Jaki jest przepis na żyjącą planetę? Astronomowie nie są pewni - nie znaleźliśmy jeszcze niczego poza Ziemią.
Ale mamy pewne wyrafinowane domysły: życie prawdopodobnie potrzebuje wody, węgla oraz wystarczającej ilości światła i ciepła, aby zasilić świat bez przypalenia go do końca. Grawitacja nie powinna być zbyt wysoka, a atmosfera też nie zaszkodzi. Ale nowe badanie proponuje inny istotny składnik: duże uderzenia asteroidy i komety, w odpowiednich ilościach.
Kiedy duży obiekt uderza w planetę, zdarzają się dwie rzeczy: materiał z obiektu zostaje dodany do masy planety, a część atmosfery wokół strefy zderzenia zostaje wyrzucona w przestrzeń kosmiczną, powiedział Mark Wyatt, astronom i ołów z University of Cambridge autor nowej pracy. W prawdziwie gigantycznych uderzeniach, takich jak ten, który uformował księżyc Ziemi, część atmosfery również zostaje zerwana z drugiej strony planety, co oznacza, że nieco więcej się gubi. Ale to nie znaczy, że niedoszły świat powinien całkowicie pominąć skutki. Jeśli planeta ma rozwinąć warunki uważane za niezbędne do życia, najlepiej należeć do środkowej kategorii planet, które pochłaniają wiele dużych uderzeń - ale nie tak wiele, że tracą atmosferę.
To dlatego, że planety prawie na pewno potrzebują „substancji lotnych” w swojej atmosferze, aby wykiełkować życie, Wyatt powiedział Live Science. Substancje lotne to chemikalia, takie jak woda i dwutlenek węgla, które mogą wrzeć w niskich temperaturach. Całe życie, które znamy, opiera się na wodzie i węglu, aby utrzymać się na podstawowym poziomie chemicznym, a naukowcy uważają, że właściwości tych chemikaliów sprawiają, że są one niezbędne do powstania życia w dowolnym miejscu we wszechświecie.
Ale nie wszystkie planety zaczynają od niezbędnego stężenia substancji lotnych. Na początku życia gwiazdy jest znacznie jaśniejszy. A ten dodatkowy blask jest wystarczająco gorący, aby upiec cały luźny pył w regionie, który później stanie się strefą zamieszkiwaną przez gwiazdę - niezbyt gorącym, niezbyt zimnym obszarem. Te gorące wczesne temperatury prawdopodobnie usuwają wodę i inne substancje lotne z pyłu, który ostatecznie stanie się planetami nadającymi się do zamieszkania. Tak więc po uformowaniu się planet i ochłodzeniu gwiazdy te skaliste kule muszą pozyskać substancje lotne z innego miejsca w Układzie Słonecznym. Innymi słowy, muszą rozbić się na wiązce dużych zbłąkanych przedmiotów.
Naukowcy odkryli, że najlepszymi kandydatami do dostarczania substancji lotnych bez usuwania atmosfery planety i sterylizacji jej są obiekty średniej wielkości. Asteroidy i komety o szerokości 60 stóp (20 metrów) i szerokości 1300 stóp (1 kilometr) są bardzo skuteczne w dostarczaniu substancji lotnych i mają tendencję do dodawania do atmosfery więcej niż odejmują, stwierdzili autorzy. Większe asteroidy o średnicy od około 1 do 12 mil (2 do 20 km) będą miały tendencję do usuwania atmosfery więcej niż dodają.
Autorzy odkryli, że gigantyczne uderzenia, takie jak ten, który uformował księżyc Ziemi, nie zadzierają z tą historią tak, jak można się spodziewać. Takie zdarzenia są dość rzadkie i chociaż mogą zmienić skład atmosfery, nie usuwają go całkowicie.
Jedną z ważnych lekcji z tego artykułu jest to, że małe gwiazdy „klasy M” - najczęstsza kategoria gwiazd, zbyt ciemna, by widzieć gołym okiem, wiele z nich to czerwone karły - są prawdopodobnie złymi kandydatami na życie, napisali autorzy. To znaczące, ponieważ wokół takich gwiazd pojawiło się wiele potencjalnie nadających się do zamieszkania egzoplanet.
„W przypadku gwiazd M ich niska jasność oznacza, że strefa zamieszkana jest znacznie bliżej gwiazdy niż dla gwiazdy takiej jak słońce” - powiedział Wyatt.
Aby uzyskać wystarczającą ilość światła, planeta podobna do Ziemi krążąca wokół gwiazdy klasy M może być tak blisko tej gwiazdy, jak Merkury dla naszego Słońca.
I robi się coraz gorzej. Tuż obok małej, małej masy gwiazdy, asteroidy i komety latają z dużo większą prędkością i gwałtowniej zderzają się z planetami.
„Uderzenia z większą prędkością są znacznie bardziej skuteczne w usuwaniu atmosfery” - powiedział Wyatt.
To złe wieści dla życia na światach M. I nie jest to jedyny czynnik, który sprawia, że życie w świecie M jest mało prawdopodobne.
„Istnieje wiele powodów, dla których planety nadające się do zamieszkania na orbitach M mogą nie mieć atmosfery, w tym zdzierania się z wiatrów gwiezdnych i planet znajdujących się znacznie bliżej gwiazdy macierzystej” - powiedziała Sarah Rugheimer, ekspert od atmosfery egzoplanetowej na University of Oxford, który nie brał udziału w tych badaniach.
Czy jest jakaś nadzieja na życie na światach M?
„Myślę, że ostatecznie odpowiemy na to pytanie obserwacyjnie wkrótce po jego uruchomieniu: Czy planety mieszkalne krążące wokół karłów M mają atmosferę?” Powiedział Rugheimer. „Wiemy, że nieco cieplejsze i większe planety krążące wokół krasnoludów M mają gęstą atmosferę. Ale to pytanie wciąż pozostaje dla planet nadających się do zamieszkania: czy mogą zachować wystarczająco cienką atmosferę, coś w rodzaju Ziemi, a nie Wenus?”
Autorzy podkreślili w artykule, że wiele ich wniosków opiera się na niepewności: gdzie powstaje życie? Jak bardzo inne systemy gwiezdne są podobne do naszego układu słonecznego?
Edwin Bergin, ekspert w dziedzinie formowania planet i wody na Uniwersytecie Michigan, który nie był zaangażowany w te badania, zgodził się z autorami, że w obliczeniach leżących u podstaw tego opracowania są tak zwane „znaczące komplikacje”.
„Ale przedstawione przez nich ogólne trendy są dość interesujące i mogą być ważne” - powiedział.
Wskazał na swoje własne dzieło, które sugerowało, że Ziemia zaczęła się od gęstszej, bogatej w azot atmosfery, ale straciła wiele z uderzeń. Autorzy tego nowego artykułu zasugerowali w swoim modelu, że uderzenia komet i asteroid mogły ukształtować atmosferę Ziemi, Marsa i Wenus.
Naukowcy powiedzieli, że w dalszej części drogi można dowiedzieć się więcej o tym, w jaki sposób praca ta może wyjaśnić nasz własny układ słoneczny, a zwłaszcza rolę gigantycznych uderzeń tutaj. Ten artykuł nie został jeszcze opublikowany w czasopiśmie recenzowanym i jest dostępny na serwerze preprint arXiv.
