“彈跳”彗星可能為系外行星提供生命的基石
地球西半球的合成圖像。鳴謝:uux.cn/美國(guó)宇航局
（神秘的彗星地球uux.cn）據(jù)劍橋大學(xué)：生命的分子積木是如何在地球上終結(jié)的？一個(gè)長(zhǎng)期存在的理論是它們可能是由彗星帶來(lái)的。現(xiàn)在，為系外行來(lái)自劍橋大學(xué)的星提研究人員展示了彗星如何能夠?yàn)殂y河系中的其他行星沉積類(lèi)似的建筑材料。
為了運(yùn)送有機(jī)物質(zhì)，供生彗星需要以相對(duì)較慢的基石速度運(yùn)行——速度低于每秒15公里。在更高的彈跳速度下，基本分子將無(wú)法存活——撞擊的彗星速度和溫度將導(dǎo)致它們分裂。
彗星最有可能以正確的為系外行速度運(yùn)行的地方是“豆莢中的豌豆”系統(tǒng)，其中一組行星緊密地圍繞軌道運(yùn)行。星提在這樣的供生系統(tǒng)中，彗星基本上可以從一個(gè)行星的基石軌道被傳遞或“彈”到另一個(gè)行星，使其減速。彈跳
在足夠慢的彗星速度下，彗星將撞擊行星表面，為系外行釋放出完整的分子，研究人員認(rèn)為這些分子是生命的前身。發(fā)表在《皇家學(xué)會(huì)學(xué)報(bào)A》上的結(jié)果表明，如果彗星的出現(xiàn)對(duì)生命的起源很重要，那么這樣的系統(tǒng)將是尋找太陽(yáng)系外生命的有希望的地方。
眾所周知，彗星含有一系列構(gòu)成生命的元素，即前生命分子。例如，2022年分析的Ryugu小行星樣本顯示，它攜帶完整的氨基酸和維生素B3。彗星還含有大量的氰化氫(HCN)，另一種重要的生命前分子。HCN強(qiáng)有力的碳氮鍵使其更耐高溫，這意味著它可能會(huì)在進(jìn)入大氣層后幸存下來(lái)并保持完整。
“我們一直在了解更多關(guān)于系外行星大氣的信息，所以我們想看看是否有復(fù)雜分子也可以由彗星運(yùn)送的行星，”來(lái)自劍橋天文研究所的第一作者理查德·安斯洛說(shuō)。“導(dǎo)致地球上出現(xiàn)生命的分子可能來(lái)自彗星，因此銀河系其他地方的行星也可能如此。”
研究人員并沒(méi)有聲稱彗星對(duì)于地球或任何其他星球上的生命起源都是必要的，而是他們希望對(duì)復(fù)雜分子(如HCN)可以成功由彗星帶來(lái)的行星類(lèi)型進(jìn)行一些限制。
我們太陽(yáng)系中的大多數(shù)彗星都位于海王星軌道之外，也就是所謂的柯伊伯帶。當(dāng)彗星或其他柯伊伯帶天體(kbo)發(fā)生碰撞時(shí)，它們會(huì)被海王星的引力推向太陽(yáng)，最終被木星的引力拉進(jìn)去。其中一些彗星穿過(guò)小行星帶，進(jìn)入太陽(yáng)系內(nèi)部。
“我們想在與我們地球相似的行星上測(cè)試我們的理論，因?yàn)榈厍蚴悄壳拔覀兾ㄒ坏闹С稚男行牵卑菜孤逭f(shuō)。"什么樣的彗星，以什么樣的速度運(yùn)行，能夠帶來(lái)完整的前生命分子？"
使用各種數(shù)學(xué)建模技術(shù)，研究人員確定彗星有可能為生命提供前體分子，但只是在某些情況下。對(duì)于圍繞一顆類(lèi)似于我們太陽(yáng)的恒星運(yùn)行的行星，該行星需要具有較低的質(zhì)量，并且該行星與系統(tǒng)中其他行星的軌道接近是有幫助的。
研究人員發(fā)現(xiàn)，靠近軌道的附近行星對(duì)低質(zhì)量恒星周?chē)男行歉匾驗(yàn)榈唾|(zhì)量恒星周?chē)男行峭ǔＫ俣雀摺?br>在這樣的系統(tǒng)中，一顆彗星可能會(huì)被一顆行星的引力吸引，然后在撞擊前被傳遞到另一顆行星。如果這種“彗星掠過(guò)”發(fā)生的次數(shù)足夠多，彗星將會(huì)足夠慢，以便一些前生命分子能夠在進(jìn)入大氣層后存活下來(lái)。
“在這些緊密結(jié)合的系統(tǒng)中，每顆行星都有機(jī)會(huì)與一顆彗星相互作用并捕獲它，”安斯洛說(shuō)。"這種機(jī)制有可能是前生命分子在行星上終結(jié)的原因."
對(duì)于圍繞低質(zhì)量恒星運(yùn)行的行星，如M矮星，復(fù)雜分子更難被彗星運(yùn)送，特別是如果行星松散堆積的話。這些系統(tǒng)中的巖石行星也遭受了更多的高速撞擊，潛在地對(duì)這些行星上的生命構(gòu)成了獨(dú)特的挑戰(zhàn)。
研究人員表示，他們的結(jié)果可能有助于確定在太陽(yáng)系以外的地方尋找生命。
“令人興奮的是，我們可以開(kāi)始確定我們可以用來(lái)測(cè)試不同起源場(chǎng)景的系統(tǒng)類(lèi)型，”Anslow說(shuō)。
“這是一種不同的方式來(lái)看待已經(jīng)在地球上完成的偉大工作。什么樣的分子途徑導(dǎo)致了我們周?chē)绱素S富的生命種類(lèi)？是否有其他星球存在同樣的路徑？這是一個(gè)令人興奮的時(shí)代，能夠結(jié)合天文學(xué)和化學(xué)的進(jìn)步來(lái)研究一些最基本的問(wèn)題。”
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