• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
15.11.2023
Игорь Байдов
4
2 112

Многопланетные системы замедляют кометы, чтобы сохранить на них важные для жизни элементы

4.2

Группа ученых из США провела серию симуляций, которые показали, какими характеристиками должны обладать планетные системы и их звезды, чтобы кометам было проще доставить в эти миры «кирпичики жизни».

Комета Лавджоя
Комета Лавджоя — долгопериодическая комета, открытая в ноябре 2011 года / © Getty images, Jim Miller / Автор: Sycophanta Duccius

Для возникновения жизни на Земле были необходимы пребиотические молекулы: например, молекулярный водород (H2), вода (H2O), диоксид углерода (CO2), аммиак (NH3). Но как они оказались на планете? Существуют две гипотезы, которые объясняют их происхождение. 

Первая — гипотеза эндогенного синтеза (изнутри). Она гласит, что эти молекулы могли возникнуть на молодой Земле в результате природных явлений: грозовых разрядов, облучения атмосферы высокоэнергетическими протонами, вулканической деятельности. Правда, эффективность этого процесса зависит от степени окисления в атмосфере и значительно снижается в более окисленных средах. Состав атмосферы Земли претерпевал большие изменения на протяжении всей истории. Пока сложно точно узнать, была ли газовая оболочка нашей молодой планеты подходящей для эндогенного синтеза.

Вторая гипотеза — экзогенная, близкая к концепции, известной как «панспермия». Она предполагает, что «кирпичики жизни» попали на Землю из космоса. Вероятно, их принесли астероиды, кометы и частицы межпланетной пыли. В образцах грунта с астероида Рюгу, собранных и доставленных японским зондом «Хаябуса-2» в 2020 году, исследователи выявили разнообразный набор пребиотических молекул — алифатические амины, карбоновые кислоты, содержащие азот гетероциклические соединения. А обнаруженные в образцах метеоритов (Мурчисонского метеорита, метеорита озера Мюррей и Альенде) неповрежденные аминокислоты могут указывать на то, что некоторые пребиотические молекулы способны пережить попадание в атмосферу и не разрушиться.  

В качестве основных «доставщиков» потенциально важных пребиотиков ученые давно рассматривают кометы, поскольку известно, что эти тела содержат большое количество молекул пребиотического сырья — синильную кислоту (HCN), а также простые аминокислоты. Несмотря на относительно небольшое число столкновений комет с молодой Землей (по сравнению с астероидами), исследователи подсчитали, что эти «хвостатые странницы» могли доставить в 20 раз больше органического материала на нашу планету, чем метеориты. Объясняют это тем, что в кометах много содержащего углерод вещества (примерно 10 процентов) по сравнению с астероидами C- и S-класса (два процента и 0,2 процента соответственно). 

Однако вокруг комет как эффективных «доставщиков» важных для жизни элементов часто идут споры. Эти объекты движутся в космосе на экстремально высоких скоростях, и если они врезаются в планету на скорости более 20 километров в секунду, вероятность того, что сложные органические молекулы уцелеют при столкновении с земной поверхностью, близка к нулю. Правда, математические модели показывают: структуры молекул могут сохраняться невредимыми, если кометы сталкиваются с поверхностью на очень низких скоростях, что позволяет свести к минимуму «термическое разложение сырья».  

Группа ученых из Кембриджского университета (США) под руководством астронома Ричарда Анслоу попыталась подробно разобраться в этом вопросе. Исследователи провели серию симуляций и компьютерных экспериментов, чтобы понять, как планетные системы могут замедлять движение комет — снижать скорость столкновения настолько, чтобы важные молекулы не разрушились под действием высоких температур (такое возможно при слишком больших скоростях падения комет). Ученые обнаружили, что кометам проще доставить «ингредиенты для жизни» к скалистым планетам, которые плотно «упакованы» в своих системах. Иными словами, они находятся друг от друга на достаточно близком расстоянии. Результаты работы опубликованы в журнале Proceedings of the Royal Society A.

график скоростей кометы
На графике отображена минимальная скорость столкновения кометы с планетой земного типа в обитаемой зоне, при которой может быть осуществлена безопасная доставка синильной кислоты (HCN) на поверхность. Доставка HCN наиболее эффективна при скорости ниже 15 километров в секунду, вероятность успеха снижается при скорости выше 20 километров в секунду, При скорости выше 25 километров в секунду вероятность практически равна нулю / © Richard Anslow

Анслоу и его коллеги показали, что минимальная скорость столкновения всегда будет ниже для экзопланет, вращающихся вокруг солнцеподобных звезд (желтых карликов), чем для экзопланет у красных карликов М-класса (самый распространенный тип звезд в Млечном Пути). Исследователи выяснили, что существуют два типа планетных систем, способных замедлять скорость комет на 5-10 километров в секунду: 

— Системы с относительно массивными звездами солнечного типа, где все объекты вращаются немного медленнее;

— Системы, где планеты расположены близко друг к другу, словно горошины в стручке, — так, что комета, многократно проходя рядом с планетами, может со временем замедлиться.

«Наши расчеты показали, что кометы могут безопасно доставлять ингредиенты для жизни на планеты относительно малой массы, как Земля, или еще меньшей, которые обращаются вокруг звезд солнечной массы или даже большей. А еще в планетные системы, где объекты находятся достаточно близко друг к другу, вероятно, даже ближе, чем в нашей системе», — пояснил Анслоу. 

Астроном отметил, что в идеальных условиях в результате медленного столкновения кометы с поверхностью экзопланеты внутри кратера появилось бы нечто вроде «пребиотического супа» или «кометного пруда» с важными для жизни химическими соединениями. 

Авторы подытожили, что если ученые и обнаружат признаки жизни в других мирах, выяснить, как она туда попала, можно будет, просто изучив устройство системы. Такие данные, в свою очередь, помогут больше узнать и о том, как сформировалась жизнь на Земле.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Вчера, 18:26
Татьяна

Исследуя глубоководные сообщества в районе Тихого океана, богатом железомарганцевыми конкрециями, ученые из Великобритании неожиданно обнаружили новый источник кислорода. Теперь они опасаются, что разработка этих месторождений может нарушить сложившиеся экосистемы.

Вчера, 16:20
Татьяна

Врачи давно знают, что во время каникул и праздников растет число пациентов с нарушениями работы сердца. Причина — в неумеренном пьянстве. Две группы ученых показали, как спиртное вызывает мерцательную аритмию, а также предупредили о рисках для женщин, принимающих гормональную заместительную терапию.

8 часов назад
Алиса Гаджиева

Во время раскопок на юге Турции археологи обнаружили глиняную табличку с хорошо читаемой аккадской клинописью. Когда ее расшифровали, оказалось, что это важные хозяйственные записи, сделанные 3500 лет назад.

Вчера, 18:26
Татьяна

Исследуя глубоководные сообщества в районе Тихого океана, богатом железомарганцевыми конкрециями, ученые из Великобритании неожиданно обнаружили новый источник кислорода. Теперь они опасаются, что разработка этих месторождений может нарушить сложившиеся экосистемы.

17 июля
Игорь Байдов

Команда китайских инженеров разработала модель магнитоэлектрического генератора, способного эффективно преобразовывать энергию падающих капель в электричество. Устройство может быть полезно для районов с повышенной сезонной влажностью. Разработка ученых в теории выглядит перспективно, но вызывает некоторые вопросы. В частности, пока не ясно, можно ли найти ей практическое применение.

Вчера, 16:20
Татьяна

Врачи давно знают, что во время каникул и праздников растет число пациентов с нарушениями работы сердца. Причина — в неумеренном пьянстве. Две группы ученых показали, как спиртное вызывает мерцательную аритмию, а также предупредили о рисках для женщин, принимающих гормональную заместительную терапию.

25 июня
Игорь Байдов

Ученые из Китая и Бельгии воссоздали в лаборатории условия, существовавшие на Меркурии четыре миллиарда лет назад, и выяснили, что они были идеальными для образования слоя алмазов, который с течением времени становился лишь толще.

1 июля
Александр Березин

Необычный биологический вид, по оценке авторов новой научной работы, пригоден для заселения четвертой планеты без каких-либо предварительных условий — уже в том виде, в котором он существует сейчас. Поскольку речь идет о фотосинтетическом организме, он способен нарабатывать существенное количество кислорода. Интересно, что кандидат на терраформирование Марса сохранил жизнеспособность после месяца в жидком азоте.

12 июля
Александр Березин

Falcon 9 Block 5 впервые за три сотни запусков дал частично неудачный полет. Ракета выводила 20 спутников компании SpaceX, с 15 связь уже пропала, еще пять могут быть потеряны в ближайшее время.

[miniorange_social_login]

Комментарии

4 Комментария
-
1
+
Из-за обилия появившихся в последнее время нюансов формула Дрейка безнадежно устарела. И так от нее толку не было
Для меня остался непонятным ключевой элемент — механизм замедления комет планетной группой. Почему кометы будут именно замедляться? Если гравитационным манёвром у планеты, так это штука равновероятная — точно так же могут и ускоряться. Это лишь вопрос, за планетой или перед планетой пройдёт комета, под каким углом к её текущей скорости. И с какого направления подлетит, плюс с каким прицельным параметром ( это один из параметров гиперболического облёта планеты). Это случайные обстоятельства, равновероятные. Почему кометы испытают именно замедление (гравитационным полем планет? Или как?), и как это работает избирательно на замедление, а не ускорение.
    Valentin Boyarski
    15.11.2023
    -
    0
    +
    По видимому, в плотно упакованных системах комета может быть притянута гравитацией одной планеты, потом захвачена гравитацией другими планетами, пока не столкнется с одной из них. Получается, что комета, по сути, «отскакивает» от орбиты одной планеты к другой, причём, по несколько раз. Грубый пример - это как бьющиеся о две стены шарик, со временем его скорость будет снижаться. Вот, кстати, что в работе говорится: In such a system, a comet could be pulled in by the gravitational pull of one planet, then passed to another planet before impact. If this 'comet-passing' happened enough times, the comet would slow down enough so that some prebiotic molecules could survive atmospheric entry.
    +
      ещё комментарии
      Да, но это гравитационное притягивание может и ускорять комету. Это же обычный гравитационный манёвр, им как тормозят, так и разгоняют. Люди, например, гравитационным манёвром разгоняют свои аппараты чаще, чем тормозят (хотя и тормозят тоже, бывает). А случайный процесс будет равновероятным. Какова природа избирательности именно по торможению? Протянулась комета одной планетой - и с разгоном врезалась в другую. Почему с торможением?
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно