Панспермия - жизнь из космоса

[Павел Васильев]

Анализ гравитационного взаимодействия членов облака Оорта и самого Солнца со звездами диска Галактики позволяет оценить условия сохранения членов облака Оорта гравитационно связанными с Солнцем...

Допустим провзаимодействуют кометы облака Оорта  со звёздами диска Галактики, понятное дело при относительно близком пролёте. А произойдёт ли при этом заражение жизнью  безжизненной планеты? Перечень необходимых условий переноса из одной системы в другую прокариот или эукариот может быть длинным, но нас интересуют землеподобные планеты в зоне обитаемости. На других, слишком горячих или замёрзших сухих планетах, панспермия бесполезна, любые привнесённые организмы сразу погибнут.

 Значит вакцинация, прививка жизнью, с некоторой малой долей вероятности может открыть путь к росту филогенетических деревев на терранетах или суперземлях. На гикеанах нет тёплого мелководья с песком и нет камней, камней, камней... Но с гораздо большей вероятностью, если за время оборота звезды вокруг ядра Галактики не произойдёт тесного сближения с какой-нибудь животворящей системой, произойдёт абиогенез в благоприятных условиях.

 Тем более, что в последнее время появляются дополнительные данные что важные составляющие  протожизни появляются уже на стадии формирования планетных систем:
Новое открытие даёт аргументы в пользу космического происхождения жизни https://habr.com/p/933624/

[Dem]

Да, конечно, но как они отправятся в межзвёздное путешествие?

Ну каким-нибудь мимопролетающим булыжником зацепит.

[Combinator]

Но с гораздо большей вероятностью, если за время оборота звезды вокруг ядра Галактики не произойдёт тесного сближения с какой-нибудь животворящей системой, произойдёт абиогенез в благоприятных условиях.

То есть, вы полагаете вероятность зарождения жизни на любой землеподобной планете выше 50%? Смело!

[Павел Васильев]

То есть, вы полагаете вероятность зарождения жизни на любой землеподобной планете выше 50%? Смело!

Нет конечно, на "любой" это вы загнули, не знаю откуда взяли 50%. Вероятность встретить несколько близких аналогов Земли в Галактике низкая, но не нулевая (всё зависит от критерия сравнения по многим параметрам). Но если они существуют, то есть шансы под 100% обнаружить у них биосферы.

[Combinator]

То есть, вы полагаете вероятность зарождения жизни на любой землеподобной планете выше 50%? Смело!

Нет конечно, на "любой" это вы загнули, не знаю откуда взяли 50%. Вероятность встретить несколько близких аналогов Земли в Галактике низкая, но не нулевая (всё зависит от критерия сравнения по многим параметрам). Но если они существуют, то есть шансы под 100% обнаружить у них биосферы.

Ну так я же и написал "на любой землеподобной планете". Что вы ещё раз и подтвердили. На самом деле, планеты, более-менее подобные Земле, есть если и не в каждой звёздной системе, то уж хотя бы в 1% с очень хорошей вероятностью.

[Павел Васильев]

Ну так я же и написал "на любой землеподобной планете". Что вы ещё раз и подтвердили. На самом деле, планеты, более-менее подобные Земле, есть если и не в каждой звёздной системе, то уж хотя бы в 1% с очень хорошей вероятностью.

Не всё так просто, есть несколько определений землеподобности. Скалистые планеты типа Меркурия, Венеры и Марса тоже считаются землеподобными с довольно низким индексом подобия ESI.

 Для оценки пригодности планет для жизни и вероятности её существования была разработана система ранжирования, которая состоит из двух индексов: индекс подобия Земле (ESI) и индекс обитаемости планеты (PHI).
Первый показывает схожесть планеты с Землёй и основан на сравнении физических параметров планеты с аналогичными параметрами Земли. Он учитывает размер, массу, плотность, расстояние от звезды и температуру на планете.
Второй характеризует вероятность существования жизни на планете и вычисляется с учётом дополнительных факторов: тип поверхности планеты (скалистая или ледяная), наличие атмосферы и магнитного поля, количество энергии, доступной для потенциальных организмов (свет звезды или приливное трение, разогревающее недра), наличие органических соединений и какого-либо жидкого растворителя. Пока среди открытых экзопланет всего несколько с ESI больше 0.9 и самый высокий индекс подобия Земле у экзопланеты «Тигарден b» 0.95. Так что близких аналогов Земли до сих пор не найдено.

[Combinator]

Второй характеризует вероятность существования жизни на планете и вычисляется с учётом дополнительных факторов: тип поверхности планеты (скалистая или ледяная), наличие атмосферы и магнитного поля, количество энергии, доступной для потенциальных организмов (свет звезды или приливное трение, разогревающее недра), наличие органических соединений и какого-либо жидкого растворителя. Пока среди открытых экзопланет всего несколько с ESI больше 0.9 и самый высокий индекс подобия Земле у экзопланеты «Тигарден b» 0.95. Так что близких аналогов Земли до сих пор не найдено.

А каков должен быть индекс, что планету можно было считать "близким аналогом" и почему он вами выбран именно таким? Понятно, что в точности 1 при таком подходе индекс не будет равен никогда.

[Павел Васильев]

Понятно, что в точности 1 при таком подходе индекс не будет равен никогда.

У индекса землеподобия ESI всего 5 показателей, что в общем мало для сравнения, но если будет найдена экзопланета с ESI > 0.99, таких в галактике скорее всего миллионы, то это уже будет близкий аналог по астрономическим данным. Для поиска по обитаемости надо добавить индекс PHI, он лучше характеризует потенциальные условия, необходимые для зарождения жизни. Но, опять же, в нём не учитывается важный фактор времени, продолжительность жизни класса звезды и её текущий возраст (можно принять, что возраст планет лишь немного меньше возраста звезды).  И более того, нет учёта строения планетной системы, её структуры, опасности космических катастроф, способных сделать сброс эволюции на предыдущую стадию или даже полностью стерилизовать биосферу.     

[vika vorobyeva]

Эти два условия работают в противофазе против панспермии. Чем дальше от звезды, тем при прочих равных ниже скорость ударника, но там же и холоднее, а значит, лед толще. Возможно, где-то посередине лежит зона оптимума.

В молодых системах у объектов ещё достаточно собственного тепла, чтобы быть тёплыми, независимо от расстояния от звезды.

Вы правы!
Молодость систем снимает большинство проблем для панспермии:
1. В скоплениях и ассоциациях звезды на порядок ближе друг к другу, а их взаимные скорости малы. Соответственно, столкновения не будут такими убийственно энергичными. Так Астронет подсказывает, что дисперсия скоростей в Плеядах 0.6 км/с, в Яслях 0.8 км/с. Раз в 30 меньше, чем у звезд поля!
2. Планеты возрастом несколько десятков миллионов лет еще теплые. Даже на дальних окраинах систем лед еще тонок или его нет совсем. Достаточно посмотреть на фото Харона с его протяженными плоскими равнинами, явно когда-то залитыми водой. В этот момент любой булыжник без проблем пробивает тонкую корку условной Европы и заносит в океан бактерию-путешественницу, а то и готовую микробную экосистему.
3. Молодые планеты (в том числе и совсем небольшие) еще окружены первичными атмосферами, захваченными из диска. Обеспечить несколько миллибар можно хоть водородом, хоть водяным паром. Обломок межзвездной кометы не только изначально имеет невысокую скорость, его еще и дополнительно подтормаживает в момент выпадения на поверхность.
4. Заразился сам – зарази товарища! Скопление полно строительного мусора, летающего во всех направлениях. Новые удары по зараженной планетке будут выбивать куски льда и грунта уже из нее и нести заразу дальше. Скопления рассеиваются за сотни миллионов лет – время на перекрестное опыление есть.

То есть получается, что ранняя молодость – идеальное время для панспермии, в этот период вероятность заражения при пролете кометы-переносчицы близка к 1.

А вот потом двери закрываются. Скопление рассеивается, звезды становятся далекими и быстрыми, лед толстым, а астероидные удары – стерилизующими (по крайней мере, сами астероиды). Поэтому вероятность панспермии "в среднем" равна вероятности для межзвездной кометы влететь в рассеянное скопление или ассоциацию.

Upd Нет, это если зараженная комета одна-единственная, а у нас каждое рассеянное скопление, по идее, должно "фонить" такими кометами по всем направлениям. Вопрос, сможет ли кометное ядро, образовавшись в одном рассеянном скоплении, дожить-долететь до другого, в начальный момент времени еще несуществующего.

[Mercury127]

а сколько в среднем живут самые массивные звезды в среднем скоплении? а то, может, собственные сверхновые успеют его простерилизовать раньше...

[Combinator]

Кстати, есть оригинальная гипотеза, что условия для появления жизни были во Вселенной лишь в течении никоторого, достаточно ограниченного периода времени, и он давно прошёл. Вся жизнь, которая есть во Вселенной сейчас, зародилась именно тогда.   

[Combinator]

а сколько в среднем живут самые массивные звезды в среднем скоплении? а то, может, собственные сверхновые успеют его простерилизовать раньше...

Очевидно, зависит от массы. Чем массивнее звезда, тем быстрее она выгорает.

[Mercury127]

зависит от массы

да, но в зависимости от размера, состава и возраста родительского облака возможны варианты...
одно дело, если образуется группа AB звезд, живущих 100-300 млн лет, в окружении кучи FGK карликов.
и другое, если появится пара OB гигантов, которые взорвутся через 10-30 млн лет.
вот мне было бы интересно узнать СРЕДНЕЕ по больнице.

[Павел Васильев]

То есть получается, что ранняя молодость – идеальное время для панспермии, в этот период вероятность заражения при пролете кометы-переносчицы близка к 1.
А вот потом двери закрываются. Скопление рассеивается, звезды становятся далекими и быстрыми, лед толстым, а астероидные удары – стерилизующими (по крайней мере, сами астероиды). Поэтому вероятность панспермии "в среднем" равна вероятности для межзвездной кометы влететь в рассеянное скопление или ассоциацию.

И всё же. Какова роль панспермии в распространении углеродной жизни в GHZ? Доказано, что протопланетные диски некоторых молодых звёзд содержат строительные блоки жизни в виде сложной органики и аминокислот, поэтому их кометы и астероиды будут миллионы лет, если не миллиарды, периодически подвергать бомбардировкам планеты и нести вместе со льдом эти блоки.
Предположим, что в протопланетном диске, в каком-то астероиде обитаемой зоны за энное число лет подо льдом или в полости с водоёмом появится что-то более сложное, чем РНК. Под воздействием солнечного излучения и ветра вдруг образуются сине-зелёные водоросли? Но вряд ли прокариоты выживут при падении астероида на землеподобную планету, тем более на суперземлю. То есть, возможный набор спор у панспермии узок, ограничен самыми примитивными организмами. Многоклеточные не выдержат нагрузок и сгорят в атмосфере. А если простые строительные блоки попадут на поверхность, то пока планета горячая и без океана абиогенез не начнётся. Когда литосфера остынет начнётся процесс закономерной сборки биорепликаторов, а не случайный перебор сочетаний молекул. Без достаточной гравитации и катализаторов сборка в прогреваемой источником тепла воде невозможна. Таким образом,  более предпочтительным является вариант планетного абиогенеза, особенно на потенциально сверхобитаемых суперземлях у К-звёзд. В результате  переход от стадии безжизненной Литосферы каменистой планеты к стадии Биосферы А, когда такой транзит фактически происходит, возможен как путём абиогенеза в водной среде Литосферы, так и за счёт панспермии из космоса в соотношении вероятностей соответственно 0.99 к 0.01.  Пропорции можно задать в настройках модели, но результат биоэволюции от этого не изменится.

[Павел Васильев]

другое, если появится пара OB гигантов, которые взорвутся через 10-30 млн лет.
вот мне было бы интересно узнать СРЕДНЕЕ по больнице.

Если взорвутся как сверхновые, то у ближайших планетных систем будет сброс биоэволюции. Если в радиусе 3 световых лет, то скорее всего будет полная стерилизация, если в пределах до 10 световых лет, то на планетах произойдёт вымирание типа пермско-триассового, если больше 10 - ничего страшного. Но это не точно, а установки по умолчанию в сетевой модели рассеянного или шарового звёздного скопления. Для ядра Млечного Пути будут другие значения, возможно кто-то считал потоки гамма-лучей.

[Павел Васильев]

Если взорвутся как сверхновые, то у ближайших планетных систем будет сброс биоэволюции.

Нашел ссылку на расчёты в Solving Fermi's Paradox. Duncan Forgan. 2018. Всё может быть даже гораздо хуже -
"Слишком большое количество сверхновых также может быть опасным для жизни. Планеты, находящиеся в той области Галактики, где поблизости часто взрываются сверхновые, столкнутся с катастрофической потерей озонового слоя в верхних слоях атмосферы и, предположительно, с массовым вымиранием или даже стерилизацией (см. раздел 11.3). Было подсчитано, что взрыва сверхновой на расстоянии 10 парсеков от Земли было бы достаточно, чтобы полностью уничтожить ее биосферу. К счастью, десять парсеков – это относительно небольшое расстояние с астрономической точки зрения, если вспомнить, что Млечный Путь имеет около 30 тысяч парсеков в поперечнике, а в радиусе десяти парсеков не обнаружено ни одной звезды-кандидата в сверхновые."

[vika vorobyeva]

а сколько в среднем живут самые массивные звезды в среднем скоплении?

Чтобы говорить о скоплениях в целом, надо звать астрономов, занимающихся скоплениями.
Но вот, например, Плеяды. Возраст 75-150 млн. лет. Самая яркая звезда – Альциона спектрального класса B7IIIe, ее масса оценивается в 6 солнечных масс (https://en.wikipedia.org/wiki/Alcyone_(star)). При этом, чтобы взорваться как сверхновая II типа, звезда должна иметь массу больше 8 солнечных масс. Значит, в скоплении Плеяды нет звезд, достаточно массивных, чтобы быстро взорваться как сверхновая.
Конечно, Альциона может со временем превратиться в белый карлик, так или иначе набрать вещества и взорваться как сверхновая I типа. Но это займет миллиарды лет, Плеяды к тому моменту успеют рассеяться.

Кстати, если сравнительно небольшие рассеянные скопления (масса Плеяд ~800 солнечных масс) могут и не иметь в своем составе массивных звезд – прародителей сверхновых, то в плотных и массивных шаровых скоплениях такие звезды очевидно рождались и взрывались, стерилизуя свои скопления до основания. Там, наверно, и ледяных тел не осталось, все было сметено взрывами сверхновых еще на заре их истории. Так что шаровые скопления удобны с точки зрения межзвездных перелетов – все рядом, все под рукой, но летать там особо некуда.

[Mercury127]

с одной стороны, стерилизация — это печально... а с другой... а так ли уж это критично? если ландшафт абиогенеза достаточно проходимый — ничто не мешает пройти его повторно! конечно, это при условии, что стерилизация колыбели не меняет изначально благоприятное сочетание необходимых факторов абиогенеза на качественно иное, неблагоприятное.

[Маковец]

Было подсчитано, что взрыва сверхновой на расстоянии 10 парсеков от Земли было бы достаточно, чтобы полностью уничтожить ее биосферу.

Глубинная даже не заметит какой-то взрыв.

[Инопланетянин]

Так что шаровые скопления удобны с точки зрения межзвездных перелетов – все рядом, все под рукой, но летать там особо некуда.

Бактерии живут даже в земной коре на глубинах в километры. Эти, если что, выберутся и продолжат.