Ιστολόγιο

Οι κρούσεις αστεροειδών παρείχαν τόσο τη θερμότητα όσο και τα ακατέργαστα συστατικά για να ενεργοποιήσουν τη ζωή;

Αυτό είναι το μεγάλο μας ερώτημα: Πώς ξεκίνησε η ζωή στη Γη; Όποιος λέει ότι έχει την απάντηση λέει μεγάλα παραμύθια. Απλώς δεν ξέρουμε ακόμα.

Ενώ μια οριστική απάντηση μπορεί να απέχει πολύ - ή μπορεί να μην βρεθεί ποτέ - υπάρχουν μερικοί έξυπνοι τρόποι για να τσιμπήσετε τις άκρες αυτού του Μεγάλου Ερωτήματος. Μια ομάδα ερευνητών στο Πανεπιστήμιο του Κόμπε στην Ιαπωνία παίρνει τις δικές της μπουκιές από αυτό το συναρπαστικό ερώτημα με μια δική τους ερώτηση: Η θερμότητα από τις κρούσεις αστεροειδών βοήθησε να ξεκινήσει η ζωή;

Αυτή η ομάδα ερευνητών δεν είναι η πρώτη που αναρωτιέται για τις κρούσεις αστεροειδών και ποιον ρόλο μπορεί να έπαιξαν στην εμφάνιση της ζωής στη Γη. Αλλά αντί να επικεντρωθούν σε αστεροειδείς που προσκρούουν στη Γη και μεταφέρουν νερό και χημικά, εξετάζουν τις κρούσεις μεταξύ αστεροειδών και άλλων μικρών σωμάτων. Είναι πιθανό ότι η θερμότητα από αυτές τις κρούσεις παρήγαγε νερό και χημικές ουσίες προέλευσης ζωής στην επιφάνεια του αστεροειδούς και στη συνέχεια παραδόθηκαν στη Γη.

Η ομάδα των επιστημόνων ξεκίνησε με στόχο έναν αστεροειδή μεσολαβητή από πορώδες γύψο. Τοποθέτησαν θερμοστοιχεία μέσα στον αστεροειδή τους για να μετρήσουν τη θερμότητα. Στη συνέχεια δημιούργησαν κρούσεις υψηλής ταχύτητας επιταχύνοντας βλήματα με το Πανεπιστήμιο του Κόμπε πιστόλι αερίου . Το όπλο αερίου δύο σταδίων τους είναι εξειδικευμένος εξοπλισμός φυσικής που μπορεί να επιταχύνει τα πράγματα σε εξαιρετικά υψηλές ταχύτητες.



Στα αριστερά είναι το όπλο αερίου στο Πανεπιστήμιο του Κόμπε. Τα όπλα αερίου μπορούν να προωθήσουν βλήματα σε εξαιρετικά υψηλές ταχύτητες για έρευνα στη φυσική. Η εικόνα στα δεξιά είναι από ένα πιστόλι αερίου σε μια εγκατάσταση της GM/Delco. Είναι το αποτέλεσμα ενός πλαστικού βλήματος 7 γραμμαρίων που εκτοξεύτηκε από ένα πιστόλι αερίου με ταχύτητα 7.000 μέτρων το δευτερόλεπτο σε ένα μπλοκ αλουμινίου. Συντελεστές εικόνας: (L) Yasui et al 2021, Πανεπιστήμιο Kobe. (R) Από χειριστή κάμερας: R. D. Ward. Υπηρεσία που απεικονίζεται: Άλλη υπηρεσία – Αναγνωριστικό: DDSC8513609, Δημόσιος Τομέας, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=876520

Μια κρίσιμη ιδέα πίσω από το πείραμά τους είναι η υδατική αλλοίωση και η θερμότητα που απαιτείται για τη δημιουργία της. Υδατική αλλοίωση είναι όταν τα ορυκτά στα πετρώματα αλλάζουν λόγω χημικών αντιδράσεων με το νερό. Αυτές οι αντιδράσεις μπορούν να δημιουργήσουν οργανικά στερεά. Αλλά για να πραγματοποιηθούν αυτές οι αντιδράσεις, πρέπει να υπάρχει θερμότητα για να λιώσει ο πάγος του αστεροειδούς. Σε μεγαλύτερα σώματα, οι επιστήμονες πιστεύουν ότι η διάσπαση του Αλουμινίου 26, ενός ραδιενεργού ισοτόπου, μπορεί να παρέχει θερμότητα για υδατική αλλοίωση. Αλλά αυτό συμβαίνει μόνο σε μεγαλύτερους αστεροειδείς διαμέτρου περίπου 10 χιλιομέτρων και μπορεί να συνέβη μόνο στα πρώτα 10 εκατομμύρια χρόνια του Ηλιακού Συστήματος πριν από την αποσύνθεση όλων των Al 26. Θα μπορούσε να έχει συμβεί υδατική αλλοίωση λόγω των επιπτώσεων σε μικρότερους αστεροειδείς πολύ αργότερα στη ζωή του Ηλιακού Συστήματος;



Παρακολούθησαν τη θερμοκρασία που δημιουργήθηκε από τις κρούσεις καθώς ανέβαζαν την ταχύτητα των βλημάτων τους. Ήθελαν να μάθουν όχι μόνο πόση θερμότητα παράγεται αλλά και πόσο καιρό αυτή η θερμότητα θα διατηρηθεί. Θα μπορούσαν οι κρούσεις αστεροειδών να δημιουργήσουν αρκετή θερμότητα για τη δημιουργία χημικών ουσιών που προέρχονται από τη ζωή χωρίς να καταστρέψουν τους ίδιους τους αστεροειδείς; Πόσο διαδεδομένες είναι αυτές οι συνθήκες στο Ηλιακό Σύστημα και θα μπορούσαν αυτές οι χημικές ουσίες να εξακολουθούν να παράγονται σε παλαιότερα Ηλιακά Συστήματα όπως το δικό μας;

Στην εργασία τους, η ομάδα επεσήμανε ότι στην κύρια ζώνη αστεροειδών η σχετική ταχύτητα μεταξύ των αστεροειδών είναι περίπου 4 έως 5 km/sec. Το σοκ αυτών των συγκρούσεων θα ανέβαζε αμέσως τη θερμοκρασία γύρω από τον κρατήρα που προέκυψε. Συγκρούσεις σαν κι αυτές ήταν συχνές στη νεολαία του Ηλιακού μας Συστήματος, πολύ αφότου όλα τα Al 26 είχαν αποσυντεθεί. Η θερμότητα από αυτές τις κρούσεις θα ήταν πιο έντονη σε πιο πορώδη σώματα αστεροειδών. Έχουν γίνει πολλές αριθμητικές μελέτες για τη θερμότητα από αυτές τις επιπτώσεις, αλλά οι συντάκτες αυτής της εργασίας λένε ότι η δική τους μπορεί να είναι η πρώτη φορά που μελετώνται απευθείας.

Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν διαφορετικούς τύπους βλημάτων που ταξιδεύουν με διαφορετικές ταχύτητες για να αναπτύξουν ένα μοντέλο κρουστικής θέρμανσης. Η παρακάτω εικόνα δείχνει μερικά από τα πειραματικά τους αποτελέσματα.

Το γράφημα στα αριστερά δείχνει αποτελέσματα πρόσκρουσης από πολυανθρακικό βλήμα που ταξιδεύει σε 1,7 kms?1. Το γράφημα στα δεξιά δείχνει τα αποτελέσματα πρόσκρουσης από ένα βλήμα αλουμινίου που ταξιδεύει στα 4,3 kms?1. Πίστωση εικόνας: Yasui et al 2021.

Το γράφημα στα αριστερά δείχνει αποτελέσματα πρόσκρουσης από πολυανθρακικό βλήμα που ταξιδεύει σε 1,7 kms?1. Το γράφημα στα δεξιά δείχνει τα αποτελέσματα της πρόσκρουσης από ένα βλήμα αλουμινίου που ταξιδεύει στα 4,3 kms?1. Τα σημεία που σημειώνονται ως i=1 έως 4 αντιπροσωπεύουν τα θερμοστοιχεία. Πίστωση εικόνας: Yasui et al 2021.



Έχοντας στα χέρια της τα πειραματικά της δεδομένα, η ομάδα ανέπτυξε έναν εμπειρικό κανόνα για τις επιπτώσεις της θέρμανσης κρούσης στους αστεροειδείς. Το μοντέλο αγωγιμότητας θερμότητας που βασίζεται σε αυτόν τον κανόνα τους επέτρεψε να υπολογίσουν την κατανομή θερμότητας γύρω από τον κρατήρα πρόσκρουσης. Στη συνέχεια συνέκριναν το μοντέλο τους με όσα είναι γνωστά για την υδατική αλλοίωση και το σχηματισμό οργανικών στερεών από αναλύσεις μετεωριτών.

Αυτή η εικόνα δείχνει την κατανομή θερμότητας γύρω από το δάπεδο του κρατήρα των μητρικών σωμάτων αστεροειδών που υπολογίζεται χρησιμοποιώντας το μοντέλο αγωγιμότητας θερμότητας. Οι διακεκομμένες γραμμές είναι ισοθερμικές γραμμές περιγράμματος. Οι αριθμοί που πληρούν τις ισοθερμικές γραμμές περιγράμματος υποδεικνύουν την τιμή που λαμβάνεται κατά την κανονικοποίηση της απόστασης από το σημείο πρόσκρουσης κατά την ακτίνα του κρατήρα. Κάθε πίνακας εμφανίζει αποτελέσματα για αντικείμενα σε διαφορετικές αποστάσεις από τη Γη. Πίστωση εικόνας: Yasui et al, 2021.

Αυτή η εικόνα δείχνει την κατανομή θερμότητας γύρω από το δάπεδο του κρατήρα των γονικών σωμάτων αστεροειδών που υπολογίζεται χρησιμοποιώντας το μοντέλο αγωγιμότητας θερμότητας
Οι διακεκομμένες γραμμές είναι ισόθερμες γραμμές περιγράμματος. Οι αριθμοί που πληρούν τις ισοθερμικές γραμμές περιγράμματος υποδεικνύουν την τιμή που λαμβάνεται κατά την κανονικοποίηση της απόστασης από το σημείο πρόσκρουσης κατά την ακτίνα του κρατήρα. Κάθε πίνακας εμφανίζει αποτελέσματα για αντικείμενα σε διαφορετικές αποστάσεις από τη Γη. Πίστωση εικόνας: Yasui et al, 2021.

Συνολικά, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η πιθανότητα πρόσκρουσης αστεροειδών για τη δημιουργία χημικών ουσιών που είναι απαραίτητες για τη ζωή είναι πιο διαδεδομένη από όσο πιστεύεται. Είναι πιο διαδεδομένο τόσο χωρικά όσο και χρονικά και η απαραίτητη θερμότητα μπορεί να δημιουργηθεί από κρούσεις που δημιουργούν κρατήρες με διάμετρο έως και 100 m. Η ομάδα λέει ότι τα αποτελέσματά τους αυξάνουν τον αριθμό των αστρονομικών σωμάτων που θα μπορούσαν να έχουν παραδώσει νερό και οργανικές ουσίες για την προέλευση της ζωής στη Γη.

Ένα άλλο ενδιαφέρον αποτέλεσμα της δουλειάς τους περιλαμβάνει οργανικά στερεά που προήλθαν από το νεφελώδες νέφος στην αρχή του σχηματισμού του Ηλιακού μας Συστήματος. Η ομάδα έδειξε ότι η θερμότητα από τις κρούσεις μπορεί να μοιάζει με δίκοπο μαχαίρι. Αυτή η θερμότητα όχι μόνο μπορεί να δημιουργήσει νέα οργανικά υλικά, αλλά μπορεί να καταστρέψει τον ίδιο τύπο υλικών που υπήρχαν στους αστεροειδείς και στα μητρικά σώματα αστεροειδών από τις πρώτες μέρες.

Μπορεί να μην μάθουμε ποτέ ακριβώς τι οδήγησε στην εμφάνιση της ζωής στη Γη. Μπορούμε όμως τουλάχιστον να δημιουργήσουμε ένα ίχνος αποδεικτικών στοιχείων που να οδηγούν στις απαραίτητες προϋποθέσεις για την εμφάνισή τους. Εάν αυτό το έγγραφο είναι σωστό ως προς το συμπέρασμά του, τότε η δημιουργία μερικών από τις χημικές ουσίες που είναι απαραίτητες για τη ζωή μπορεί να είναι πιο συνηθισμένη από ό,τι πιστεύεται.

Αλλά αυτό δεν σημαίνει ότι η ζωή είναι.

Η εργασία που παρουσιάζει αυτά τα αποτελέσματα έχει τίτλο « Οι κρούσεις μπορεί να παρέχουν θερμότητα για υδατική αλλοίωση και σχηματισμό οργανικών στερεών σε μητρικά σώματα αστεροειδών .» Δημοσιεύεται στο περιοδικό Nature Communications Earth and Environment. Ο πρώτος συγγραφέας είναι ο Minami Yasui, λέκτορας στο Graduate School of Science του Πανεπιστημίου Kobe.

Περισσότερο: