Toto je naše velká otázka: Jak vznikl život na Zemi? Každý, kdo říká, že má odpověď, vypráví pohádky. jen ještě nevíme.
I když definitivní odpověď může být daleko – nebo ji možná nikdy nenajdeme – existuje několik chytrých způsobů, jak okusovat okraje této Velké otázky. Skupina výzkumníků z univerzity v Kobe v Japonsku si z této naléhavé otázky ukousla vlastní otázku: Pomohlo teplo z dopadů asteroidů životu začít?
Tento tým výzkumníků není první, kdo se zajímá o dopady asteroidů a jakou roli mohly hrát ve vzhledu života na Zemi. Ale spíše než se zaměřují na asteroidy dopadající na Zemi a dodávají vodu a chemikálie, sledují dopady mezi asteroidy a jinými malými tělesy. Je možné, že teplo z těchto dopadů vytvořilo vodu a chemické látky pocházející z života na povrchu asteroidu, které pak byly doručeny na Zemi.
Skupina vědců začala s asteroidem proxy vyrobeným z porézní sádry jako cílem. Uvnitř svého asteroidu umístili termočlánky pro měření tepla. Pak vytvořili vysokorychlostní dopady urychlením projektilů s Kobe University plynová pistole . Jejich dvoustupňová plynová pistole je specializované fyzikální zařízení, které dokáže urychlit věci na extrémně vysoké rychlosti.
Vlevo je plynová pistole na Kobe University. Plynové zbraně mohou pohánět projektily extrémně vysokou rychlostí pro fyzikální výzkum. Obrázek vpravo je z plynové pistole v zařízení GM/Delco. Je to výsledek 7gramového plastového projektilu vystřeleného z plynové pistole rychlostí 7 000 metrů za sekundu do hliníkového bloku. Poděkování: (L) Yasui et al 2021, Kobe University. (R) Operátor kamery: R. D. Ward. Zobrazená služba: Jiná služba – ID: DDSC8513609, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=876520
Zásadní myšlenkou jejich experimentu je změna vody a teplo potřebné k jejímu vytvoření. Vodná alterace je, když se minerály v hornině mění v důsledku chemických reakcí s vodou. Tyto reakce mohou vytvářet organické pevné látky. Ale aby k těmto reakcím došlo, musí existovat teplo, které roztaví led asteroidu. U větších těles si vědci myslí, že rozpad hliníku 26, radioaktivního izotopu, může poskytnout teplo pro přeměnu vody. Ale to se vyskytuje pouze u větších asteroidů o průměru asi 10 km a mohlo k tomu dojít pouze během prvních 10 milionů let Sluneční soustavy, než se všechny Al 26 rozpadly. Mohlo dojít ke změně vody v důsledku dopadů na menší asteroidy mnohem později během života Sluneční soustavy?
Sledovali teplotu vytvořenou nárazy, když zvyšovali rychlost svých projektilů. Chtěli vědět nejen to, kolik tepla bylo vytvořeno, ale jak dlouho toto teplo přetrvá. Mohly by dopady asteroidů vytvořit dostatek tepla k vytvoření chemických látek s původem života, aniž by byly zničeny samotné asteroidy? Jak rozšířené jsou tyto podmínky ve sluneční soustavě a mohly by se tyto chemikálie stále generovat ve starších slunečních soustavách, jako je ta naše?
Ve své práci tým poukázal na to, že v hlavním pásu asteroidů je relativní rychlost mezi asteroidy asi 4 až 5 km/s. Šok z těchto kolizí by okamžitě zvýšil teplotu kolem výsledného kráteru. Takové srážky byly v mládí naší Sluneční soustavy běžné, dlouho poté, co se všechny Al 26 rozpadly. Teplo z těchto dopadů by bylo nejvýraznější na poréznějších tělesech asteroidů. Bylo provedeno mnoho numerických studií tepla z těchto dopadů, ale autoři tohoto článku říkají, že to může být poprvé, kdy byly přímo studovány.
Vědci použili různé typy projektilů pohybujících se různými rychlostmi, aby vyvinuli model nárazového ohřevu. Níže uvedený obrázek ukazuje některé z jejich experimentálních výsledků.
Graf vlevo ukazuje výsledky dopadu polykarbonátového projektilu letícího rychlostí 1,7? km?s?1. Graf vpravo ukazuje výsledky dopadu hliníkového projektilu letícího rychlostí 4,3 km? s?1. Body označené jako i=1 až 4 představují termočlánky. Obrazový kredit: Yasui et al 2021.
S experimentálními daty v ruce tým vyvinul orientační pravidlo pro účinky dopadového zahřívání na asteroidy. Model vedení tepla založený na tomto pravidle jim umožnil vypočítat rozložení tepla kolem impaktního kráteru. Poté porovnali svůj model s tím, co je známo o změně vody a tvorbě organických pevných látek z analýz meteoritů.
Tento obrázek ukazuje rozložení tepla kolem dna kráteru mateřských těles asteroidů vypočítané pomocí modelu vedení tepla
Tečkované čáry jsou izotermické vrstevnice. Čísla, která se setkávají s vrstevnicemi izotermy, označují hodnotu získanou při normalizaci vzdálenosti od bodu dopadu poloměrem kráteru. Každý panel zobrazuje výsledky pro objekty v různých vzdálenostech od Země. Obrazový kredit: Yasui et al, 2021.
Celkově výzkumníci zjistili, že potenciál dopadů asteroidů na vytvoření chemikálií nezbytných pro život je rozšířenější, než se myslelo. Je prostorově i časově rozšířenější a potřebné teplo lze vytvořit nárazy, které vytvoří krátery o průměru až 100 m. Tým tvrdí, že jejich výsledky zvyšují počet astronomických těles, která mohla dodat vodu a organické látky pro vznik života na Zemi.
Dalším zajímavým výsledkem jejich práce jsou organické pevné látky, které vznikly v mlhovinovém oblaku na samém počátku formování naší sluneční soustavy. Tým ukázal, že teplo z nárazů může být jako dvousečná zbraň. Nejen, že toto teplo může vytvořit nové organické materiály, ale může zničit stejný typ materiálů přítomných na asteroidech a mateřských tělech asteroidů od prvních dnů.
Možná se nikdy přesně nedozvíme, co vedlo ke vzniku života na Zemi. Ale můžeme alespoň vybudovat stopu důkazů, která vede k tomu, že je nutné, aby se objevil. Pokud je tento článek ve svém závěru správný, pak vytvoření některých chemikálií nezbytných pro život může být běžnější, než se myslelo.
Ale to neznamená, že život je.
Článek prezentující tyto výsledky se jmenuje „ Nárazy mohou poskytnout teplo pro změnu vody a tvorbu organických pevných látek na mateřských tělesech asteroidů .“ Je publikován v časopise Nature Communications Earth and Environment. První autorkou je Minami Yasui, přednášející na Kobe University’s Graduate School of Science.