Asteroidpåverkan kan torka ut främmande liv runt dvärgstjärnor

Pin
Send
Share
Send

Vad är receptet för en levande planet? Astronomer är inte säkra - vi har inte hittat någon annan än jorden än.

Men vi har några utbildade gissningar: Livet behöver förmodligen vatten, kol och tillräckligt med ljus och värme för att driva en värld utan att bränna den till en skarp. Tyngdekraften bör inte vara för hög och en atmosfär skulle inte skada heller. Men en ny studie föreslår en annan viktig ingrediens: stora asteroide- och kometpåverkan, i precis rätt mängder.

När ett stort objekt träffar en planet, händer två saker: Materialet från objektet läggs till planetens massa, och en del av atmosfären runt påverkningszonen kastas ut i rymden, säger Mark Wyatt, en universitet i Cambridge astronom och bly författare till det nya uppsatsen. I verkligt jättepåverkan, som den som bildade jordens måne, blir en viss atmosfär också uppstartad från planeten längst bort, vilket betyder att lite mer går vilse. Men det betyder inte att en wannabe hemvärld ska hoppa över effekterna helt. Om en planet ska utveckla de förhållanden som anses nödvändiga för livet är det bäst att tillhöra en mellankategori av planeter som absorberar massor av stora effekter - men inte så många att de tappar atmosfären.

Det beror på att planeter nästan säkert behöver "flyktiga ämnen" i atmosfären för att spira liv, berättade Wyatt för Live Science. Flyktiga ämnen är kemikalier, som vatten och koldioxid, som kan koka vid låga temperaturer. Allt liv som vi känner till förlitar sig på vatten och kol för att upprätthålla sig själv på en grundläggande kemisk nivå, och forskare tror att egenskaperna hos dessa kemikalier gör dem nödvändiga för att livet ska uppstå var som helst i universum.

Men inte alla planeter börjar med de nödvändiga koncentrationerna av flyktiga ämnen. Tidigt i en stjärns livstid är det mycket ljusare. Och den extra glansen är tillräckligt varm för att baka allt löst damm i regionen som kommer att bli stjärnans beboeliga zon - det inte alltför heta, inte alltför kalla området - senare. De heta tidiga temperaturerna remsar troligen vatten och andra flyktiga ämnen från dammet som så småningom kommer att bli bebodda planeter. Så efter att planeter formats och stjärnan svalnat måste dessa steniga orbs skaffa sina flyktiga ämnen någon annanstans i solsystemet. Med andra ord, de måste krossa i ett gäng stora förvirrade föremål.

Forskarna fann att de bästa kandidaterna för att leverera flyktiga ämnen medan de inte strippar planetens atmosfär och steriliserar den är medelstora objekt. Effekterna från 60 fot breda (20 meter) till 3 300 fot breda (1 kilometer) asteroider och kometer är mycket effektiva när det gäller att leverera flyktiga ämnen och tenderar att lägga mer till atmosfären än de subtraherar, konstaterade författarna. Större asteroider, mellan cirka 1 och 12 mil (2 och 20 km) över, tenderar att rymma mer atmosfär än de lägger till.

Jättepåverkan som den som bildade jordens måne, konstaterade författarna, rör inte med den berättelsen så mycket du kan förvänta dig. Sådana händelser är ganska sällsynta, och även om de kan ändra en atmosfärs sammansättning tar de inte bort den helt.

En av de viktiga lärdomarna från detta papper är att små "M-klass" -stjärnor - den vanligaste kategorin av stjärnor, för svaga för att se med blotta ögat, många av dem röda dvärgar - troligen är dåliga kandidater för livet, skrev författarna. Det är betydelsefullt, eftersom många potentiellt bebodda exoplaneter har dykt upp runt dessa slags stjärnor.

"För M-stjärnor innebär deras låga ljusstyrka att den bebodda zonen är mycket närmare stjärnan än för en stjärna som solen," sade Wyatt.

För att få tillräckligt med ljus kanske en jordliknande planet som kretsar runt en M-klassstjärna måste vara så nära den stjärnan som Merkurius är vår sol.

Och det blir värre. Alldeles intill en liten lågmassastjärna flyger asteroider och kometer runt med mycket högre hastigheter och kraschar mer dramatiskt i planeter.

"Effekter med högre hastighet är mycket effektivare för att strippa en atmosfär," sade Wyatt.

Det är dåliga nyheter för livet på M-världar. Och det är inte den enda faktorn som gör M-världslivet osannolikt.

"Det finns ett antal orsaker till att bebodda planeter som kretsar kring M-dvärgarna kanske inte har en atmosfär, inklusive att strippa från stjärnvindar och planeterna ligger mycket närmare deras värdstjärna," sa Sarah Rugheimer, expert på exoplanet-atmosfärer vid University of University Oxford, som inte var inblandad i denna forskning.

Så finns det något hopp för livet på M-världar?

"Jag tror i slutändan att vi kommer att besvara den här frågan iakttagande snart efter att den har lanserats: Har bebyggda planeter som kretsar kring M dvärgarna atmosfär?" Sa Rugheimer. "Vi vet att lite varmare och större planeter som kretsar kring M-dvärgarna har tjocka atmosfärer. Men denna fråga återstår fortfarande för bebodda planeter: Kan de behålla en tillräckligt tunn atmosfär, något som Jorden snarare än Venus?"

Författarna betonade i uppsatsen att många av deras slutsatser bygger på osäkerheter: Var bildar livet? Hur mycket liknar andra stjärnsystem där ute på vårt solsystem?

Edwin Bergin, en expert på planetbildning och vatten vid University of Michigan som inte var inblandad i denna forskning, enades med författarna om att det finns vad han kallade "betydande komplikationer" i beräkningarna bakom denna artikel.

"Men de allmänna trenderna som de presenterar är ganska intressanta och kan vara viktiga," sade han.

Han pekade på sitt eget arbete, som har föreslagit att Jorden började med en tjockare, kvävrik atmosfär men tappade mycket av det till påverkan. Författarna till den här nya artikeln föreslog i sin modell att påverkan från kometer och asteroider kan ha format atmosfären på Jorden, Mars och Venus.

På vägen, sade forskarna, finns det mer att lära sig om hur detta arbete kan förklara vårt eget solsystem, särskilt hur gigantiska effekter här spelar. Detta dokument har ännu inte publicerats i en peer-granskad tidskrift och är tillgänglig på förtrycksservern arXiv.

Pin
Send
Share
Send