Jesu li međuzvjezdani objekti kao Oumuamua donijeli život na Zemlju?

Kako je nastao život na Zemlji? Jesu li međuzvjezdani objekti kao Oumuamua donijeli život na Zemlju?

---

19. listopada 2017. godine, astronomi projekta Pan-STARRS prvi su put detektirali međuzvjezdani objekt (MZO) koji prolazi kroz naš Sunčev sustav. Objekt, poznat kao 1I/2017 U1 ‘Oumuamua‘, izazvao je značajne znanstvene rasprave i danas je još uvijek kontroverzan. Svi su se složili da otkriće ovog objekta ukazuje na to da MZO-i redovito ulaze u naš Sunčev sustav. Štoviše, naknadna istraživanja otkrila su da povremeno neki od tih objekata dolaze na Zemlju kao meteoriti i udaraju u površinu.

To postavlja vrlo važno pitanje: ako MZO-i dolaze na Zemlju već milijardama godina, može li biti da su sa sobom donijeli sastojke za život? U nedavnom radu, tim istraživača razmatrao je implikacije MZO-a odgovornih za panspermiju – teoriju da sjemenke života postoje diljem svemira i distribuiraju se pomoću asteroida, kometa i drugih nebeskih objekata. Prema njihovim rezultatima, MZO-i potencijalno mogu posijati stotine tisuća (ili čak milijarde) Zemlji sličnih planeta diljem Mliječnog puta.

Tim je predvodio David Cao, student na Thomas Jefferson High School for Science and Technology (TJSST). Pridružio mu se Peter Plavchan, docent fizike i astronomije na Sveučilištu George Mason (GMU) i direktor Mason opservatorija, te Michael Summers, profesor astrofizike i planetarne znanosti na GMU. Njihov rad, “Implikacije ‘Oumuamue” na panspermiju‘, nedavno je objavljen na otvorenom serveru arXiv i trenutno je na recenziji za objavljivanje od strane Američkog astronomskog društva (AAS).

Što je panspermija?

Ukratko, panspermija je teorija koja tvrdi da je život na Zemlju uveden pomoću objekata iz međuzvjezdanog medija (MŽM). Prema ovoj teoriji, taj život uzeo je oblik ekstremofilnih bakterija sposobnih preživjeti oštre uvjete svemira. Kroz ovaj proces, život se distribuira kroz kozmos dok objekti prolaze kroz MŽM dok ne dođu do potencijalno naseljivih planeta i udare u njih. To čini panspermiju bitno različitom od konkurentskih teorija o tome kako je život na Zemlji počeo (tj. abiogeneza), od kojih je najprihvaćenija hipoteza o RNA svijetu –The RNA World.Ova hipoteza sugerira da je RNA bila prethodnica DNK i proteina u evolucijskom procesu, čime je postavila temelje za pojavu prvog života na Zemlji, odnosno života koji je nastao autohtono

No, kao što je Cao rekao za Universe Today putem e-maila, panspermija je teška za procjenu: “Panspermija je teška za procjenu jer zahtijeva toliko različitih faktora koji trebaju biti uključeni, mnogi od kojih su neograničeni i nepoznati. Na primjer, moramo uzeti u obzir fiziku iza panspermije (koliko je objekata sudarilo sa Zemljom prije najranijih fosiliziranih dokaza za život?), biološke faktore (mogu li ekstremofili izdržati gama zračenje supernove?) i tako dalje.”

Uz svaki od ovih faktora postoje pitanja na koja još nemamo odgovore ili ih ne možemo efikasno modelirati, na primjer, broj ekstremofila koji zapravo dođu do Zemlje čak i ako bi objekt koji nosi život udario u Zemlju, i vjerojatnost da život zapravo može početi od ekstremofila. Skup ovih faktora, zajedno s mnogim drugima, kao što su promjena stope formiranja zvijezda i nedavno otkriće nekoliko slobodno lebdećih planeta, čini panspermiju teškom za procjenu, a samim tim, naše razumijevanje vjerojatnosti panspermije stalno se mijenja.

Otkriće ‘Oumuamue’ 2017. godine predstavljalo je važnu prekretnicu za astronomiju, jer je to bio prvi put da je MZO promatran. Činjenica da je uopće otkriven ukazivala je na to da su takvi objekti statistički značajni u svemiru i da MZO-i redovito prolaze kroz Sunčev sustav (od kojih su neki vjerojatno još uvijek ovdje).

2I/Borisov

Dvije godine kasnije, drugi MZO je otkriven kako ulazi u Sunčev sustav (2I/Borisov), ali ovaj put nije bilo misterija o njegovoj prirodi. Kako se približavao našem Suncu, 2I/Borisov je formirao rep, ukazujući na to da je komet. Naknadna istraživanja pokazala su da neki od tih objekata postaju meteoriti koji udaraju u površinu Zemlje, a neki su čak i identificirani. To uključuje CNEOS 2014-01-08, meteor koji se srušio u Tihom oceanu 2014. godine (i bio je predmet istraživanja Galileo projekta).

Kako je Cao objasnio, otkriće ovih međuzvjezdanih posjetitelja također ima implikacije za panspermiju i tekuću raspravu o podrijetlu života na Zemlji: “‘Oumuamua služi kao novi podatak za modele panspermije, jer možemo koristiti njegova fizička svojstva, posebno njegovu masu, veličinu (sferični radijus) i pretpostavljenu gustoću broja MŽM, kako bismo modelirali gustoću broja i masu objekata u međuzvjezdanom mediju. Ti modeli omogućuju nam procjenu gustoće toka i mase toka objekata u međuzvjezdanom mediju i, s tim modelima, možemo procijeniti ukupan broj objekata koji su udarili u Zemlju tijekom 0,8 milijardi godina (što je hipotetičko razdoblje između formiranja Zemlje i najranijih dokaza za život).”

Bitni podaci

Znati ukupan broj sudara na Zemlji tijekom tog razdoblja od 0,8 milijardi godina vitalno je za panspermiju, jer veći broj događaja sudara s međuzvjezdnim objektima tijekom tog razdoblja implicira veću vjerojatnost za panspermiju. Dakle, fizička svojstva međuzvjezdanog objekta ‘Oumuamue omogućuju stvaranje matematičkih modela koji određuju vjerojatnost panspermije.

Pored matematičkih modela koji razmatraju fiziku iza panspermije – tj. gustoću broja, gustoću mase, ukupne događaje udara i sl. – Cao i njegovi kolege primijenili su biološki model koji opisuje minimalnu veličinu objekta potrebnu za zaštitu ekstremofila od astrofizičkih događaja (supernove, gama-zračenje, veliki udari asteroida, prolazak zvijezda i sl.). Nedavna istraživanja pokazala su da kozmičke zrake erodiraju sve osim najvećih MZO-a prije nego što dođu do drugog sustava. Ovi dodatni faktori u konačnici utječu na broj objekata koji će udariti u Zemlju (koji nisu sterilizirani astrofizičkim izvorima) i vjerojatnost panspermije.

“Da bismo utvrdili minimalnu veličinu objekta potrebnu za zaštitu ekstremofila od astrofizičkih događaja, primijenili smo niz modela. Jedan od njih je metoda pakiranja sfera, koju smo koristili za procjenu udaljenosti između izbačene tvari i najbližeg supernova progenitora. Za ovu svrhu poslužilo nam je gusto zvjezdano jato Orion A. Nadalje, analizirali smo i količinu gama zračenja koja dopire do izbačene tvari te koeficijent atenuacije, odnosno sposobnost izbačene tvari da apsorbira zračenje. Ovo je bilo temeljeno na pretpostavljenom najčešćem kemijskom sastavu izbačene tvari, koji uključuje ledeni vodeni sloj,” objasnio je Cao.

Vjerojatnost da je panspermija potaknula život na Zemlji

Na temelju njihovih kombiniranih fizičkih i bioloških modela, tim je izveo procjene broja izbačenih tvari koje su udarile u Zemlju prije nego što se život pojavio. Prema najstarijim fosiliziranim dokazima pronađenim u zapadnoj Australiji (iz stijena koje datiraju iz arhaičnog eona), najraniji oblici života pojavili su se oko 3,5 milijardi godina prije.

Cao objašnjava: “Zaključujemo da je maksimalna vjerojatnost da je panspermija potaknula život na Zemlji reda veličine 10-5, ili 0,001 posto. Iako se ova vjerojatnost čini niskom, pod najoptimističnijim uvjetima, potencijalno postoji 4×109 ukupno naseljivih zona egzoplaneta u našoj Galaksiji, što bi moglo ukazivati na ukupno 104 naseljiva svijeta koji podržavaju život.”

“Osim toga, ograničili smo našu analizu na prve 0,8 milijardi godina povijesti Zemlje prije najranijih fosiliziranih dokaza za život, ali budući da život može biti posijan u bilo kojem trenutku u životnom vijeku planeta, a planeti imaju znatno duže naseljive životne vjekove (do 5-10 milijardi godina), povećali smo našu procjenu za ukupan broj naseljivih svjetova koji podržavaju život u našoj Galaksiji za jedan red veličine.”

Iz ovoga su Cao i njegovi kolege dobili konačan rezultat od oko 105 naseljivih planeta koji bi mogli podržavati život u našoj galaksiji. Međutim, ove procjene temelje se na najoptimističnijim projekcijama u pogledu planetarne naseljivosti. Drugim riječima, pretpostavlja se da su svi Zemlji slični stjenoviti planeti koji orbitiraju unutar naseljivih zona sposobni podržavati život, što znači da imaju guste atmosfere, magnetska polja, tekuću vodu na svojim površinama i sve životno sposobne izbačene tvari koje prežive ulazak u našu atmosferu sposobne su deponirati mikrobe na površinu.

Rezultati ne dokazuju panspermiju

Kako je Cao sažeo, njihovi rezultati ne dokazuju panspermiju niti rješavaju raspravu o podrijetlu života na Zemlji. Ipak, pružaju vrijedne uvide i ograničenja o mogućnosti da je život ovdje stigao putem objekata poput ‘Oumuamue”.

Bez obzira na sve, ovi nalazi vjerojatno će imati značajne implikacije za astrobiologiju, koja postaje sve raznovrsnije područje.

‘Uključujemo fiziku, biologiju i kemiju u proučavanje panspermije kao izvora života, i rijetko je imati tako raznolik raspon tema u jednom istraživačkom području. Mislim da astrobiologija teži postati interdisciplinarnija, što smatram pozitivnim trendom jer bi to omogućilo stručnjacima svih područja da napreduju u astrobiologiji,” rkao je Cao. “Naše istraživanje može doprinijeti ovom trendu. U pogledu naših nalaza o panspermiji, vjerojatnost da je panspermija potaknula život na Zemlji je malo vjerojatna, ali broj naseljivih zona planeta koji podržavaju život u našoj Galaksiji je znatno veći,” dodao je Cao.

“Buduće studije astrobiologije mogu koristiti ove nalaze kako bi izgradile naše istraživanje o panspermiji. Međutim, ne uključujemo niti znamo sve faktore koji bi mogli utjecati na vjerojatnost panspermije. Vjerujem da naši nalazi otvaraju nove linije istraživanja za buduće studije panspermije na kojima se može graditi ažuriranjem naših modela ili uključivanjem dodatnih faktora,” rekao je Cao.

“Jedno potencijalno područje istraživanja, ako u budućnosti pronađemo dokaze za život na drugim svjetovima, bilo u našem Sunčevom sustavu ili putem biopotpisa u atmosferama egzoplaneta, je razmatranje eksperimentalnih i opservacijskih testova za razlikovanje između života koji je stigao mehanizmom panspermije ili života koji se evolucijski razvio i samostalno nastao.”

Pridružite se raspravi u našoj Telegram grupi. KOZMOS Telegram –t.me/kozmoshr