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宇宙台球:“弹跳”的彗星如何在整个银河系孕育生命
发布日期:2023-11-15 18:50:26  稿源:cnBeta.COM

剑桥大学的研究人员提出,彗星可以把生命的构成元素运送到其他行星,特别是在"豆荚中的豌豆"系统中。他们的研究结果表明,这些分子可以在轨道紧密相邻的行星上生存,为寻找地外生命提供了新的视角。

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生命的分子构件是如何出现在地球上的?一种由来已久的理论认为,它们可能是由彗星送来的。现在,剑桥大学的研究人员展示了彗星是如何将类似的构成元素沉积到银河系的其他行星上的。

为了运送有机物质,彗星需要以相对较慢的速度--低于每秒15公里的速度--飞行。在更高的速度下,基本分子将无法存活--撞击的速度和温度会导致它们碎裂。

在"豌豆荚"系统中,彗星最有可能以合适的速度飞行。在这样的系统中,彗星可以从一颗行星的轨道上穿过或"弹"到另一颗行星的轨道上,从而减慢速度。

在速度足够慢的情况下,彗星会撞击行星表面,带来完整的分子,研究人员认为这些分子是生命的前身。11月15日发表在《英国皇家学会院刊A》上的这一结果表明,如果彗星传递对生命起源很重要,那么这种系统将是在太阳系外寻找生命的好地方。

彗星: 前生物分子的载体

众所周知,彗星含有一系列生命的基本成分,即所谓的前生物分子。例如,2022 年对龙宫小行星样本的分析表明,它含有完整的氨基酸和维生素 B3。彗星还含有大量氰化氢(HCN),这是另一种重要的前生物分子。HCN的强碳氮键使其更耐高温,这意味着它有可能在进入大气层后保持完好无损。

第一作者、剑桥大学天文学研究所的理查德-安斯洛(Richard Anslow)说:"我们对系外行星大气层的了解一直在增加,所以我们想看看是否有行星的复杂分子也可以由彗星传递。地球上产生生命的分子有可能来自彗星,因此银河系其他地方的行星也可能如此。"

研究人员并没有声称彗星是地球或任何其他行星上生命起源的必要条件,相反,他们希望对彗星能够成功传递HCN等复杂分子的行星类型施加一些限制。

彗星路径和太阳系的影响

太阳系中的大多数彗星都位于海王星轨道之外,即所谓的柯伊伯带。当彗星或其他柯伊伯带天体(KBOs)发生碰撞时,它们会被海王星的引力推向太阳,最终被木星的引力拉向太阳。其中一些彗星会穿过小行星带,进入内太阳系。

安斯洛说:"我们想在与我们类似的行星上测试我们的理论,因为地球是我们目前唯一支持生命的行星。什么样的彗星,以什么样的速度运行,能带来完整的前生物分子?"

研究人员利用各种数学建模技术确定,彗星有可能带来生命的前体分子,但仅限于某些情况。对于围绕与我们太阳类似的恒星运行的行星来说,行星的质量必须较低,而且行星的轨道必须与系统中的其他行星接近。研究人员发现,对于质量较低的恒星周围的行星来说,附近的行星轨道较近要重要得多,因为这些恒星的典型速度要高得多。

在这样的系统中,彗星可能会被一颗行星的引力拉入,然后在撞击前经过另一颗行星。如果这种'彗星穿越'发生的次数足够多,彗星的速度就会减慢,从而使一些前生物分子能够在进入大气层后存活下来。

安斯洛说:"在这些密集的系统中,每颗行星都有机会与彗星发生相互作用并将其困住。这种机制有可能是前生物分子最终进入行星的方式。"

对于围绕低质量恒星(如 M-矮星)运行的行星来说,彗星更难将复杂的分子运送到它们的轨道上,尤其是当行星的结构比较松散的时候。这些系统中的岩石行星也会遭受更多的高速撞击,可能会给这些行星上的生命带来独特的挑战。

对搜寻地外生命的影响

研究人员说,他们的研究结果可能有助于确定在太阳系外的哪些地方寻找生命。

安斯洛说:"令人兴奋的是,我们可以开始确定我们可以用来测试不同起源情况的系统类型。这是以另一种方式来看待地球上已经完成的伟大工作。是什么样的分子途径导致了我们周围如此丰富多彩的生命?其他星球是否也存在同样的途径?这是一个激动人心的时刻,我们能够将天文学和化学的进步结合起来,研究一些最基本的问题。"

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