W pewnych warunkach komety mogą dostarczać cząsteczki organiczne na planety

Około 4,1 do 3,8 miliarda lat temu planety wewnętrznego Układu Słonecznego doświadczyły wielu uderzeń komet i asteroid pochodzących z zewnętrznego Układu Słonecznego. Jest to znane jako okres późnego ciężkiego bombardowania (LHB), kiedy (zgodnie z teorią) migracja gigantycznych planet wyrzuciła asteroidy i komety z ich regularnych orbit, wysyłając je w kierunku Merkurego, Wenus, Ziemi i Marsa. Uważa się, że to bombardowanie rozprowadziło wodę do wewnętrznego Układu Słonecznego, a być może także budulec samego życia.

Według nowych badań przeprowadzonych na Uniwersytecie w Cambridge, komety muszą poruszać się powoli – poniżej 15 km/s (9,32 mil/s) – aby dostarczyć materiał organiczny na inne planety. W przeciwnym razie niezbędne cząsteczki nie przetrwałyby dużej prędkości i temperatur generowanych przez wejście w atmosferę i uderzenie. Naukowcy odkryli, że takie komety mogą występować tylko w ściśle powiązanych układach, w których planety krążą blisko siebie. Ich wyniki pokazują, że takie układy byłyby dobrym miejscem do poszukiwania dowodów na istnienie życia (biosygnatur) poza Układem Słonecznym.

Badania zostały przeprowadzone przez Richarda Anslowa i Amy Bonsor, odpowiednio doktorantkę i stypendystkę Royal Society University Research Fellow z Instytutu Astronomii na Uniwersytecie w Cambridge. Dołączył do nich Paul Rimmer, starszy pracownik SCOL w Cavendish Laboratory’s Astrophysics Group na Uniwersytecie w Cambridge. Ich artykuł zatytułowany “Can comets deliver prebiotic molecules to rocky exoplanets?” ukazał się 15 listopada w Proceedings of the Royal Society A.

W naszym Układzie Słonecznym większość komet pochodzi z Pasa Kuipera, dysku okołogwiazdowego rozciągającego się od 30 jednostek astronomicznych (AU) – poza orbitę Neptuna – do około 50 AU. Gdy obiekty Pasa Kuipera (KBO) zderzają się ze sobą, mogą zostać “wyrzucone” przez grawitację Neptuna w kierunku Słońca, a następnie przechwycone przez grawitację Jowisza. Niektóre z tych komet zostaną następnie wyrzucone poza Pas Asteroid i trafią do wewnętrznego Układu Słonecznego. W miarę zbliżania się do Słońca kometom tym wyrastają “ogony”, ponieważ rosnące temperatury powodują sublimację ich zamrożonych substancji lotnych.

Liczne ogony komety 73P. Prawa autorskie: Michael Jaeger.

Naukowcy dowiedzieli się również, że komety mogą zawierać cząsteczki prebiotyczne, które są budulcem życia. Obejmuje to cyjanowodór, metanol, formaldehyd, etanol, etan i bardziej złożone cząsteczki, takie jak długołańcuchowe węglowodory i aminokwasy. Na przykład próbki zwrócone z asteroidy Ryugu w 2022 r. wykazały nienaruszone aminokwasy i kwas nikotynowy, cząsteczkę organiczną znaną również jako witamina B3. Jednak nie wszystkie te elementy mogą pozostać nienaruszone po wejściu w atmosferę planety i uderzeniu w powierzchnię. Jak powiedział Anslow w komunikacie prasowym Uniwersytetu w Manchesterze:

Cały czas dowiadujemy się więcej o atmosferach egzoplanet, więc chcieliśmy sprawdzić, czy istnieją planety, na których złożone cząsteczki mogłyby być również dostarczane przez komety. Możliwe, że cząsteczki, które doprowadziły do powstania życia na Ziemi, pochodzą z komet, więc to samo może dotyczyć planet w innych częściach galaktyki.

Chcieliśmy przetestować nasze teorie na planetach podobnych do naszej, ponieważ Ziemia jest obecnie naszym jedynym przykładem planety wspierającej życie. Jakiego rodzaju komety, podróżujące z jaką prędkością, mogłyby dostarczyć nienaruszone cząsteczki prebiotyczne? W tych ciasno upakowanych układach każda planeta ma szansę wejść w interakcję z kometą i ją uwięzić. Możliwe, że ten mechanizm może być sposobem, w jaki cząsteczki prebiotyczne trafiają na planety.

W swoich badaniach zespół starał się określić pewne ograniczenia dotyczące rodzajów planet, na które komety mogłyby z powodzeniem dostarczać złożone cząsteczki. Korzystając z różnych modeli matematycznych, naukowcy ustalili, że komety mogą dostarczać cząsteczki prekursorowe dla życia, ale tylko w określonych scenariuszach. Wyniki pokazały, że najbardziej prawdopodobnym miejscem do znalezienia komet poruszających się z odpowiednią prędkością są układy typu “groszek w strąku”, które składają się z planet orbitujących blisko siebie. W takich układach komety mogą być przyciągane przez przyciąganie grawitacyjne jednej planety, a następnie “odbijane” od innej przed zderzeniem.

Jeśli kometa zostanie przeniesiona z jednej orbity na drugą, zwolni na tyle, że niektóre prebiotyczne cząsteczki mogą przetrwać wejście w atmosferę. Wyniki badań wykazały również, że w przypadku gwiazd podobnych do Słońca szanse na przetrwanie cząsteczek prebiotycznych były jeszcze większe, jeśli planety miały niską masę. Jednak w przypadku planet krążących wokół gwiazd o niskiej masie (takich jak czerwone karły typu M), szczególnie ważne były planety blisko siebie krążące. Jeśli skaliste planety w tych układach byłyby luźno upakowane, to ulegałyby znacznie większej liczbie zderzeń o dużej prędkości, co stanowiłoby poważne wyzwanie dla życia na tych planetach.

Wyniki te mogą pomóc astronomom określić, gdzie szukać oznak życia (biosygnatur) poza naszym Układem Słonecznym. powiedział Anslow:

To ekscytujące, że możemy zacząć identyfikować rodzaje systemów, które możemy wykorzystać do testowania różnych scenariuszy pochodzenia. To inny sposób spojrzenia na wspaniałą pracę, która została już wykonana na Ziemi. Jakie szlaki molekularne doprowadziły do ogromnej różnorodności życia, które widzimy wokół nas? Czy istnieją inne planety, na których istnieją te same ścieżki? To ekscytujący czas, kiedy możemy łączyć postępy w astronomii i chemii, aby badać niektóre z najbardziej fundamentalnych pytań.

______________________
Spodobał Ci się wpis ? To postaw kawę


Zostań Patronem !

_______________________
Informacje bezpośrednio na Twoją skrzynkę mailową