Plantesåning og panspermia

Den første påvisning af en interstellar asteroide/kometlignende genstand, der besøgte solsystemet for to år siden, har sat gang i ideer om muligheden for interstellar rejse. Ny forskning fra Technion-Israel Institute of Technology tyder på, at sådanne objekter også giver vidtrækkende implikationer om oprindelsen af ​​planeter på tværs af galaksen, og muligvis endda den indledende dannelse af selve solsystemet.

Det asteroide/kometlignende objekt ved navn 'Oumuamua bekræftede årtier gamle videnskabelige forventninger, der antydede, at det interstellare medium er fyldt med løse klippestykker, der flyver rundt. Sådant affald mentes at blive slynget ud fra planetsystemer i kølvandet på planetdannelsen, da store planeter dannede sig og smed nogle af de resterende mindre planeter og planetesimaler ud, der stadig lå. Fra tid til anden, en del af disse udstødte sten kan stadig støde på fremmede stjerner. I heldige tilfælde, dette fænomen kan observeres, når det suser gennem solsystemet.

Technion-forskerne, Evgeni Grishin, Hagai Perets og Yael Avni spekulerede på, hvad der ville være sket, hvis disse 'Oumuamua-lignende interstellare klipper fløj for omkring 4,5 milliarder år siden, da vores stjerne var ung og vild, og en gasformig skive var til stede i stedet for vores planetsystem. Deres resultater kan være afgørende for at besvare nogle af de største gåder vedrørende planetdannelse og oprindelsen af ​​planeter i solsystemet

Dannelse af planeter med fremmed (planetesimal) valuta

Planeter dannes i protoplanetariske skiver, for det meste lavet af gas og støv. Støvkornene menes at vokse til småsten, koagulere til større planetesimaler, og endelig, danne planeter. Når objekterne når en km-størrelse, de kan overleve og til sidst koagulere og samle mindre sten/småsten for at danne planetariske embryoner og fuldgyldige planeter. Den største hindring for en sådan vækst ser ud til at forekomme, før objekter på størrelse med km dannes, i den fase, hvor der i begyndelsen dannes mindre sten og småsten. Ja, flere skyldige konspirerer for at ødelægge småsten og meterstore kampesten, før de nogensinde kan vokse til større planetesimaler. Sådanne småsten og sten bevæger sig gennem den gasformige skive, hvori de oprindeligt er indlejret, og opleve en modvind, der bremser dem.

Modvindens kontinuerlige skub kan i sidste ende få dem til hurtigt at spiral indad i Solen og blive ødelagt. Ud over, kollisioner mellem små småsten kan føre til, at deres fragmentering i mindre stykker standser deres vækst til større planetesimaler. Med andre ord, småsten og små sten støder på en såkaldt "meterstørrelsesbarriere" i deres evne til at vokse til endnu større planetesimaler.

Adskillige modeller blev foreslået for at overvinde meterstørrelsesbarrieren, men disse kræver typisk finjusterede forhold, der sandsynligvis ikke eksisterer i de fleste planetsystemer; alligevel, det er almindeligt kendt, at de fleste, hvis ikke alle stjerner, er vært for planetsystemer. Spørgsmålet er, hvordan det er blevet til.

I deres nyligt offentliggjorte papir i Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society , Grishin og samarbejdspartnere viste, at interstellare objekter er nøglen. De foreslog, at de fleste systemer ikke behøver at gå igennem det svære stadie med at danne planetesimaler i km-størrelse. I stedet, de fleste systemer kan fange interstellare planetesimaler i km-størrelse, der oprindeligt blev udstødt fra andre planetsystemer. Men hvordan kan et objekt, der bevæger sig med en hastighed på titusinder af km pr. sekund gennem et solsystem, fanges? Det viser sig, at svaret er enkelt - den samme modvind, der driver små sten til inspiration i deres sol, kan bremse større, km-størrelse interstellare planetesimaler og derved indfange dem i en nydannet protoplanetarisk skive.

På denne måde selv et enkelt planetsystem kan udstøde planetesimaler i km-størrelse, der derefter tjener som frø til dannelsen af ​​mange nye planetsystemer. Som resultat, selv et meget lille antal planetsystemer kan danne grundlag for dannelsen af ​​mange andre systemer - alt det kræver er blot nogle få heldige sjældne tilfælde for at begynde processen, og så kan disse systemer skabe planetesimale "frø" på tværs af galaksen, som igen kan indfanges i en nydannende protoplanetariske skiver og give dem de grundlæggende km-størrelse byggeklodser, der er nødvendige for planetarisk vækst.

Planetdannelse sker ikke længere isoleret; intet planetsystem er en ø, men snarere tjener reservoiret af udstødte slyngelstater interstellare planetesimaler til kontinuerligt at igangsætte fødslen af ​​nye planetsystemer. På tur, ethvert nydannet planetsystem udstøder sine egne slyngelstater planetesimaler og hjælper med at genopbygge reservoiret af interstellare planetesimale frø. Spørgsmålet bliver:hvad er oddsene for at fange disse planetesimaler, og hvor mange vellykkede formationer er nødvendige for at befolke hele fødselsklyngen med planetesimaler?

Natur vs. Nurture:Hvor du bor betyder noget

For at estimere oddsene for planetesimal såning og dets implikationer for planetdannelse, forskerne udviklede en matematisk og numerisk model for indfangningssandsynlighed, afhængig af egenskaberne for den interstellare planetesimale befolkning og skiven. De fandt ud af, at det er ekstremt effektivt at fange småsten, og at det er mere udfordrende at fange større kroppe, men stadig rimeligt.

I de tætte områder af stjernehobe, hvor tiere, hundreder, eller endda tusindvis af stjerner er født og lever i små regioner ("Manhattan" for stjernedannelse), omkring 10^6 af 'Oumuamuas er fanget i fødselsklyngen, og den største opfangede krop kan være så stor som ~10 km.

I galaksens landskab, det galaktiske feltmiljø, capture er mere udfordrende, men stadig omkring ~10^3 'Oumuamuas kan fanges, og kroppe op til ~1 km fanges pr. system - nok til at fungere som frø til planetdannelse i hvert system.

En er nok, Planetesimaler bringer glæde og liv

Forskerne opsummerer, at kun en lille brøkdel af stjernerne i en hob (mindre end 1 procent) er nødvendige for at danne de oprindelige planetesimaler, som til sidst udså hele fødselshoben på ~1000 stjerner. Nogenlunde tilsvarende tal forventes også for markmiljøer. Begge estimater er konservative. Det interstellare reservoir arbejder derfor sammen med de vigtigste planetdannelsesmodeller, giver de første frø til mange af planetesimale dannelsesmodeller.

Et andet interessant sideaspekt er, at biologisk aktivt materiale, i form af bakterier, kan overleve det hårde interstellare miljø, hvis klippen, den er indlejret i, er stor nok (større end et par cm skala). Selvom kun en lille brøkdel af udstødte sten kan rumme disse hardcore-bakterier, et stort antal af sådanne potentielt biologisk aktive bjergarter kan indfanges. Denne gasassisterede indfangning er en langt mere effektiv mekanisme til udbredt panspermia, og de fleste systemer har formentlig fået deres første livsbyggesten fra et andet sted.