Кометы могут переносить жизнь с одной планеты на другую

В своей первозданной фазе наша планета подверглась целому ряду ударов астероидов, комет и других небесных тел, оставшихся со времен образования Солнечной системы. Научное сообщество до сих пор пытается понять, как Земля приобрела воду и молекулы, имеющие фундаментальное значение для зарождения жизни, и кометы, попавшие на нее, остаются хорошими кандидатами на разгадку этой тайны.

Однако главный вопрос заключается в том, что если кометы могли зародить жизнь на Земле, то могли ли они сыграть ту же роль для экзопланет, разбросанных по остальной части Вселенной?

Чтобы ответить на этот вопрос, исследовательская группа из Кембриджского университета недавно разработала математические модели, показывающие, как кометы теоретически могут переносить необходимые для жизни элементы на другие планеты в пределах нашей Галактики. Однако в одних случаях этот процесс будет более эффективным, чем в других.

Перенос органического материала кометами

Известно, что астероиды и кометы содержат ряд строительных блоков для жизни, известных как пребиотические молекулы. Например, анализ образцов с астероида Рюгу, проведенный в 2022 году, показал, что они содержат неповрежденные аминокислоты и витамин B3.

В кометах также содержится большое количество цианистого водорода (HCN) — еще одной важной пребиотической молекулы. Прочные углеродно-азотные связи HCN делают его более устойчивым к высоким температурам, а значит, он может выжить при попадании в атмосферу и остаться в целости и сохранности.

По оценкам ученых, для переноса органического материала кометы должны двигаться достаточно медленно, со скоростью менее 15 км/с. При более высоких скоростях основные молекулы не выживут: скорость и температура столкновения приведут к их разрушению. Если же скорость достаточно мала, комета упадет на поверхность планеты, унеся с собой молекулы-предшественники жизни в целости и сохранности.

Где это может произойти с наибольшей вероятностью?

Используя различные методы математического моделирования, исследователи установили, что доставка кометами молекул-предшественников жизни возможна только в определенных сценариях. Наиболее вероятными местами, где кометы могут двигаться с «нужной» скоростью для эффективной транспортировки органического материала, являются планетные системы, состоящие из планет, вращающихся вблизи друг друга. Это если речь идет о планетных системах вокруг звезд, похожих на Солнце.

В таких системах комета, по сути, может проходить или «перескакивать» с орбиты одной планеты на другую. Фактически она притягивается гравитационным притяжением одной планеты, а затем перед столкновением проходит мимо другой планеты. Если бы такое прохождение происходило несколько раз, то комета замедлилась бы настолько, что некоторые пребиотические молекулы смогли бы выжить, попав в атмосферу. В частности, на планетах, входящих в обитаемую зону вокруг своей звезды.

На рисунке выше показана идеализированная планетарная система с равноудаленными планетами одинаковой массы, что позволяет исследователям сделать аналитические прогнозы относительно минимальной скорости падения комет на внутренние планеты в обитаемой зоне. Низкоскоростные кометные удары по этим планетам следуют за черными стрелками внизу, представляя собой диффузию «отскока» между соседними планетами. Динамическая диффузия, показанная стрелками выше, напротив, приведет к высокоскоростным столкновениям, что не позволит эффективно распределить сложные молекулы.

Что же касается систем вокруг красных карликов?

Согласно результатам исследования, для планет, вращающихся вокруг звезд с меньшей массой, таких как красные карлики, перенос сложных молекул кометами был бы более затруднен или, по крайней мере, менее эффективен. Особенно если эти планетные системы не очень близки, т.е. с недостаточно близкими планетами. Кометы действительно достигали бы более высоких скоростей, что привело бы к сильным ударам и разрушению молекул до того, как они достигнут земли.

Таким образом, проведенное командой моделирование позволяет предположить, что способность комет зарождать жизнь в системах вокруг красных карликов может быть подорвана, особенно если планеты расположены дальше друг от друга. Поэтому будет интересно исследовать эти результаты дальше, не в последнюю очередь потому, что красные карлики являются наиболее распространенными звездами в нашей Галактике.

С научной статьей, описывающей исследование, можно ознакомиться здесь.