Панспермия в галактике: как далеко может естественно распространиться жизнь в Млечном Пути?
Может ли жизнь распространиться по галактике, подобной Млечному Пути, без технологического вмешательства? Новое исследование пытается ответить на этот вопрос с помощью моделирования галактики, похожей на нашу, и изучения того, как органические соединения могут перемещаться между её звёздными системами.
Это вторичный, более доступный вопрос по сравнению с главным — "Как зародилась жизнь?". Он лежит в основе теории панспермии.
На Земле существует загадка времени: промежуток между остыванием планеты до обитаемого состояния и появлением жизни кажется некоторым учёным слишком коротким для самостоятельного зарождения ДНК-жизни. Это поднимает вопрос о возможной роли панспермии.
В то время как часть дискуссий касается перемещения простых жизненных форм, более серьёзное обсуждение сосредоточено на распространении необходимых для жизни органических соединений, которые уже найдены на кометах и в космосе.
Моделирование галактики
Исследователи под руководством Рафаэля Гобата использовали смоделированную галактику g15784 из набора MUGS (McMaster Unbiased Galaxy Simulations). Она немного массивнее Млечного Пути. Для анализа применялась модифицированная модель галактической обитаемости GH16, учитывающая металличность звёзд, массу, историю формирования и границы обитаемой зоны (HZ).
Ключевые факторы и результаты
Влияние сверхновых: Ядро галактики наиболее плотно и обладает высокой частотой вспышек сверхновых (SNR). Несмотря на большее количество потенциально обитаемых планет, высокая вероятность sterilizing вспышек и повышенная металличность делают центральный регион сложным для панспермии.
Спиральные рукава: Здесь также высока плотность звёзд и SNR, но влияние на обитаемость отличается от ядра.
Основные выводы модели:
- Панспермия возможна, но простого ответа нет.
- Медианная обитаемость растёт с галактоцентрическим радиусом, а вероятность панспермии — обратно пропорциональна (из-за высокой плотности звёзд в балдже).
- Вероятность панспермии низка в центральном диске из-за высоких SNR и низкой доли выброса соединений (escape fraction) из-за высокой металличности.
- Естественная обитаемость мало меняется по галактике, тогда как вероятность панспермии варьируется на несколько порядков.
- Не найдено корреляции между вероятностью панспермии и обитаемостью "принимающей" звёздной частицы.
- Панспермия менее эффективна, чем пребиотическая эволюция in situ, но это сложно точно количественно оценить.
Ограничения и предостережения
Авторы указывают на качественный, а не количественный характер результатов из-за ряда неизвестных констант (например, доля захвата спор планетами-мишенями, типичная скорость межзвёздных объектов). Симуляция — это "снимок", а реальная галактика динамична. Результаты применимы, если типичное время панспермии намного короче динамических временных масштабов галактики. Модельная галактика имеет большее соотношение светимостей балджа к диску, чем Млечный Путь, а балдж, как предполагается, может быть благоприятен для панспермии. Симуляция MUGS имеет низкое разрешение, и более детальное моделирование может дать иные результаты.
Контекст реальности
Мы уже наблюдали два межзвёздных объекта: 'Oumuamua и комету 2I/Borisov. Это доказывает, что объекты перемещаются между звёздными системами, а органические "строительные блоки" жизни присутствуют в космосе. Это не доказывает панспермию, но делает её возможной. Данное исследование помогает понять, насколько это вероятно и в каких регионах галактики может происходить.