Что, если жизнь на Земле началась, когда здесь разбились межзвездные объекты?

19 октября 2017 года астрономы исследования Pan-STARRS обнаружили межзвездный объект (ISO), впервые проходящий через нашу Солнечную систему. Объект, известный как 1I/2017 U1 Оумуамуа, вызвал серьезные научные дебаты и до сих пор вызывает споры.

Единственное, с чем все могли согласиться, это то, что обнаружение этого объекта указывает на то, что ISO регулярно входят в нашу Солнечную систему. . Более того, последующие исследования показали, что иногда некоторые из этих объектов прилетают на Землю в виде метеоритов и ударяются о ее поверхность.

Это поднимает очень важный вопрос: действительно ли ISO прилетали на Землю на протяжении миллиардов лет? лет, неужели они принесли с собой ингредиенты для жизни?

В недавней статье группа исследователей рассмотрела последствия того, что ISO ответственны за панспермию – теорию о том, что семена жизни существуют повсюду. во Вселенной и распространяются астероидами, кометами и другими небесными объектами.

Согласно их результатам, ISO потенциально могут засеять сотни тысяч (или, возможно, миллиарды) планет земного типа по всему Млечному Пути.

Команду возглавил Дэвид Цао, старшеклассник Средней школы науки и технологий Томаса Джефферсона (TJSST). К нему присоединились Питер Плавчан, доцент кафедры физики и астрономии Университета Джорджа Мейсона (GMU) и директор Мейсонских обсерваторий, и Майкл Саммерс, профессор астрофизики и планетологии в GMU.

Их статья «Последствия Оумуамуа для панспермии» недавно появилась в Интернете и рассматривается для публикации Американским астрономическим обществом (ААС).

Коротко резюмируя, панспермия — это теория, согласно которой возникла жизнь. на Землю объектами из межзвездной среды (МЗС). Согласно этой теории, эта жизнь приняла форму экстремофильных бактерий, способных выживать в суровых условиях космоса.

Благодаря этому процессу жизнь распространяется по космосу, когда объекты проходят через МЗС, пока не достигнут цели и не столкнутся с ней. потенциально обитаемые планеты. Это существенно отличает панспермию от конкурирующих теорий о том, как зародилась жизнь на Земле (также известных как абиогенез), наиболее широко распространенной из которых является гипотеза мира РНК.

Эта гипотеза утверждает, что РНК предшествовала ДНК и белкам в эволюции. , что в конечном итоге привело к первой жизни на Земле (т. е. которая возникла на местном уровне).

Но, как сообщил Цао Universe Today по электронной почте, панспермию трудно оценить:

«Панспермия сложна например, мы должны рассмотреть физику, лежащую в основе панспермии (сколько объектов столкнулось с Землей до появления самых ранних окаменевших доказательств существования жизни?) , биологические факторы (могут ли экстремофилы выдержать гамма-излучение сверхновой?) и так далее.

«В дополнение к каждому из этих факторов есть вопросы, на которые у нас пока нет ответов или мы не можем эффективно моделировать, например , количество экстремофилов, которые действительно достигнут Земли, даже если с Землей столкнулся жизненосный объект, и вероятность того, что жизнь действительно может зародиться от чужеродных экстремофилов. Совокупность этих факторов, а также многих других, таких как изменение скорости звездообразования и недавнее обнаружение нескольких странных свободно плавающих планет, затрудняет оценку панспермии, и поэтому наше понимание вероятности панспермии постоянно меняется. «

Обнаружение Оумуамуа в 2017 году стало важным поворотным моментом в астрономии. поскольку это был первый раз, когда ISO наблюдался.

Тот факт, что он вообще был обнаружен, указывал на то, что такие объекты были статистически значимыми во Вселенной и что ISO, вероятно, регулярно проходили через Солнечную систему (некоторые из которых вероятно, все еще здесь).

Два года спустя был обнаружен второй ISO, входящий в Солнечную систему (2I/Борисов), однако на этот раз его природа не была загадкой. Приближаясь к нашему Солнцу, 2I/Борисов образовал хвост, указывающий на то, что это была комета.

Последующие исследования показали, что некоторые из этих объектов становятся метеоритами, которые падают на поверхность Земли, а некоторые даже были идентифицированы. . Сюда входит CNEOS 2014-01-08, метеор, который упал в Тихий океан в 2014 году (и был предметом исследования в рамках проекта Галилео).

Как пояснил Цао, обнаружение этих межзвездных посетителей также имеет значение для панспермии и продолжающихся дебатов о происхождении жизни на Земле:

«Оумуамуа служит новой точкой данных для моделей панспермии, поскольку мы можем использовать его физические свойства, в частности, его массу, размер (сферическая форма) радиус) и подразумеваемую плотность потока ISM для моделирования плотности числа и плотности массы объектов в межзвездной среде. Эти модели позволяют нам оценить плотность потока и поток массы объектов в межзвездной среде, и с помощью этих моделей мы можем приблизительное общее количество объектов, которые столкнулись с Землей за 0,8 миллиарда лет (это предполагаемый период времени между формированием Земли и самыми ранними свидетельствами существования жизни).

«Зная общее количество случаев столкновений на Земле за этот период в 0,8 миллиарда лет жизненно важен для панспермии, поскольку большее количество событий столкновений с межзвездными объектами за этот период будет означать более высокую вероятность панспермии.

«Короче говоря, физические свойства межзвездного пространства Оумуамуа позволяет создавать математические модели, определяющие вероятность панспермии».

В дополнение к математическим моделям, которые учитывают физику, лежащую в основе панспермии, то есть плотность числа, плотность массы, общее количество воздействий и т. д. – Цао и его коллеги применили биологическую модель, которая описывает минимальный размер объекта, необходимый для защиты экстремофилов от астрофизических событий (сверхновые, гамма-всплески, удары крупных астероидов, пролетающие мимо звезды и т. д.).

Как говорилось в предыдущей статье, недавние исследования показали, что космические лучи разрушают все ISO, кроме самых больших, прежде чем они достигнут другой системы.

Эти дополнительные соображения в конечном итоге влияют на количество объектов, которые столкнутся с Землей (которые не были стерилизованы астрофизическими источниками) и правдоподобие панспермии.

«Чтобы определить минимальный размер объекта, мы применили различные модели, например, метод упаковки сфер, чтобы дать приблизительную оценку расстояния выброса до ближайший прародитель сверхновой (с использованием Ориона А, плотного звездного скопления, в качестве нашей модели), гамма-излучение, которое достигает этого выброса, и коэффициент ослабления (сколько излучения поглощает выброс), основанный на наиболее вероятном химическом составе выброса (вода лед)», — сказал Цао.

Основываясь на объединенных физических и биологических моделях, команда получила оценки количества выбросов, обрушившихся на Землю до появления жизни. Согласно самым старым окаменелым свидетельствам, найденным в западной Австралии (из пород, датируемых архейским эоном), самые ранние формы жизни возникли ок. 3,5 миллиарда лет назад. Сказал Цао:

Мы приходим к выводу, что максимальная вероятность того, что панспермия породила жизнь на Земле, составляет порядка 10-5, или 0,001 процента. Хотя эта вероятность кажется низкой, в самых оптимистичных условиях, В нашей Галактике существует потенциально 4 × 109 экзопланет с обитаемой зоной, что может указывать на наличие в общей сложности 104 обитаемых миров, в которых есть жизнь.

«Кроме того, мы ограничили наш анализ первыми 0,8 миллиарда лет истории Земли до самые ранние окаменелые свидетельства существования жизни, но поскольку жизнь может быть засеяна в любой момент жизни планеты, а продолжительность жизни планет значительно дольше (до 5–10 миллиардов лет), мы увеличили нашу оценку общего числа обитаемых миров, на которых обитают жизни в нашей Галактике на один порядок».

Из этого Цао и его коллеги получили окончательный результат: около 105 обитаемых планет, на которых может быть жизнь в нашей галактике. Однако эти оценки основаны на самые оптимистичные прогнозы относительно обитаемости планет.

Другими словами, он предполагает, что все каменистые планеты размером с Землю, вращающиеся вокруг обитаемых зон, способны поддерживать жизнь, то есть на их планетах есть плотная атмосфера, магнитные поля и жидкая вода. поверхности, и все жизненосные выбросы, которые выживают при попадании в нашу атмосферу, способны оставлять микробы на поверхности.

Как резюмировал Цао, их результаты не доказывают панспермию и не решают споры о происхождении жизни здесь, на Земле. Земля. Тем не менее, они дают ценную информацию и ограничивают возможность того, что жизнь пришла сюда через такие объекты, как Оумуамуа.

Несмотря ни на что, эти открытия, вероятно, будут иметь важные последствия для астробиологии, которая становится все более разнообразной областью. :

«Мы включаем физику, биологию и химию в изучение панспермии как происхождения жизни, и редко можно иметь такой разнообразный диапазон тем в одной области исследований. Я думаю, что астробиология имеет тенденцию к становится все более междисциплинарным, что, я считаю, является положительной тенденцией, поскольку позволит экспертам любого уровня развивать астробиологию.

«Наши исследования могут способствовать этой тенденции. Что касается наших результатов панспермии, вероятность того, что панспермия породила жизнь на Земле, маловероятна, но количество планет обитаемой зоны, на которых есть жизнь в нашей Галактике, значительно больше.

«В будущих астробиологических исследованиях эти результаты могут быть использованы. чтобы опираться на наши исследования панспермии. Однако мы не учитываем и даже не знаем всех факторов, которые могут повлиять на вероятность панспермии.

«Я считаю, что наши результаты открывают новые направления для будущих исследований панспермии, чтобы строить путем обновления наших моделей или включения дополнительных факторов.

«Одна потенциальная область исследования, если мы действительно найдем доказательства существования жизни в других мирах в будущем, будь то в нашей Солнечной системе или через биосигнатуры в атмосферах экзопланет. , заключается в рассмотрении экспериментальных и наблюдательных тестов, позволяющих отличить жизнь, возникшую по механизму панспермии, от жизни, которая развилась и возникла независимо».

Эта статья была первоначально опубликована в журнале Universe Today. Прочтите оригинал статьи.