[Перевод] Как Оумуамуа меняет наш взгляд на галактическую панспермию
Художественный портрет первого межзвёздного астероида/кометы «Оумуамуа». Этот уникальный объект был обнаружен 19 октября 2017 года телескопом Pan-STARRS 1 на Гавайях.
Панспермия — привлекательная идея, получившая широкое распространение в последние десятилетия. Тем не менее, среди работающих учёных ей уделяется мало внимания. У их относительного безразличия есть веские причины, но некоторые события возрождают интерес к панспермии даже среди учёных.
Одним из них стало появление Оумуамуа в нашей Солнечной системе в 2017 году.
Панспермия — это гипотеза о том, что жизнь может путешествовать по Вселенной, непреднамеренно попадая на космическую пыль, метеороиды, астероиды, кометы и даже планеты-изгои.
Это древняя идея, что только раззадоривает некоторых. Первым её предложил греческий философ Анаксагор. Он ввёл термин «панспермия» и заявил, что во Вселенной полно жизни и что часть её попала на Землю. Эта теория остаётся на задворках науки, поскольку не может объяснить, как зародилась жизнь, и не поддаётся проверке. Но она остаётся устойчивой.
Появление Оумуамуа вызвало новый интерес к панспермии. После того как в 2017 году объект быстро появился и исчез, учёные попытались определить, что же это было на самом деле. Может быть, это была комета, может быть, астероид, может быть, кусок замёрзшего водорода. Было выдвинуто множество гипотез. Теперь мы называем его просто межзвёздным объектом, или МЗО.
С точки зрения панспермии, классификация Оумуамуа — не самая важная проблема. Он был гостем нашей Солнечной системы, пришедшим из другого места, и это самый важный момент.
В новой работе трио исследователей изучает, как много объектов такого типа может существовать и какие свойства им необходимы для защиты и транспортировки жизни по всей галактике. Работа называется «Последствия Оумуамуа для панспермии». Ведущий автор — Дэвид Као, ученик средней школы, который также проходил стажировку в Лаборатории прикладной физики Университета Джонса Хопкинса.
«Панспермия — это гипотеза о том, что жизнь возникла на Земле в результате бомбардировки инородными межзвёздными выбросами, содержащими полиэкстремофильные микроорганизмы», — пишут авторы. «Используя свойства Оумуамуа в качестве якоря, мы оценили массу и плотность выбросов в межзвёздной среде (МЗС)».
В своей работе авторы признают, что «панспермия — чрезвычайно сложная теория для количественного моделирования и оценки». Но из-за Оумуамуа попытаться всё же стоит. «Недавно обнаруженный Оумуамуа заслуживает повторного рассмотрения на предмет возможности панспермии — гипотезы о том, что жизнь зародилась на Земле в результате бомбардировки несущими жизнь межзвёздными выбросами и что жизнь может быть перенесена с одного небесного тела на другое.»
Панспермия — это идея о том, что жизнь распространяется по галактике или даже Вселенной с помощью астероидов, комет и даже малых планет.
Трио определило минимальный размер выброса, необходимый для защиты экстремофилов от радиации, особенно от сверхновых. Интенсивное гамма-излучение может стерилизовать выбросы, если они недостаточно велики, чтобы экстремофилы могли выжить в их внутренностях, защищённых камнем или водяным льдом. Выбросы также должны быть достаточно большими, чтобы защитить любые формы жизни от столкновения с другим телом. Но размер зависит от природы выброса.
«Мы рассматриваем четыре наиболее распространённых элементарных состава астероидов (хондритных, каменистых и металлических) и комет (ледяных) в нашей Солнечной системе: силикатный, никелевый, железный и ледяной», — пишут они. Никель имеет наибольшее затухание и наименьший минимальный размер, необходимый для размещения жизни. Водяной лёд требует максимального размера.
Авторы поясняют: «Мы исходим из того, что плотность и состав межзвёздных выбросов отражают содержание мелких тел в нашей Солнечной системе». Исходя из этого, они остановились на минимальном размере в 6,6 метра.
Они также попытались определить вероятность того, что экстремофилы могли засеять Землю, хотя и признают, что многие факторы, связанные с этим, мало изучены и плохо поддаются определению. Чтобы зародить жизнь, выброс, несущий экстремофилов, должен был прибыть на Землю раньше, до появления самых ранних свидетельств ископаемой жизни. «Во-вторых, мы оцениваем общее количество импактных событий на Земле после её формирования и до появления жизни (0,8 гигалет)».
Они рассчитали частоту столкновений для объектов разных размеров. Для объектов диаметром не менее 10 метров, по их расчётам, около 40 000 из них могли столкнуться с Землёй за первые 800 000 лет её существования.
На этом рисунке из исследования показано общее количество столкновений в зависимости от минимальной глубины экранирования за первые 800 000 лет существования Земли. Различные пунктирные, штриховые и сплошные линии представляют собой наклоны распределения.
Существуют оценки количества землеподобных планет в Млечном Пути. Исходя из них, вот что получается, если учесть все слабо ограниченные факторы. «Тем не менее, мы считаем, что панспермия является правдоподобным механизмом засева жизни (оптимистично) для ~ 10^5 из ~ 10^9 миров из обитаемой зоны размером с Землю в нашей Галактике», — пишут авторы.
Но перспективы того, что Земля сама была засеяна панспермией, очень слабы. «В частности, для Земли мы пришли к выводу, что независимо от других гипотез происхождения жизни на Земле, панспермия остаётся маловероятной (< 0,001%)». В некотором смысле это больше похоже на мысленный эксперимент. Авторы говорят, что «истинная относительная вероятность панспермии остаётся неизвестной».
Идея панспермии не исчезнет. Она просто слишком убедительна, чтобы от неё отказаться, даже если её невозможно проверить.
Другой способ взглянуть на это — Земля может быть скорее источником панспермии, чем её приёмником.
«Доля этих каменистых планет, обладающих магнитным полем, атмосферой и жидкой водой на поверхности, способной поддерживать жизнь, в настоящее время не определена и неизвестна, но наша работа предполагает, что до 10^4 таких миров в нашей Галактике могут быть заселены жизнью сегодня посредством панспермии при самых оптимистичных предположениях, что все эти миры способны поддерживать жизнь, перенесённую выбросами, а Земля является одной из потенциальных планет-источников.» При самых оптимистичных предположениях это число может возрасти до 10^4.
Есть и другие факторы, которые необходимо учитывать. Мы только начинаем определять количество планет-изгоев или свободно плавающих планет (СПП). По мере того как мы будем узнавать больше о них и их количестве, гипотеза панспермии будет меняться. «Открытие планет-изгоев, свободно плавающих планет, говорит о значительно большей плотности выбросов МЗС, чем ожидалось для крупных объектов», — объясняют авторы.
На этой иллюстрации изображена планета-изгой, перемещающаяся в пространстве.
Кроме того, количество выбросов и их масса не были постоянными. Например, во время гипотетической поздней тяжёлой бомбардировки в Землю и другие тела Солнечной системы врезалось гораздо большее количество объектов. Как это могло повлиять на панспермию?
«Считается, что ~4 гигалет назад Земля пережила беспрецедентное количество столкновений, в результате которых вещество выбрасывалось в межзвёздную среду — эпоха поздней тяжёлой бомбардировки, — пишут авторы. Скорость бомбардировки в 100–500 раз превышала современную. Если бы в других солнечных системах происходили подобные события, то потенциал для панспермии был бы значительно больше».
Художественная концепция Земли в период поздней тяжёлой бомбардировки.
Скорость звёздообразования также играет свою роль. «По мере образования большего количества звёзд все больше массы будет выбрасываться в МЗС в областях звёздообразования, увеличивая плотность выбросов в МЗС», — объясняют авторы.
В теории панспермии так много неизвестных и так много предположений, что многие учёные полностью избегают её. Но все новые и новые данные будут поступать к нам, и по мере того, как это будет происходить, идея будет пересматриваться и переосмысливаться».
Большой синоптический обзорный телескоп обсерватории Рубина, как мы надеемся, увидит свой долгожданный первый свет в начале 2025 года. Этот телескоп, несомненно, обнаружит гораздо больше МЗО и СПП, заполнив важные пробелы в наших знаниях.
По мере поступления этих данных ожидается, что к теории панспермии будет приковано ещё больше внимания.
