק מזה מה צריך להיות שיווי המשקל הגאולוגי המסוים עבור אותו כוכב לכת וסטייה משיווי משקל גאולוגי זה יכולה להתפרש כעדות לחתימה ביולוגית אגנוסטית.
כפי שזיהוי ביולוגית יהיה תגלית משמעותית על כוכב לכת, כך מציאת עדויות לכך שחיים אינם נוכחים תהיה אף היא תגלית חשובה על כוכב לכת.
החיים מסתמכים על חוסר איזון בחמצון-חיזור כדי להפוך המשאבים הזמינים לאנרגיה דרך חילוף חומרים.
העדות לכך ששום דבר על פני פלנטה אינו מנצל את "ארוחת חינם" הזמינה עקב חוסר איזון חיזור שנצפה נקרא אנטי-חתימות ביולוגיות.
היא חתימה ביולוגית גנרית מוצעת.
בנר ודניאל האטר הציעו שכדי שביופולימר גנטי ליניארי המומס במים, כמו DNA, יעבור אבולוציה דרוויניסטית בכל מקום ביקום, הוא חייב להיות , כלומר פולימר המכיל מטעני יוניים מחזוריים.
בנר ואחרים הציעו שיטות לריכוז וניתוח הביופולימרים הפוליאלקטרוליטיים הגנטיים הללו על מאדים, אנקלדוס, ואירופה.
הנוכחות של מתאן ב היא תחום של מחקר מתמשך ונושא שנוי במחלוקת.
בגלל נטייתו של המתאן להיהרס באטמוספירה על ידי פוטוכימיה, נוכחות של עודף מתאן על כוכב לכת יכולה להצביע על מקור פעיל למתאן.
מכיוון שהחיים הם המקור החזק ביותר של מתאן על פני כדור הארץ, חוסר שיווי משקל בכמות המתאן על כוכב לכת אחר יכולה להצביע על חתימה ביולוגית בת קיימא.
מאז 2004, היו מספר גילויים של מתאן באטמוספירה של מאדים על ידי מגוון מכשירים על סיפונם של מקפות, מסלולים ורכבים שהונחתו על פני מאדים וכן טלסקופים על כדור הארץ.
משימות אלו דיווחו על ערכי רקע שנעה בין 0.24 ל-0.65 חלקים למיליארד בנפח (p.p.b.v.) ועד ל-p.p.b.v.
עם זאת, מדידות אחרונות באמצעות מכשירי ACS ו-NOMAD על סיפון מקפת שיירי הגז אקסו מארס לא הצליחו לזהות מתאן כלשהו בטווח של קווי רוחב וקווי אורך בשני חצי הכדור של מאדים.
מכשירים רגישים מאוד אלו הצליחו לקבוע גבול עליון לכמות המתאן הכולל ב-0.05 p.p.b.v.
אי זיהוי זה מהווה סתירה גדולה למה שנצפה בעבר עם מכשירים פחות רגישים והוא יישאר נימוק חזק בוויכוח המתמשך על נוכחות מתאן באטמוספירה של מאדים.
יתר על כן, מודלים פוטוכימיים נוכחיים אינם יכולים להסביר את נוכחותו של מתאן באטמוספירה של מאדים ואת השתנות המהירה שלו במרחב ובזמן.
עדיין לא ניתן להסביר הן את הופעתו המהירה והן את היעלמותו.
כדי לשלול מקור ביוגני למתאן, יהיה צורך בבדיקה עתידית או נחיתה המארח ספקטרומטר מסה, שכן הפרופורציות בין האיזוטופיות של פחמן-12 ופחמן-14 במתאן יכולות להבחין בין מקור ביוגני ללא-ביוגני, בדומה לשימוש בתקן δ13C לזיהוי מתאן ביוגני על פני כדור הארץ.[87]
האטמוספירה של מאדים מכילה שפע גבוה של CO ו-H 2 המיוצרים באופן פוטוכימי, שהם מולקולות מחזרות.
למעט עניין זה, האטמוספירה של מאדים מחמצנת ברובה, מה שמוביל למקור של אנרגיה לא מנוצלת שהחיים יכולים לנצל אם היו משתמשים בחילוף חומרים התואם לאחת מהמולקולות המחזרות הללו או את שתיהן.
מכיוון שניתן לצפות במולקולות אלו, מדענים רואים בכך ראיה לאנטי חתימת ביולוגית.
ולכן כטיעון נגד חיים על מאדים.
חקירה אסטרוביולוגית מבוססת על ההנחה שחתימות ביולוגיות שייתקלו בהן בחלל ברות לזיהוי כחיים מחוץ לכדור הארץ.
דוגמאות אפשריות לחתימה ביולוגית הן מולקולות או מבנים אורגניים מורכבים שהיווצרותם כמעט בלתי אפשרית בהיעדר חיים:
דפוסי איזוטופים ביוגניים במינרלים ובתרכובות אורגניות
משימות ויקינג למאדים בשנות ה-70 ערכו ניסויים ראשונים שנועדו במפורש לחפש חתימות ביולוגיות על כוכב לכת אחר.
כל אחת משתי הנחתות ויקינג ביצעה שלושה ניסויים לזיהוי חיים שחיפשו סימנים לחילוף חומרים; עם זאת, הוכרזו כדו-משמעיות.
רובר קיוריוסיטי (Curiosity) ממשימת המעבדה לחקר המאדים (MSL) מעריך כעת את יכולת ה הפוטנציאלית בעבר ובהווה של סביבת מאדים ומנסה לזהות חתימות ביולוגיות על פני מאדים.
החתימות הביולוגיות שאוסף המכשירים של MSL מסוגל לזהות הן מורפולוגיות של אורגניזם (תאים, מאובני גוף, יציקות), ביופילמים (כולל ), מולקולות אורגניות אבחנתיות, חתימות איזוטופיות, עדויות לביומינרליזציה ושינוי ביולוגי, דפוסים מרחביים בכימיה וגזים ביוגניים.
קיוריוסיטי מכוון למחשופים כדי למקסם את ההסתברות לגילוי חומר אורגני 'מאובן' שנשמר במשקעים.
רובר Mars 2020, שהושק בשנת 2020, נועד לחקור סביבה עתיקה רלוונטית מבחינה אסטרוביולוגית על מאדים, לחקור את ה וההיסטוריה של פני השטח שלה, כולל הערכת יכולת שלו בעבר, אפשרות החיים הקודמים על מאדים ופוטנציאל השימור של חתימות ביולוגיות בתוך חומרים גאולוגיים נגישים.
בנוסף, הוא יאחסן את הדגימות המעניינות ביותר לצורך הובלה עתידית אפשרית לכדור הארץ.
קונספט הנחתת/כלי טיס ה- של נאס"א המוצע לשיגור בשנת 2025 ונועד לחפש ראיות לביו-חתימות על פני השטח והאטמוספירה העשירים בחומרים אורגניים של טיטאן, כמו גם לחקור את המרק הקדמון הפרה-ביוטי האפשרי שלו.
טיטאן הוא הירח הגדול ביותר של שבתאי והדעה הרווחת היא שיש לו אוקיינוס תת-קרקעי גדול המורכב תִּמְלַחַת.
בנוסף, מדענים מאמינים שבטיטאן עשויים להיות התנאים הדרושים לקידום כימיה פרה-ביוטית, מה שהופך אותו למועמד ראשי לגילוי חתימה ביולוגית.
הגשושית אירופה קליפר של נאס"א תוכננה כמשימת לירח הגלילי הקטן ביותר של צדק, אירופה.
היא אמורה לצאת לדרך באוקטובר 2024, ולחקור את הפוטנציאל ל באירופה.
אירופה היא אחת המועמדות הטובות ביותר לגילוי חתימה ביולוגית במערכת השמש בגלל הקונצנזוס המדעי שחש בה אוקיינוס תת-קרקעי המכיל מים בנפח שהוא פי שניים עד שלושה מנפח המים על פני כדור הארץ.
הראיות לאוקיינוס התת-קרקעי הזה כוללות:
וויאג'ר 1 (1979): צילומי תקריב ראשונים של אירופה צולמו.
מדענים משערים שאוקיינוס תת-קרקעי עלול ליצור סימנים דמויי טקטוניים על פני השטח.
גלילאו (1997): המגנומטר על גבי הגשושית הזו זיהה שינוי עדין בשדה המגנטי ליד אירופה.
זה התפרש מאוחר יותר כהפרעה בשדה המגנטי הצפוי עקב השראת הזרם בשכבה מוליכה על אירופה.
ההרכב של שכבת מוליכה זו עולה בקנה אחד עם אוקיינוס תת-קרקעי מלוח.
טלסקופ החלל האבל (2012): צולמה תמונה של אירופה שהראתה עדויות לפלומה של אדי מים שיורדת מעל פני השטח.
הגשושית אירופה קליפר תישא מכשירים שיעזרו לאשר את קיומו והרכבם של אוקיינוס תת-קרקעי ושכבת קרח עבה מעליו.
בנוסף, הוא ימפה את פני השטח כדי לחקור מאפיינים שעשויים להצביע על פעילות טקטונית הנגרמת על ידי האוקיינוס התת-קרקעי.
למרות שאין תוכניות מוגדרות לחפש חתימות ביולוגיות על הירח השישי בגודלו של שבתאי, אנקלדוס, הסיכויים לגילוי חתימה ביולוגיות שם מרגשים מספיק כדי להצדיק כמה מושגי משימה שעשויה להיות ממומנת בעתיד.
בדומה לירח של צדק אירופה, ישנן עדויות רבות לכך שקיים אוקיינוס תת-קרקעי גם באנקלדוס.
פלומות של אדי מים נצפו לראשונה בשנת 2005 על ידי משימת קאסיני ובהמשך נקבעו כמכילות מלח וכן תרכובות אורגניות.
בשנת 2014, הוצגו עדויות נוספות באמצעות מדידות גרבימטריות על אנקלדוס שהובילו למסקנה שיש למעשה מאגר גדול של מים מתחת למשטח הקפוא.
במושגי הקונספט של המשימה נמנים:
חותמות חיים ויכולת חיים של אנקלדוס
מנתח כימיה אורגנית של Enceladus
סייר אנקלדוס וטיטאן (E 2 T)
מסע אל אנקלדוס וטיטאן (JET)
חקירת חיים עבור אנקלדוס (LIFE)
בדיקת יכולת תמיכה בחיים של האוקיינוס של אנקלדוס
לכל משימות הקונספט הללו יש מטרות מדעיות דומות: להעריך את יכולת התמיכה בחיים של אנקלדוס ולחפש חתימות ביולוגיות, בהתאם למפה האסטרטגית לחקר עולם האוקיינוס של אנקלדוס.
כרגע לא ניתן לשלוח בני אדם או אפילו גשושיות לחפש חתימות ביולוגיות מחוץ למערכת השמש.
הדרך היחידה לכך היא על ידי תצפית על כוכבי הלכת עם טלסקופים.
לא היו גילויים סבירים או מאוששים ביולוגיים מחוץ למערכת השמש.
למרות זאת, זהו תחום מחקר שצומח במהירות בשל הסיכויים שטמונים בדור הבא של הטלסקופים.
טלסקופ החלל ג'יימס ווב, ששוגר בדצמבר 2021, יהיה השלב הבא המבטיח בחיפוש אחר חתימות ביולוגיות.
למרות שטווח אורכי הגל והרזולוציה שלו לא יהיו תואמים לכמה מרצועות בספקטרום הגז שהן חשובות כתואמות חתימות הביולוגיות (כמו חמצן), הוא עדיין יוכל לזהות כמה עדויות למנגנונים לתופעות חיובי כוזב של חמצן.
הדור החדש של טלסקופים קרקעיים בגודל 30 מטר (טלסקופ 30 מטר והטלסקופ הגדול במיוחד) יהיו בעלי יכולת לקלוט ספקטרום ברזולוציה גבוהה של אטמוספירות כוכבי לכת במגוון אורכי גל.
טלסקופים אלה יהיו מסוגלים להבחין בין כמה מהמנגנונים הקשים יותר של חיובי כוזב, כגון הצטברות אביוטי של חמצן באמצעות פוטוליזה.
בנוסף, שטח האיסוף הגדול שלהם יאפשר רזולוציה זוויתית גבוהה, מה שהופך את אפשרויות הצפייה הישירה למעשיות יותר.
חתימה טכנולוגית או סמן טכנולוגי (Technosignature) הם כל תכונה או אפקט שניתנים למדידה המספקים הוכחות מדעיות לקיום טכנולוגיה בעבר או בהווה.
חתימות טכנולוגיות הן אנלוגיות לחתימות ביולוגיות המוכיחות נוכחות של חיים, בין אם אינטליגנטים ובין אם לאו.
שידורי רדיו ממקור מלאכותי מוכח נכללים בדרך כלל בהגדרה אך יש מעטים המסתייגים מכך.
נושא החתימה טכנולוגית חשוב עד כדי כך שג'יל טרטר הציעה לשנות את השם של החיפוש אחר אינטליגנציה מחוץ לכדור הארץ (SETI) ל-"החיפוש אחר חתימות טכנולוגיות".
סוגים שונים של חתימה טכנולוגית, כגון דליפת קרינה מהתקני כמו:
יהיו ברי זיהוי באמצעות .
כמה דוגמאות לחתימות טכנולוגיות מתוארות בספרו של פול דייוויס מ-2010 The Eerie Silence, למרות שהמונחים "חתימות טכנולוגיות" ו"סמנים טכנולוגיים" אינם מופיעים בו.
כדור דייסון, שיבנה על ידי יצורים בעלי תבונה השוכנים בסמיכות לכוכב דמוי שמש, יגרום לעלייה בהיקף הקרינה האינפרא-אדומה באור של כוכב כזה שתוכל להוות חתימה טכנולוגית של ציוויליזציה חוצנית.
זאת הסיבה שבגללה בחר פרימן דייסון את הכותרת "חיפוש אחר מקורות מלאכותיים של קרינה אינפרה אדומה מכוכבים" למאמרו משנת 1960 בנושא.
פרויקט סט"י אימץ הנחות אלו בחיפושיו אחר ספקטרום מסוג "אינפרה אדום כבד" בכוכבים דמויי שמש.
מאז 2005, מעבדת פרמילאב ערכה סקר מתמשך עבור ספקטרומים (ספקטרה) כאלה, תוך ניתוח נתונים מהלוויין האסטרונומי האינפרה-אדום.
זיהוי אחד ממקורות האינפרה-אדום הרבים בחלל ככדור דייסון ידרוש טכניקות משופרות להבחנה בין כדור דייסון למקורות טבעיים.
מעבדת פרמילאב גילתה 17 מועמדים "דו-משמעיים", מתוכם ארבעה כונו "משעשעים אך עדיין מפוקפקים".
חיפושים אחרים גם הגיעו לכמה מועמדים שנותרו ללא אישוש.
באוקטובר 2012, האסטרונום , אחד מחלוצי החיפוש אחר כוכבי לכת חוץ-שמשיים, החל לסרוק נתונים של טלסקופ קפלר כדי לזהות סימנים אפשריים של כדורי דייסון.
מנועים כוכביים מסוג שקדוב ישמשו בידי ציוויליזציות מתקדמות בעלות אמצעי לשינוי את המסלול הכבידתי של כוכבים.
סיבות אפשריות לשינוי כזה הן מניעת סכנות שונות לחיים כמו עננים מולקולריים קרים או פגיעות שביט.
אחת השיטות לגילוי פלנטות מחוץ למערכת השמש היא , דהיינו אם אנו צופים בירידה מחזורית קטנה בבהירות של כוכב (כמו כתם קטן שנע על פני הכוכב) ניתן להסיק אולי על קיום כוכב לכת שבמעברו חוצה את קו הראיה שלנו אל כוכב האם של אותה פלנטה.
באופן דומה ניתן יהיה לגלות מנועי שקדוב אך בניגוד לכוכבי לכת, הם יראו כאילו הכתם נעצר בפתאומיות על פני השטח של כוכב האם במקום לחצות אותו לחלוטין.
בכך ייחשף המקור הטכנולוגי של התופעה.
עדויות לכריית אסטרואידים ממוקדת מחוץ למערכת השמש, עשויות גם הן לחשוף .
קיפינג ואלכס טיצ'י טוענים שתרבויות מתקדמות יכולות .
מאפיינים אחרים המוצעים כחתימות טכנולוגיות פוטנציאליות כוללים מחזורי מסלול מוזרים כגון סידור כוכבי לכת בתבניות של מספרים ראשוניים.
שינויים מסוימים בפעילות העטרה של כוכבים והכרומוספרה שלהם ניתנים אף הם לזיהוי כחתימות טכנולוגיות.
תרבויות מחוץ לכדור הארץ עשויות להשתמש בכוכבי לכת תועים לתחבורה בין - כוכבית בעזרת מספר חתימות טכנולוגיות אפשריות.
קיים מחקר המצביע על כך שאם חוצנים (ETs) קיימים, ייתכן שהם בנו רשתות תקשורת ויש להם חלליות לא-מאוישות במערכת השמש שהתקשורת שלהן ניתנת לזיהוי.
מחקרים של ג'ון גרץ מצביעים על כך שגישושיות יכולות לעבור בקרבת מערכת שמש לצורך גישוש על מנת לגלות מערכות שמש בהתהוות.
לעומתן גישושיות קבועות במערכת שמש יכולות להשתמש בסימנים ותנאים כמו זיהוי חתימות ביולוגיות כדי לגלות היווצרות חיים או חתימה טכנולוגית לזיהוי חיים תבוניים במערכת שמש.
בשני המקרים האלה הגישושיות צריכות להתקשר לבסיס הבית שלהם כדי לדווח על כך וזו ההזדמנות לזהות את השידור שלהן כחתימה טכנולוגית.
כך גם אפשר לאתר גשושיות חוצניות במערכת השמש שלנו.
לפי גרץ החיפוש אחר אותות בין-כוכביים מכוונות עשוי להיות חסר תועלת משום זה רשתות בין-כוכביות שנוצרות על ידי חוצנים אינטליגנטיים מבוססות בסבירות גבוהה על צמתי תקשורת במרחקים קצרים משנת אור בין כוכבים שכנים.
רשת כזאת תכיל אולי גם פולסרים כמשואות או צמתים שהאלומות שלהם מאופננות במנגנונים שניתן לאתר אותם.
יתרה מזאת, יש מחקר המצביע על כך שחיפושי פרויקט SETI קודמים לא היו מזהים משואות אלקטרומגנטיות חסכוניות של חוצנים המשתמשים במשאבי אנרגיה מוגבלים.
פעילות אנושית רבה נצפית מהחלל באמצעות אורות מלאכותיים שמקורם בערים, תעשיות ורשתות תחבורה על כדור הארץ.
לכן אסטרונומים שונים, כולל אבי לייב מה ואדווין ל.
טרנר מאוניברסיטת פרינסטון העלו הצעה שבדומה לכך אפשר לזהות אורות מלאכותיים בכוכבי לכת שמחוץ למערכת השמש שלנו.
גישה כזו מניחה ש שציוויליזציה כזאת מייצרת בדרך כזאת תהיה מרוכזת יחסית ולכן ניתנת לזיהוי אותה בקלות.
בנוסף יש להבחין בין אור וחום מלאכותיים שיתגלו בכוכב לכת לבין אור וחום ממקורות טבעיים כדי להסיק סופית את קיומם של חיים תבוניים שם.
לדוגמה, ניסוי ה"שיש השחור של נאס"א משנת 2012" הראה שמקורות אור וחום יציבים משמעותיים על פני כדור הארץ, כמו שריפות כרוניות במערב אוסטרליה, מקורם באזורים לא מיושבים המתרחשות באופן טבעי.
שהקוֹנספּט שלו מפותח ב-NASA יהיה מסוגל לזהות אורות עיר היפותטית בעוצמה פי 12 מאלו של על כדור הארץ ב-פרוקסימה קנטאורי b (כוכב הלכת הקרוב ביותר למערכת השמש) תוך 300 שעות.
ניתוח של אטמוספירות פלנטריות, כפי שנעשה כבר בגופים שונים במערכת השמש ובאופן ראשוני במספר כוכבי לכת מחוץ למערכת השמש שלנו מסוג צדק חם, יוכל לגלות כימיקלים המיוצרים על ידי תרבויות טכנולוגיות.
לדוגמה, פליטות אטמוספיריות משימוש בטכנולוגיה אנושית על פני כדור הארץ הכוללות חנקן דו-חמצני ו ניתנות לזיהוי מהחלל.
זיהום אוויר מלאכותי עשוי אפוא להיות בר זיהוי בכוכבי לכת מחוץ למערכת השמש באמצעות "SETI אטמוספירי" בעזרת טכנולוגיה טלסקופית הקרובה לזו של המאה ה-21. חתימות טכנולוגיות כאלה יכולות להיות לאו-דווקא של כימיקל ספציפי אחד אלא גם של תערובת כימיקלים המצויים באטמוספירות.
גם כאן קיימת אפשרות של זיהוי שגוי; לדוגמה, ב יש חתימות ברות זיהוי של כימיקלים מורכבים הדומים למזהמים תעשייתיים על פני כדור הארץ ולמרות זאת אינם תוצר לוואי של הציוויליזציה.
כמה מדעני SETI העלו אפשרות חיפוש אחר אטמוספירות מלאכותיות שנוצרו בהארצה (הנדסה פלנטרית) כדי לייצר סביבות ראויות להתיישבות חוצנים.
יכולות להיות ברות זיהוי ממרחק של מאות עד אלפי שנות אור באמצעות צורות שונות של קרינה, כגון הפוטונים הנפלטים מ(סוג מוצע של טיל המשתמש באנטי-חומר כמקור הכוח שלו) או מאינטראקציה של המפרש המגנטי שלו עם המדיום הבין-כוכבי.
ניתן יהיה להבחין בקלות בין אות שכזה לבין אות טבעי ובכך לבסס היטב את קיומם של חיים תבוניים מחוץ לכדור הארץ, אם יתגלה אות כזה.
בנוסף, קטנות בתוך מערכת השמש שלנו יכולות להיות מזוהות באמצעות סריקות אופטיות או רדיו.
או רשתות התקשורת שלהן יהיו ניתנות לזיהוי פוטנציאלית בתוך מערכת השמש שלנו או במערכות כוכבים סמוכות, אם הן נעות שם.
טכנולוגיות כאלה או העקבות שלהן יכולות להיות מצויות במסלול כדור הארץ, על הירח או על כדור הארץ עצמו.
טכנולוגיה פחות מתקדמת, וקרובה יותר לרמה הטכנולוגית הנוכחית של האנושות, היא טכנולוגית חגורות קלארק של כוכבי לכת חוץ שמשיים
שהועלתה על ידי האסטרופיזיקאי הקטור סוקאס-נבארו ממכון האסטרופיזיקה של האיים הקנריים.
החגורה ההיפותטית הזו מורכבת על ידי כל הלוויינים המלאכותיים במסלולים גאוסטציונרי/ סביב כוכב לכת חוץ שמשי.
מסימולציות מוקדמות נראה שחגורת צפופה מאוד של לוויינים כאלה, שיצירתה דורשת ציוויליזציה מתקדמת יותר משלנו אך במעט, תהיה ברת זיהוי בטכנולוגיה קיימת של עקומות האור מכוכבי לכת במעבר.
ניתוח נוסף מאוחר יותר הטיל ספק בתוצאה זו, וסייג שחגורות כאלה ברות לזיהוי בטכנולוגיה של משימות החלל הנוכחיות והקרובות יהיו נדירות מאוד.
כוכבי לכת מחוץ למערכת השמש
מתקנים בעלי אלבדו נמוך או גבוה כמו פאנלים סולאריים ניתנים אולי לזיהוי, אם כי הבחנה בין מגה-מבנים מלאכותיים לבין סביבות טבעיות בעלות אלבדו גבוה או נמוך, כגון כיפות קרח בהירות, עשויה להיות קשה.
פרויקטים מדעיים המחפשים חתימות טכנולוגיות
אחד הניסיונות הראשונים לחיפוש כדורי דייסון נעשה על ידי ויאצ'סלב סליש מהמכון הרוסי לחקר החלל במוסקבה בשנת 1985 באמצעות נתונים מהלוויין האסטרונומי האינפרא אדום (IRAS).
החיפוש אחר חתימות טכנולוגיות משנת 2001, כלל ניתוח של נתונים ממצפה קרני גמא קומפטון לאיתור עקבות של אנטי-חומר לא העלה דבר.
בשנת 2005, מעבדת פרמילאב נערך סקר מתמשך עבור ספקטרה באינפרא-אדום על ידי ניתוח נתונים מ-IRAS.
באותו סקר נמצא שזיהוי אחד ממקורות האינפרא-אדום הרבים ככדור דייסון ידרוש טכניקות משופרות להבחנה בינו למקורות טבעיים של קרינה שכזאת.
במאמר משנת 2005, לוק ארנולד העלה הצעה לאמצעי לזיהוי אובייקטים בגודל פלנטרי מהחתימה הייחודית של עקומת אור המעבר שלהם.
הוא הראה שחתימה טכנולוגית כזו היא בהישג ידן של משימות חלל שמטרתן לזהות כוכבי לכת חוץ-שימשיים בשיטת המעבר, וכך גם בפרויקטים של קורות או קפלר באותה תקופה.
עקרון גילוי זה נשאר ישים למשימות עתידיות של כוכבי לכת חיצוניים.
בשנת 2012, שלישיית אסטרונומים בראשות ג'ייסון רייט החלה בחיפוש של שנתיים אחר כדורי דייסון, בסיוע מענקים מקרן ג'ון טמפלטון.
בשנת 2013, ג'וף מרסי קיבל מימון לשימוש בנתונים מטלסקופ קפלר לחיפוש אחר כדורי דייסון ותקשורת בין כוכבית באמצעות לייזרים, ו קיבלה מימון לזיהוי חתימות מלאכותיות בפוטומטריות של כוכבים (מדידה של עוצמת אור נראה כפי שהיא נקלטת בעין אנושית).
החל משנת 2016, האסטרונום ז'אן-לוק מרגו מ-UCLA חיפש חתימות טכנולוגיות עם טלסקופי רדיו גדולים.
בשנת 2016, ביאטריז וילארואל יחד עם אחרים היציעו שכוכבים נעלמים הם חתימה טכנולוגית מתקבלת על הדעת.
לפיכך בוצע פרויקט פיילוט לחיפוש אחר כוכבים נעלמים, ונמצא מועמד אחד לא בטוח ולכן דרושות בדיקות נוספות עם טלסקופים חזקים יותר.
בשנת 2019, פרויקט "מקורות נעלמים ומופיעים במהלך מאה שנות תצפיות (פרויקט VASCO)" החל בחיפושים כלליים יותר אחר כוכבים נעלמים ומופיעים, ו.
בשנת 2020, פרויקט VASCO החל במיזם של מדע האזרחי, שמטרתו בדיקה באמצעות תמונות של אלפים רבים של אובייקטים שמימיים מועמדים.
מיזם זה מתבצע בשיתוף פעולה הדוק עם בתי ספר ועמותות חובבים בעיקר במדינות אפריקה.
פרויקט VASCO כולו כונה "חיפוש הכללי ביותר של אובייקטים מלאכותיים עד כה".
בשנת 2021, החוקרת הראשית של VASCO ביאטריז וילארואל קיבלה פרס לוריאל-אונסקו בשוודיה בשם הפרויקט.
ביוני 2021, הפרויקט פרסם את הגילוי של תשעה מקורות אור שלכאורה מופיעים ונעלמים בו-זמנית מלוחות ארכיון של צילומי שמיים שצולמו ב-1950. הצוות של וילארואל מצא גם שלושה כוכבים ב 16 שהופיעו ונעלמו מלוחות צילום שנחשפו פעמיים תוך שעה ב-19 ביולי 1952.
ביוני 2020, נאס"א זכתה במענק הראשון הספציפי עבור SETI מזה שלושה עשורים.
המענק הזה מממן את החיפוש הראשון ב-SETI אחר חתימות טכנולוגיות מתרבויות חוצניות מתקדמות מלבד גלי רדיו, כולל יצירה ואכלוס של ספריית חתימות טכנולוגיות מקוונת.
סקירה מדעית משנת 2021 שהופקה על ידי הסדנה המקוונת בחסות נאס"א TechnoClimes 2020 סיווגה מושגי משימה אופטימליים אפשריים לחיפוש חתימות טכנולוגיות.
היא סיווגה חתימות על סמך הקריטריונים הבאים:
המרחק של האנושות ליכולת לפתח את הטכנולוגיה הנדרשת לחתימה - השוואה של עקבות טכנולוגיה אנושית עכשווית
תרומת שיטות הזיהוי לאסטרונומיה אחרת שאינה עוסקת בתחום גילוי תרבויות חוצניות.
המחקר מסיק בין היתר שקיים רציונל חזק לארגון משימות חיפוש של אובייקטים מלאכותיים, כולל גשושיות, בתוך מערכת השמש.
בשנת 2021, אסטרונומים הגדירו סדרת "בדיקות אימות לאותות של חתימות טכנולוגיות צרות-פס" על אותות פוטנציאליים לשלילת מקור אנושי.
זאת לאחר שהגיעו למסקנה שייתכן שהמועמד לחתימה טכנולוגית שנקלט ב-29 באפריל 2019 בפרויקט (Breakthrough Listen).
האות הגיע מכוון פרוקסימה קנטאורי.
האות הזה הסתבר כהפרעה בתדר רדיו מקומי.
קבוצת חוקרים של פרויקט "פריצת דרך בהאזנה", טענה במאמר שהקמת מצפה רדיו SETI בצד הירח שמרוחק מכדור הארץ יוכל להצליח יותר ממצפים כאלה על כדור הארץ, מכיוון שיהיו מבודדים מהפרעות הרדיו שמקורם בשידורים אנושיים.
בשנת 2022, מדענים סיפקו סקירה כללית של היכולות של משימות חלל ומצפי כוכבים נוכחיים, מהזמן האחרון, מהעבר, המתוכננים והמוצעים לזיהוי חתימות טכנולוגיות שונות של חוצנים.
אמר שאין עקרונות להתמודדות עם גילויי SETI.
לזיהוי של חתימות טכנולוגיות עשויות להיות השלכות אתיות, כגון העברת מידע קשור לאתיקת חלל.
המתייחס גם לאתיקה של מכונות.
יתרה מכך, לסוגים שונים של מידע על חתימות טכנולוגיות שזוהו והפצתן או פיזורן יהיו השלכות שונות שעשויות להיות תלויות גם בזמן ובהקשר.
חתונת שמשון (בהולנדית: De bruiloft van Simson) הוא ציור שמן משנת 1638 מאת הצייר ההולנדי רמברנדט.
היצירה מתארת אפיזודה מקראית מתוך ספר שופטים, שבה מציג שמשון חידה בסעודת נישואיו.
הציור שמור כיום במוזיאון הציירים הגדולים בדרזדן.
בציור נראה שמשון יושב לצד כלתו בסעודת הנישואין, מוקף אורחים פלשתים.
ברגע זה הוא מעלה את חידתו הידועה: "מֵהָאֹכֵל יָצָא מַאֲכָל וּמֵעַז יָצָא מָתוֹק".
החידה מתייחסת לאירוע שבו קרע שמשון אריה בידיו החשופות, ולאחר מכן מצא דבש שהופק מנחיל דבורים שהתמקם בגוויית האריה.
סביבו נראים האורחים מאזינים בחשדנות ובסקרנות, בעוד הכלה מוצגת באיפוק ובקור רוח, מבטה מזכיר דמות של ספינקס.
משמעות מבטה מתבררת על רקע המשך הסיפור המקראי, שבו נכנעת לאיומי בני עמה וחושפת בפניהם את פתרון החידה.
בציור מוצג רגע טעון שבו שמשון מציג את חידתו, משוכנע בעליונותו ובחכמתו.
סביבו מאזינים האורחים הפלשתים, אולם מבטה של הכלה מושך תשומת לב מיוחדת.
היא מתוארת כ"ספינקס", דימוי המעניק לה חזות של "פאם פאטאל": אשת סוד שקטה, קרה וחזקה, אשר תסגיר את פתרון החידה ותבגוד בבעלה לטובת בני עמה.
בכך נוצרת אירוניה דרמטית בין הגיבור המאמין שהוא שולט במצב לבין אשתו הממתינה ברוגע ובביטחון לשעתה.
היצירה נחשבת לשיא באבולוציה המוקדמת של רמברנדט, ממש לפני יצירת "משמר הלילה".
היא משלבת אפקטים תיאטרליים של אור וצל עם פרטים משעשעים של חיי היומיום, ויוצרת סצנה שהיא בעת ובעונה אחת דרמטית וחגיגית.
משחק זה בין חגיגה לרצינות מבליט את יכולתו של רמברנדט להעניק לסצנה מקראית נופך חי ועכשווי.
לפי מקורות בני התקופה, הציור הוערך כ"ציור היסטורי מתוכנן היטב", שבו הטבעיות של מחוות הידיים והישיבה על ספות כמתואר במסורת העתיקה יוצרת תחושת אמינות, ואילו הדמויות שאינן מתמקדות ישירות בחידה שומרות על אווירה קלילה של סעודת חתונה.
בנוסף הועלתה ההשערה שרמברנדט שילב בציור דיוקן עצמי, באחת הדמויות המשניות – בנגן החליל או באדם היושב לימינו – ובכך חיזק את הקשר האישי בין האמן לסצנה ההיסטורית.
כבר במאה ה־17 הוזכר הציור כדוגמה מופתית לציור היסטורי.
בדרשה שנשא פיליפס אנחל בליידן ביום חג לוקאס בשנת 1641, ושהתפרסמה שנה לאחר מכן בחיבורו Lof der schilderkonst, הילל אנחל את "חתונת שמשון" כיצירה מתוכננת היטב.
הוא הדגיש את האותנטיות של תנוחות הגוף – האורחים אינם יושבים סתם על כיסאות אלא מסבים על ספות כפי שהיה מקובל בעולם העתיק – ואת הטבעיות של מחוות הידיים של שמשון בעת שהוא מציג את החידה.
אנחל ציין גם כי רמברנדט לא ריכז את כל תשומת הלב סביב החידה, אלא אפשר לחלק מהאורחים להמשיך ולחגוג, ובכך העניק לסצנה מראה טבעי של סעודת חתונה בת זמנו.
חתיכת חרא מטומטם הוא הפרק השישי בעונה הרביעית של סדרת ההנפשה האמריקאית "בוג'ק הורסמן", והפרק ה-42 בסך הכול.
הפרק נכתב בידי אליסון טפל ובוים בידי אן ווקר פארל, ועלה לשידור בארצות הברית ב-8 בספטמבר 2017, יחד עם יתר פרקי העונה, בשירות הזרמת המדיה "נטפליקס".
בפרק התארחו השחקניות פילדינג אדלו, שרון הורגן ופליסיטי האפמן.
בשנת 2017 היה הפרק מועמד לשני פרסי אנני בטקס ה-45, בהם פרס סדרת האנימציה הטלוויזיונית הטובה ביותר לקהל הרחב ופרס על הישג יוצא דופן בעריכה בהפקת אנימציה לטלוויזיה.
הפרק נפתח כאשר בוג'ק שוכב במיטתו, בעוד קולו הפנימי מכנה אותו שוב ושוב "חתיכת חרא מטומטם".
הוליהוק מבקשת מבוג'ק לצאת לחנות ולקנות חלב, אך הוא מבלה את היום בבר במקום זאת.
למחרת הוא נמנע מארוחת בוקר משותפת עם הוליהוק ועם אמו, ביאטריס, ובמקום זאת יושב במכוניתו בצד כביש מלהולנד דרייב.
לאורך כל הזמן נשמע קולו הפנימי המלקה של בוג'ק, ולעיתים הוא מלווה באיורים מצוירים הממחישים את מחשבותיו ופחדיו.
במקביל, השחקנית קורטני פורטנוי מודיעה לפרינסס קרולין כי פיטרה את הסוכן שלה והחליפה אותו ברוטבאגה רביטוביץ – בן זוגה לשעבר של קרוליין.
רוטבאגה מעוניין שפורטנוי תערוך חתונה מתוקשרת עם ארוסה הפיקטיבי, טוד צ'אבז, אשר עדיין מתמודד עם זהותו הא-מינית.
כאשר בוג'ק חוזר לביתו, הוא מגלה שהולהיוק נתנה לביאטריס בובת סייח לטיפול, מתוך תקווה שהדבר יסייע בהתמודדות עם הדמנציה שלה.
בוג'ק מתמלא כעס לנוכח היחס החם שמקבלת הבובה – יחס שמעולם לא זכה לו בעצמו – ומשליך את הבובה מעבר למרפסת הבית.
ביאטריס מתערערת, ובעידודה של הוליהוק בוג'ק מסכים להשיב את הבובה.
הוא נעזר במר פינטבאטר, המשתמש בחוש הריח שלו כדי לאתר את הבובה בביתה של פליסיטי האפמן.
האפמן מכנה את בוג'ק "חתיכת חרא מטומטם".
לאחר שהוא מצליח לשכנע אותה להשיב את הבובה, בוג'ק נפתח בפני מר פינטבאטר ומודה באי-הנוחות שהוא חש כלפי הקשר שלו עם הוליהוק, מחשש שתכונותיו השליליות יצופו בסופו של דבר.
מר פינטבאטר משיב לו כי למרות טעויות העבר שלו, הוא ראוי לאהבה.
בינתיים, רוטבאגה וקרולין מגבשים תוכנית מוצלחת שנועדה למנוע ממריל סטריפ לפרוש באותו יום שבו אמורה להתקיים חתונתה של פורטנוי.
אף שהחתונה מתבטלת לבסוף לבקשתו של טוד, רוטבאגה וקרוליין מרוצים משיתוף הפעולה ביניהם.
רוטבאגה חוזר למשפחתו, ופרינסס קרולין מוציאה מתיקה בדיקת היריון חיובית.
עם חזרתו הביתה יחד עם הבובה, בוג'ק רואה את הוליהוק בחצר האחורית וניגש לשוחח עמה.
היא מתעמתת איתו בנוגע להיעדרותו לאחרונה ושואלת אם עשתה דבר-מה שגרם לו להתרחק ממנה.
בוג'ק מתעקש שהוא שמח להכיר אותה, ושאין היא אחראית להתנהגותו.
הוליהוק מתוודה כי גם היא חווה לעיתים תחושות דומות של שנאה עצמית, ושואלת אם התחושות הללו חולפות עם הזמן.
אף שהוא נסער וכואב לשמוע זאת, בוג'ק משיב לה שכן.
הפרק נכתב בידי אליסון טפל, שהצטרפה לצוות התסריטאים של הסדרה בעונתה הרביעית.
הפרק בוים בידי אן ווקר פארל, אשר החלה את דרכה בסדרה כבר בעונה הראשונה כמאיירת סטוריבורדים.
במקור, הפרק היה אמור להיות מסופר מנקודת מבטו של ג'ודה מנאודוג, עוזרה האישי של פרינסס קרולין (בדיבובו של דידריך באדר).
עם זאת, נוכחותו המוגבלת של ג'ודה בעלילה הקשתה על שילוב נקודת מבטו בהרפתקאותיהם של מרבית הדמויות.
יוצר הסדרה, רפאל בוב-וקסברג, ציין כי בסופו של דבר הגיע למסקנה כי "המוח המעניין ביותר להיות בו הוא המוח של בוג'ק".
בוב-וקסברג הסביר כי הנושאים המרכזיים של העונה הם משפחה – ובפרט "מה אנחנו עושים למשפחה שלנו, מה אנחנו עושים כדי להיות בתוך משפחה, וכן משפחות ביולוגיות לעומת משפחות מבחירה" – וכן "הסיפורים שאנחנו מספרים לעצמנו, ובמיוחד הסיפור הפנימי".
לדבריו, קולו הפנימי של בוג'ק מזכיר פרשנות DVD, והאנימציה הרופפת מייצגת "את האופן שבו בוג'ק רואה את עצמו – דבר מבולגן מאוד ולא מגובש".
האנימציות הגסות והפשטניות הממחישות את הדיכאון של בוג'ק עוצבו בידי פארל, עוזר הבימוי אוטו מורגה ומעצבת ההפקה ליסה האנאוולט.
האנאוולט סיפרה ל"ואניטי פייר" כי ההשראה לאיורים הגיעה מסדרות אנימציה משנות ה-60, וכן מהקומיקס האישי שלה.
לדבריה, היא רואה בפרק זה "אמת מידת זהב לאופן שבו ניתן ללכוד מצב רוח באמצעות סגנון אמנותי".
הפרק נחשב לפורץ דרך בייצוג של דיכאון קליני, בעיקר בזכות שימוש בקול פנימי המלווה את בוג'ק לאורך כל הפרק.
בניגוד לקריינות מסורתית המקדמת את העלילה, הקול הפנימי משחזר את תופעת ה"רומינציה" – תופעה פסיכולוגית שבמרכזה מחשבות טורדניות וחזרתיות של ביקורת עצמית.
בוג'ק מנהל דיאלוג פנימי שבו "קול קטן" נוזף בו על כל בחירה, החל מהחלטות פעוטות ועד לתפיסת זהותו כ"זבל".
חוקרים מציינים כי הדיאלוג הזה מדגים עד כמה מושרשת השנאה העצמית בתפיסת המציאות של הדמות, באופן שמעורר אמפתיה והזדהות בקרב צופים החווים חוויות דומות.
הפרק ממנף את יכולותיה הייחודיות של האנימציה כדי להחצין מצבים נפשיים פנימיים באופן שלא ניתן לביצוע ב"לייב אקשן".
במקום להסתמך על תיאור מילולי, הפרק משתמש בטכניקות של אנימציה אקספרסיוניסטית:
סגנון השרבוט (Doodle Aesthetic) – המחשבות והפחדים של בוג'ק מאוירים בקווים משוננים וגסים, המעניקים תחושה של מאניה וחוסר יציבות.
עיוות המציאות – שימוש בדימויים כמו עשרות "עיניים שיפוטיות" גדולות המקיפות את בוג'ק, או רעש סטטי ברקע, מייצגים חזותית את האופן שבו הדיכאון והחרדה מעוותים את נקודת המבט שלו.
נוסף לכך, השימוש בחיות אנתרופומורפיות בסדרה יוצר בפרק "מרחק פרא-חברתי", המאפשר לקהל לעסוק בנושאים רגישים של בריאות הנפש מתוך תחושת מוגנות, ובכך הופך את הסדרה ל"פורום בטוח" לדיון בטראומה.
הפרק מהווה דוגמה מרכזית לאופן שבו הסדרה חותרת תחת המבנה של הסיטקום האפיזודי הקלאסי.
בעוד שבסיטקומים מסורתיים הסטטוס קוו מאופס בכל פרק ("זיכרון נמחק"), "בוג'ק הורסמן" היא סדרה המשכית שבה לכל פעולה יש השלכה מצטברת.
הפרק מדגיש את ה"מעגל האכזרי" שבו בוג'ק כלוא: הוא מחזיק בתובנה עמוקה לגבי הנזק שהוא גורם, אך התובנה לבדה אינה מובילה לשינוי התנהגותי.
השנאה העצמית המוצגת בפרק משמשת כמעין "שעיר לעזאזל" המאפשר לבוג'ק להמשיך בהתנהגותו ההרסנית תחת התירוץ שהוא "ממילא אדם רע".
בכך, הסדרה דוחה את רעיון "קשת הגאולה" המהירה והליניארית המקובלת בטלוויזיה, ומציעה תיאור מציאותי ומורכב יותר של המאבק בבריאות הנפש.
הפרק זכה ברובו לביקורות חיוביות מצד מבקרים.
לס צ'אפל מהאתר "The A.V.
Club" העניק לו את הציון "A", וכינה אותו "כן באכזריותו" ו"מדויק לחלוטין באופן שבו הוא מתאר דיכאון".
העיסוק של הפרק בדיכאון של בוג'ק זכה לשבחים מיוחדים.
ג'וליה אלכסנדר מהאתר "Polygon" שיבחה את האופן שבו בוב-וקסברג והסדרה "נכנסים בעומק" אל "האימים האמיתיים של הדיכאון", ובפרט את הסצנה שבה בוג'ק משליך את בובת הסייח מעבר למרפסת ביתו.
כריס פקהאם, בביקורת ל-"Miami New Times", ציין כי המונולוג הפנימי של בוג'ק מוצג ב"ריאליזם חסר-רחמים" האופייני לאדם הסובל מדיכאון.
גם בקרב אנשי מקצוע בתחום בריאות הנפש זכה הפרק להערכה.
נדין קסלו, פסיכולוגית קלינית בכירה ופרופסורית בבית הספר לרפואה של אוניברסיטת אמורי, שיבחה את האופן שבו הפרק מאפיין דיכאון – ובייחוד את הדרך שבה הדיבור העצמי השלילי של בוג'ק יוצר ספירלה שמדרדרת אותו עוד ועוד.
חתך חרוט (נקרא גם חתך קוני או שניונית) הוא הצורה הגאומטרית המתקבלת כאשר מישור חותך חרוט (קונוס).
אם היא הזווית שבין ציר החרוט לקו היוצר שלו ו- היא הזווית שבין ציר החרוט למישור החותך, אזי:
כאשר , מתקבל מעגל (אדום).
כאשר , מתקבלת אליפסה (סגול).
כאשר , מתקבלת פרבולה (ירוק).
כאשר , מתקבלת היפרבולה (כחול).
מקרים מנוונים מתקבלים כאשר המישור החותך עובר דרך קודקוד החרוט:
כאשר או , מתקבלת נקודה יחידה.
כאשר , מתקבל ישר יחיד (הוא הישר היוצר של החרוט).
כאשר , מתקבלים שני ישרים, החותכים זה את זה.
בגאומטריה פרויקטיבית, בהינתן שתי אלומות ישרים שביניהן התאמה פרויקטיבית, המקום הגאומטרי של חיתוך הישרים שמועתקים זה לזה הוא חתך חרוט.
על פי משפט פסקל, כל חתך חרוט נקבע באופן ייחודי באמצעות חמש נקודות שעליו, או באופן שקול, לכל חמש נקודות ישנו בדיוק חתך חרוט אחד שעובר דרך כולן.
עם זאת במקרה של מעגל מספיקות שלוש נקודות, ובמקרה של פרבולה מספיקות ארבע נקודות.
לחתכי חרוט יש מספר הגדרות שקולות.
כל צורה הנוצרת מחתך של מישור וחרוט
היפרבולות, פרבולות, אליפסות, מעגלים, 2 ישרים, ישר ונקודה.
בהינתן קבועים , חתך חרוט הוא אוסף כל הנקודות במישור המקיימות את המשוואה , כאשר a, b ו-c אינם כולם 0, כלומר עקום ממעלה שנייה (בדומה לכך, ישר הוא עקום ממעלה ראשונה ועקום אליפטי הוא עקום ממעלה שלישית).
בהינתן ישר (המדריך) ונקודה (המוקד), חתך חרוטי הוא אוסף כל הנקודות כך שיחס המרחק שלהן מהמוקד ומהמדריך הוא קבוע.
לכל ההגדרות הללו יש מקרים מנוונים; ההגדרה השלישית מאפשרת לקבוצה הריקה להיות חתך חרוט, וההגדרה הרביעית לא מאפשרת למעגלים להיקרא חתוך חרוט (פרט למקרה המנוון שבו היחס הוא 0, ואז חתך החרוט הוא רק המוקד, שזה גם מעגל).
ההגדרה השנייה נבדלת מההגדרה הראשונה, בכך שכל המושגים המוזכרים מוגדרים בצורה שונה.
אוסף הנקודות, הנמצאות במרחק קבוע מנקודה נתונה – הוא מעגל.
אוסף הנקודות, שסכום מרחקיהן משתי נקודות נתונות הוא קבוע – הוא אליפסה.
אוסף הנקודות, שמרחקן מנקודה נתונה שווה למרחקן מישר נתון – הוא פרבולה.
בהתאם לכך אפשר להגדיר פרבולה בקלות בהגדרה 4, כשהיחס הוא 1.
אוסף הנקודות, שהפרש המרחקים שלהן משתי נקודות נתונות קבוע – הוא היפרבולה.
הוכחה של שקילות ההגדרות הראשונה והשנייה מובאות בהמשך.
קיימת עוד הוכחה הנקראת כדורי דנדלין.
מיון אלגברי של חתכי חרוט
כפי שצוין מקודם, במערכת קואורדינטות קרטזיות, המקום הגאומטרי של כל הנקודות המקיימות קשר ריבועי מסוים בשני משתנים הוא תמיד חתך חרוט (אף על פי שהוא עשוי להיות מנוון), וכל החתכים החרוטיים נוצרים בדרך הזאת.
המשוואה הכללית ביותר לחתכי חרוט היא מהצורה:
כאשר כל המקדמים הם מספרים ממשיים ו-A,B,C לא כולם אפס.
המשוואה הכללית הזאת היא לא בהכרח הצורה הקנונית של חתך החרוט אותו היא מייצגת, שבה הצירים הראשיים שלו מקבילים לצירי הקואורדינטות והמקדם B של האיבר המעורב מתאפס.
מכאן שקשה לזהות באופן ישיר את מרכז חתך החרוט וכיוון ציריו הראשיים ממשוואה זו, ולכן היא לא תמיד נוחה לתיאור חתך החרוט.
להלן נראה כיצד לעבור לצורה הקנונית ממשוואה זאת.
את המשוואה הריבועית לעיל ניתן לראות כסכום של שלושה פולינומים הומוגניים: התבנית הריבועית , התבנית הליניארית והאיבר הקבוע .
בסימון מטריציוני ניתן לכתוב את המשוואה הכללית של חתכי חרוט כך:
טיפוס חתך החרוט (אליפסה, פרבולה או היפרבולה) נקבע על ידי החלק ההומוגני הריבועי: קיימת שמורה של התבנית הריבועית שאינה משתנה תחת טרנספורמציות סיבוב של מישור אשר ערכה מאפשר לקבוע את טיפוס חתך החרוט.
שמורה זאת היא הדיסקרימיננטה של התבנית הריבועית, , שהיא גם (עד כדי קבוע ) הדטרמיננטה של המטריצה המייצגת שלה .
מכיוון שהמטריצה המייצגת של התבנית הריבועית היא מטריצה סימטרית מובטח שקיימת לה מטריצה מלכסנת אורתוגונלית ולכן ניתן להביא אותה לצורה אלכסונית על ידי סיבוב מתאים של המישור; הדיסקרימיננטה של התבנית הריבועית נשמרת בתהליך משום שהדטרמיננטה של מטריצה נשמרת תחת לכסון שלה.
אם חתך החרוט אינו מנוון, אז:
אם ו- אז המשוואה מייצגת מעגל, שהוא מקרה פרטי של אליפסה;
אם אז המשוואה מייצגת פרבולה;
אם אז המשוואה מייצגת היפרבולה;
אם אז המשוואה מייצגת היפרבולה ישרה.
סכום זה הוא למעשה העקבה של התבנית הריבועית, שנשמרת בתהליך הלכסון, כך שניתן לזהות מראש אם מדובר בהיפרבולה ישרה.
כאמור לעיל, הדיסקרימיננטה מאפשרת לקבוע מראש את טיפוס חתך החרוט, ולכסון המטריצה המייצגת של החלק הריבועי מאפשר למצוא טרנספורמציית סיבוב מתאימה של המישור שבה התבנית הריבועית תקבל צורה אלכסונית.
ממטריצת הסיבוב ניתן לקבוע את כיוון הצירים הראשיים של חתך החרוט ביחס לצירים המקוריים, וכן לכתוב מחדש את התבנית הריבועית בצורה:
כאשר , כלומר אלו משתנים חדשים המתקבלים מהמשתנים המקוריים על ידי החלפת משתנים ליניארית, כשערכי המקדמים של החלפות משתנים אלו נקבעים ידי איברי מטריצת הסיבוב המלכסנת של התבנית הריבועית.
כדי להגיע לצורה קנונית, נותר רק "להעלים" את האיברים הליניאריים במשוואה החדשה של חתך החרוט, שכעת מקבלת את הצורה:
האיברים הליניאריים מייצגים הזזה של ראשית הצירים החדשים ביחס למרכז חתך החרוט, ומכיוון שאנו מעוניינים לעבור לצורה קנונית, יש להפעיל טרנספורמציית הזזה מתאימה.
זה נעשה באופן כללי על ידי הוספת קבוע לכל אחד מהמשתנים החדשים, , כאשר הקבועים נקבעים כל אחד על ידי השלמה לריבוע של הביטוי המתאים ב- ו-, ואם חתך החרוט אינו מנוון זה מוביל לצורה הקנונית:
פיתוח גאומטרי קלאסי של תכונות חתכי החרוט
ההגדרה המקורית לעקומים הריבועיים (עקומים ממעלה שנייה) הייתה עקומים המהווים חתכי חרוט, כאשר רק זמן מה לאחר גילויים הוכח שחתכי חרוט מהווים עקומים ממעלה שנייה.
להלן מובאים הפיתוחים הגאומטריים הקלאסיים לתכונות הריבועיות של חתכי החרוט.
הפיתוחים שמובאים כאן הופיעו לראשונה אצל אפולוניוס מפרגה, אך אפולוניוס עצמו מציין שהטיעונים שלו לא מקוריים אלא מופיעים אצל מחברים מוקדמים יותר.
אפולוניוס מביא הוכחה המבוססת על משפט 35 בספר השלישי של ה-"יסודות" של אוקלידס.
משפט זה קובע תכונה חשובה של שני מיתרים במעגל שנחתכים: "מכפלת הקטעים שמקצה המיתר האחד על השני שווה למכפלת הקטעים שמקצה המיתר השני על הראשון".
תכונה זו מועילה מאוד בניתוח העקומים נחתכים מחרוט על ידי מישור.
אם נעזר במעט דמיון מרחבי, נבחין שאם נסתכל על החרוט כאוסף של פרוסות מעגליות ברדיוס משתנה, אז ניתן להיעזר במשפט כדי להסיק באופן מקומי דברים על קו החיתוך של פרוסה מעגלית כזאת עם המישור.
כיוון שהעקום הנחתך סימטרי, אם נסתכל על המישור העובר דרך נקודות ו- באיור, אז נקבל אודות לסימטריה ולמשפט של אוקלידס ש-.
כעת נעזר בתכונה שחתך החרוט הפרבולי מתקבל על ידי חיתוך החרוט עם מישור שמקביל לאחד הקווים היוצרים שלו - לכן מרובע הוא מקבילית ו-.
אם ניעזר בעובדה שמשולשים ו-
דומים נקבל: , במעברים האחרונים נעזרנו בדמיון משולשים וביישום המשפט של אוקלידס למעגל העובר דרך נקודות ו-.
קיבלנו: ומכך נובע: כלומר יש יחס קבוע בין ריבוע הרוחב של הפרבולה בציר אחד לאורך שלה בציר השני, וזו בדיוק התכונה הריבועית של הפרבולה.
ניתן ליישם את צורת ההסקה הזאת גם לאליפסה, אלא שהביטוי לריבוע מחצית הרוחב של החתך החרוטי הספציפי מוחלף בביטוי מסוג אחר.
אם נסתכל על הביטוי שהתקבל מהמשפט של אוקלידס במקרה הפרבולי: , אז נקבל שבמקרה של אליפסה לא ניתן להחליף את ב- שכן כאשר החרוט מתרחב מתקיים (הקו היוצר כבר לא מקביל למישור, והם מתקרבים זה לזה).
כיוון שמדובר בקווים ישרים ניתן לקשר בין ל- על ידי ביטוי ליניארי מסוים, כלומר: .
קיבלנו ש- הוא ביטוי ריבועי ב-.
אם נכייל את הביטוי הריבועי כך ש- יימצא בנקודה בה מקסימלי (במינוח מודרני, נציב את ראשית הצירים במרכז האליפסה), נפטר מן החלק הליניארי של הביטוי הריבועי ונקבל:
, כאשר הוא קבוע חיובי כלשהו.
בעבור המקרה ההיפרבולי נפעיל תחילה את המשוואה ל- כאשר מוצבת בקודקוד ההיפרבולה.
במקרה ההיפרבולי המישור החותך מתרחק משני הקווים היוצרים ולכן הסימנים של המקדמים בביטויים הליניאריים שניהם חיוביים.
מכיוון ש-V מוצבת בקודקוד ההיפרבולה HV יהיה שווה לאפס ולכן האיבר הקבוע בביטוי הריבועי מתאפס ומקבלים:
נציב ונקבל: , וזוהי הצורה של משוואת ההיפרבולה, כאשר הפעולה של החלפה בין ל- משמעותה בעצם הצבת ראשית הצירים במרכז ההיפרבולה במקום בקודקוד שלה.
בהינתן ישר (המדריך) ונקודה (המוקד), חתך חרוט הוא המקום הגאומטרי של כל הנקודות שיחס המרחק שלהן מנקודה קבועה, הקרויה מוקד, ומישר קבוע, הקרוי מדריך, הוא קבוע.
יחס קבוע זה קרוי אקסצנטריות.
המעגל הוא מקרה גבול שאינו מוגדר על ידי מדריך ומוקד במישור האוקלידי.
האקסצנטריות של המעגל מוגדרת כ-0 והמוקד הוא מרכז המעגל, אך המדריך הוא הישר באינסוף במישור הפרויקטיבי.
חתך חרוט משוואה אקסצנטריות מעגל אליפסה פרבולה היפרבולה
עבודתו של מנכמוס ועבודות אחרות
מוערך כי ההגדרה הראשונה של חתך החרוט ניתנה על ידי מנכמוס (שמת בשנת 320 לפנה"ס) כחלק מהפתרון שלו לבעיית הכפלת הקובייה הדליאנית.
עבודתו לא שרדה, והשמות בהם הוא השתמש כדי להתייחס לחתכי החרוט השונים אינם ידועים.
עבודתו ידועה רק באמצעות מקורות משניים.
האופן שבו סיווג מנכמוס את חתכי החרוט שונה מהשיטה המודרנית.
חרוטים נוצרו על ידי סיבוב משולש ישר-זווית סביב אחד מניצביו כך שהיתר שלו ייצור את פני המשטח החרוטי (היתר נקרא קו יוצר).
חרוטים חולקו לשלוש מחלקות לפי זווית הראש שלהם (שנמדדת כפעמיים הזווית בין היתר לניצב שסובבים סביבו במשולש ישר הזווית המקורי).
חתכי החרוט נקבעו על ידי חיתוך החרוטים האלה עם מישור שניצב לאחד הקווים היוצרים שלהם.
סוג החתך החרוטי נקבע אז לפי סוג החרוט, כלומר לפי זווית הראש של החרוט; אם זווית הראש היא חדה אז החתך יהיה אליפטי; אם הזווית ישרה אז החתך יהיה פרבולי; ואם הזווית קהה הוא יהיה היפרבולי.
מקורות קדומים מייחסים לאוקלידס כתיבה של ארבעה ספרים על חתכי חרוט אך אלו גם אבדו.
ידוע שארכימדס חקר חתכי חרוט, וקבע את השטח התחום על ידי פרבולה ומיתר שלה בחיבורו תרבוע הפרבולה.
תחום העניין המרכזי שלו היה בקביעת שטחים ונפחים הקשורים לחתכי חרוט וחלק מעבודתו שרד בספרו על גופי סיבוב של חתכי חרוט, על קונואידים וספרואידים.
ההתקדמות הגדולה ביותר בחקר חתכי החרוט ביוון העתיקה היא הודות לאפולוניוס מפרגה (שמת בשנת 190 לפנה"ס), אשר חיבורו בעל שמונת הכרכים "חתכי חרוט" או "הקוניקה" סיכם והוסיף רבות על הידע הקיים.
חקירותיו של אפולוניוס את התכונות של חתכי החרוט הראו שכל מישור שחותך חרוט כפול, וללא קשר לזווית הראש של החרוט, יפיק חתכי חרוט בהתאם להגדרה הקודמת שלהם.
בפרט, מעגלים, שאינם ניתנים לבנייה בשיטה הקודמת, גם הם ברי השגה בשיטה הזאת.
פאפוס מאלכסנדריה (שמת בשנת 350 לספירה) הוא הראשון שזיהה במפורש ודן באריכות במושג המוקד של חתך חרוט, כמו גם במושג הקשור של מדריך ("directrix"), דיון שכלל בתוכו גם את המקרה של פרבולה (שנעדר מעבודותיו הידועות של אפולוניוס).
בכך פאפוס הדגים את הזהות של חתכי החרוט עם ההגדרות הגאומטריות הקלאסיות של האליפסה, הפרבולה וההיפרבולה כמיקומים גאומטריים.
עבודתו של אפולוניוס תורגמה לערבית, וחלק ניכר ממנה שרד עד ימינו רק בגרסה הערבית.