تقریباً 4.1 تا 3.8 میلیارد سال پیش، سیارات درونی منظومه شمسی متحمل برخوردهای زیادی از دنباله‌دارها و سیارک‌هایی شدند که از بیرون منظومه شمسی سرچشمه می‌گرفتند. این به عنوان شناخته شده است بمباران سنگین دیرهنگام (LHB) دوره ای که (تئوری می گوید) مهاجرت سیارات غول پیکر سیارک ها و دنباله دارها را از مدارهای منظم خود بیرون انداخت و آنها را به سمت عطارد، زهره، زمین و مریخ پرتاب کرد. گمان می‌رود که این بمباران آب را در درون منظومه شمسی و شاید اجزای سازنده خود حیات توزیع کرده است.
بر اساس تحقیقات جدید از دانشگاه کمبریج، دنباله دارها باید به آرامی حرکت کنند – زیر 15 کیلومتر بر ثانیه (9.32 مایل بر ثانیه) – تا مواد آلی را به سیارات دیگر برسانند. در غیر این صورت، مولکول‌های هسته از سرعت و دمای بالا که در اثر ورود و برخورد اتمسفر ایجاد می‌شود، زنده نمی‌مانند. همانطور که محققان دریافتند، چنین دنباله‌داری‌هایی تنها در منظومه‌های نزدیک به هم ظاهر می‌شوند، جایی که سیارات نزدیک به یکدیگر می‌چرخند. نتایج آنها نشان می‌دهد که این سیستم‌ها مکان خوبی برای جستجوی شواهدی از حیات (امضاهای زیستی) در خارج از منظومه شمسی خواهند بود.
این تحقیق توسط ریچارد انسلو و امی بونسور، Ph.D. دانشجو و پژوهشگر دانشگاه انجمن سلطنتی در موسسه نجوم در دانشگاه کمبریج (به ترتیب). پل ریمر، همکار ارشد SCOL به آنها پیوست گروه اخترفیزیک آزمایشگاهی کاوندیش در دانشگاه کمبریج مقاله آنها با عنوان “آیا دنباله دارها می توانند مولکول های پری بیوتیک را به سیارات فراخورشیدی سنگی برسانند؟” در 15 نوامبر در مجموعه مقالات انجمن سلطنتی A.
در منظومه شمسی ما، بیشتر دنباله دارها از کمربند کویپر سرچشمه می گیرند، قرص دور ستاره ای که 30 واحد نجومی (AU) – فراتر از مدار نپتون – تا حدود 50 واحد نجومی گسترش می یابد. هنگامی که اجرام کمربند کویپر (KBOs) با هم برخورد می کنند، می توانند توسط گرانش نپتون به سمت خورشید “لگد” شوند و در نهایت توسط گرانش مشتری دستگیر شوند. برخی از این دنباله دارها سپس از پشت کمربند سیارک ها پرتاب می شوند و به درون منظومه شمسی راه می یابند. این نظرات با نزدیک شدن به خورشید “دم” رشد می کنند زیرا افزایش دما باعث تصعید مواد فرار منجمد آنها می شود.
دانشمندان همچنین دریافته اند که دنباله دارها ممکن است حاوی مولکول های پری بیوتیک باشند که بلوک های سازنده حیات هستند. این شامل سیانید هیدروژن، متانول، فرمالدئید، اتانول، اتان و مولکول های پیچیده تر مانند هیدروکربن های با زنجیره بلند و اسیدهای آمینه است. برای مثال، نمونه‌هایی که توسط سیارک ریوگو در سال 2022 بازگردانده شد، شواهدی از اسیدهای آمینه سالم و اسید نیکوتینیک، یک مولکول آلی به نام ویتامین B3 را نشان داد. با این حال، ممکن است همه این عناصر در هنگام ورود به جو سیاره و برخورد به سطح دست نخورده باقی نمانند. همانطور که آنسلو در دانشگاه منچستر گفت بیانیه مطبوعاتی:
ما دائماً در مورد اتمسفر سیارات فراخورشیدی بیشتر می آموزیم، بنابراین می خواستیم ببینیم آیا سیاراتی وجود دارند که مولکول های پیچیده را نیز می توان توسط دنباله دارها تحویل داد. این احتمال وجود دارد که مولکول هایی که باعث حیات روی زمین شده اند از دنباله دارها آمده باشند، بنابراین همین امر می تواند برای سیارات در جاهای دیگر کهکشان نیز صادق باشد.
ما می‌خواستیم تئوری‌های خود را بر روی سیاره‌هایی که شبیه به سیاره‌های ما هستند آزمایش کنیم، زیرا زمین در حال حاضر تنها نمونه سیاره‌ای است که از حیات پشتیبانی می‌کند.» چه نوع دنباله‌داری‌هایی که با چه سرعتی حرکت می‌کنند، می‌توانند مولکول‌های پری بیوتیک دست‌نخورده را تحویل دهند؟ در این منظومه های فشرده، هر سیاره فرصتی برای تعامل و گرفتن یک دنباله دار دارد. ممکن است این مکانیسم نحوه پایان مولکول های پری بیوتیک در سیارات باشد.
برای تحقیقات خود، این تیم سعی کرد برخی از محدودیت‌ها را بر روی انواع سیاراتی که دنباله‌دارها می‌توانند مولکول‌های پیچیده را با موفقیت تحویل دهند، اعمال کنند. محققان با استفاده از مدل‌های مختلف ریاضی دریافتند که دنباله‌دارها می‌توانند مولکول‌های پیش‌ساز را برای زندگی تامین کنند، اما فقط در سناریوهای خاصی. نتایج آنها نشان می‌دهد که محتمل‌ترین مکان برای یافتن دنباله‌دارهایی که با سرعت مناسب حرکت می‌کنند، سامانه‌های «نخود در غلاف» هستند که از سیاراتی تشکیل شده‌اند که به دور هم نزدیک می‌شوند. در این منظومه‌ها، دنباله‌دارها می‌توانند توسط کشش گرانشی یک سیاره جذب شوند و سپس قبل از برخورد به سیاره دیگر «جهش» کنند.
اگر دنباله دار به اندازه کافی از یک مدار به مدار دیگر منتقل شود، سرعت آن به اندازه ای کاهش می یابد که برخی از مولکول های پری بیوتیک از ورود به جو زنده بمانند. نتایج آنها همچنین نشان می دهد که برای ستارگان مشابه خورشید، اگر سیارات کم جرم باشند، شانس بقای مولکول های پری بیوتیک حتی بهتر است. اما برای سیاراتی که به دور ستارگان کم جرم می چرخند (مانند کوتوله های قرمز نوع M)، سیارات نزدیک به دور ستاره ها اهمیت ویژه ای داشتند. اگر سیارات صخره‌ای در این منظومه‌ها به‌صورت شلی بسته می‌شدند، ضربه‌هایی با سرعت بسیار بالاتری را متحمل می‌شدند که چالش بزرگی برای حیات در این سیارات ایجاد می‌کرد.
این نتایج می تواند به اخترشناسان کمک کند تا مشخص کنند کجا باید به دنبال نشانه های حیات (امضای زیستی) در خارج از منظومه شمسی بگردند. آنسلو گفت:
این هیجان انگیز است که می توانیم نوع سیستم هایی را که می توانیم برای آزمایش سناریوهای مبدا مختلف استفاده کنیم، شناسایی کنیم. این نگاه متفاوتی به کار بزرگی است که قبلاً روی زمین انجام شده است. چه مسیرهای مولکولی به تنوع گسترده ای از زندگی که در اطراف خود می بینیم منجر شده است؟ آیا سیارات دیگری وجود دارند که مسیرهای مشابهی در آنها وجود دارد؟ این زمان هیجان‌انگیزی است که می‌توانیم پیشرفت‌های نجوم و شیمی را برای مطالعه برخی از اساسی‌ترین پرسش‌ها ترکیب کنیم.»
اطلاعات بیشتر: دانشگاه کمبریج، مجموعه مقالات انجمن سلطنتی A
