Могли ли кометы доставить строительные блоки жизни на океанические миры вроде Европы, Энцелада и Титана?

Согласно новому исследованию под руководством учёных из Университета Джонса Хопкинса, ударные события на "океанических мирах" — спутниках с подповерхностными океанами жидкой воды — могли значительно повлиять на химию поверхности и недр, потенциально способствуя возникновению жизни.

Экзогенез и роль ударов

Хотя удары астероидов и комет часто ассоциируются с разрушениями, они могли сыграть ключевую роль в появлении жизни на Земле около 4 миллиардов лет назад. Эти события доставляли летучие вещества (воду, аммиак, метан) и органические молекулы, а также создавали новые субстраты и соединения, необходимые для жизни, и формировали разнообразные среды, такие как гидротермальные системы.

Океанические миры

К ним относятся тела, в основном состоящие из летучих элементов, таких как вода, и дифференцированные на ледяную кору и каменно-металлическое ядро. Приливное взаимодействие с планетой-хозяином генерирует тепло, поддерживающее внутренние океаны жидкой воды. Примеры: Европа, Ганимед, Энцелад, Титан, спутники Урана и Нептуна, а также транснептуновые объекты вроде Плутона. Эти миры обладают всеми необходимыми для жизни ингредиентами: водой, химическими соединениями и энергией.

Исследование

Учёные исследовали начальные уровни ударного воздействия от наиболее вероятных для океанических миров столкновений — с кометами из Пояса Койпера и Облака Оорта. Команда рассчитала скорости и максимальное давление при ударах, а также размеры образующихся расплавов (лунок), учитывая как первичные удары (кометы/астероиды), так и вторичные (осколки-эжекта).

Ключевые выводы:

• На Европе и Энцеладе пиковые давления при большинстве ударов превышают порог выживаемости бактериальных спор. Однако значительное количество материала всё же выживает, а высокое давление может способствовать синтезу органических соединений в талой воде кратеров.
• На Титане и Энцеладе средние скорости ударов ниже, а пиковые давления попадают в диапазон толерантности как для бактериальных спор, так и для аминокислот.
• Свежие кратеры на Европе и Энцеладе существуют лишь несколько сотен лет, тогда как на Титане они могут не замерзать от столетий до десятков тысяч лет. Это даёт время для протекания органической химии.
• Все три спутника имеют относительно "молодой" рельеф, что подразумевает регулярное обновление поверхности и возможный перенос биологического материала в недра.

Результаты

Расплавы, образующиеся при ударах комет по Европе, Энцеладу и Титану, были достаточно частыми и долгоживущими, чтобы представлять астробиологический интерес.

• На Европе и Энцеладе более важна выживаемость и доставка органики самим ударником, так как в ледяной коре этих тел мало поверхностной органики.
• На Титане более важна выживаемость элементов вроде фосфора.

Например, комета, ударившая в Европу со средней скоростью, создала бы кратер диаметром ~15 км и около 1 км³ талой воды. Исходя из обилия глицина (незаменимой аминокислоты), найденного на комете 67P/Чурюмова—Герасименко, в таком кратере могло бы выжить несколько частей на миллион — примерно на три порядка больше, чем наблюдается при формировании вокруг гидротермальных источников на Земле.

Будущие миссии, такие как JUICE (ESA), Europa Clipper (NASA), Dragonfly (NASA) и планируемый орбитальный аппарат к Энцеладу, смогут провести анализ in situ и дать ответы на вопросы о пребиотической химии и потенциальной обитаемости этих миров.