Wszyscy jesteśmy kosmitami

Nowe badania sugerują, że kiedy odległe układy planetarne zbliżyły się do Ziemi na tyle, by móc wymienić się materią, doszło do transferu życia. Wykorzystując symulacje komputerowe gromady gwiazd, w której narodziło się Słońce, naukowcy pokazali, że taki proces jest możliwy. Za sprawą zjawiska tzw. słabego transferu (ang. weak transfer), odnoszącego się do powolnego poruszania się ciał stałych z orbity jednego obiektu na orbitę innego, nasza planeta mogła być donorem tego, co nazywamy życiem pozaziemskim. W rezultacie, astrobiolodzy zastanawiają się czy życie z Ziemi mogło odrodzić się gdzie indziej?

Panspermia to hipoteza zaproponowana przez Svante Arrheniusa, która sugeruje, że życie na Ziemię dostało się z kosmosu za pośrednictwem komety, planetoidy lub meteoroidu. Udowodniono, że przetrwalniki bakterii potrafią przeżyć w bardzo rozrzedzonej atmosferze na wysokości kilkudziesięciu kilometrów, a ponadto  negatywne skutki kosmicznego promieniowania na materiał genetyczny mogą być minimalizowane przez skalne pancerze. Model, w którym organizmy żywe podróżują w meteoroidach między planetami nie jest pomysłem rodem z filmów science fiction. Co ciekawe, badacze z Uniwersytetu Nicejskiego zasugerowali, że przewaga aminokwasów lewoskrętnych w organizmach może być spowodowana kołową polaryzacją światła nowo tworzących się gwiazd, potwierdzając hipotezę panspermii.

Podstawowym założeniem teorii panspermii jest występowanie skalistego wektora - wspomnianej komety czy meteoroidu - który przetransportował mikroorganizmy na Ziemię miliardy lat temu. Niestety, wspomniana hipoteza ma kilka słabych punktów.

Mikroorganizmy przybywające na obcą planetę, musiałyby zostać wyrzucone w przestrzeń kosmiczną w wyniku potężnej eksplozji. Naukowcy nie kwestionują, że proces ten mógł zostać zainicjowany przez uderzenie asteroidy lub erupcję wulkanu. Obowiązujące modele pokazują jednak, że wyrzuconym z powierzchni planety mikrobom niezwykle rzadko udaje się uciec z grawitacyjnej studni Układu Słonecznego.

Czy zatem życie na innych planetach może pochodzić z Ziemi? Naukowcy z Princeton University, University of Arizona i hiszpańskiego Centro de Astrobiologia (CAB) twierdzą, że tak. Badacze przygotowali nawet specjalny zestaw kosmicznych okoliczności, które muszą zaistnieć, by małemu skalistemu obiektowi udało się uciec grawitacji swojej macierzystej gwiazdy. Poprzez 50-krotne zmniejszenie prędkości niż w poprzednich szacunkach (ponad 11 km/s) i uwzględnienie obecność innych dużych ciał niebieskich (jak choćby gazowe olbrzymy), udało się im zilustrować efekt słabego transferu.

W takim scenariuszu, pojedyncze skaliste fragmenty wędrują do zewnętrznej krawędzi pola grawitacyjnego planety (tzw. słabej granicy stabilności). Po przekroczeniu prędkości ucieczki, obiekt zostaje wyrzucony w przestrzeń kosmiczną, gdzie dryfuje dopóki nie zostanie przechwycony przez inny system planetarny.

Taka konfiguracja planet, by możliwa była podróż międzygwiezdna, występuje jednak niezwykle rzadko. Naukowcy wskazują, że międzyplanetarne przeniesienie mikroorganizmów na pewno mogło zajść w okresie między 164 a 288 milionami lat po powstaniu Układu Słonecznego. Był to szczególny czas w historii naszego układu planetarnego, gdyż Słońce było jeszcze częścią rozwijającej się gromady gwiazd.

Według Amaya Moro-Martina muszą zostać spełnione dwa podstawowe warunki, by zaistniał proces słabego transferu. Po pierwsze, w docelowym układzie planetarnym musi być obecna masywna planeta, której pole grawitacyjne przechwyci wędrujący w przestrzeni obiekt (w Układzie Słonecznym nadaje się Jowisz). Po drugie, oba systemy (donorowy i akceptorowy) muszą mieć niską względną prędkość układu (dla przykładu Droga Mleczna i Galaktyka Andromedy zbliżają się do siebie ze względną prędkością 400 tys. km/h). We wspomnianym okresie życia Układu Słonecznego, Ziemia spełniała oba warunki.

Aby potwierdzić wiarygodność swoich modeli, naukowcy dokonali symulacji 5 mln trajektorii między układami planetarnymi z pojedynczą gwiazdą (w gromadzie 4300 gwiazd) pod kątem trzech różnych parametrów (najczęściej pojawiającym się była masa obiektów). Okazało się, że szansa przechwycenia przez gwiazdę przybysza z innego systemu planetarnego wynosiła w takich okolicznościach od 5 do 15 procent. Wyniki te stanowią opozycję w stosunku do poprzednich szacunków, które wykazywały dosłownie miliard razy bardziej wyższe prawdopodobieństwo.

Naukowcy obliczyli, że Układ Słoneczny i najbliższe mu układy planetarne mogły wymienić się od 100 trylionami do 30 kwadrylionami skalistych fragmentów o masie przekraczającej 10 kg. Część z nich mogła zostać zniszczona lub po prostu wyparować, ale symulacje wykazały, że nawet 200 mld fragmentów skalnych mogło zasiedlić pobliskie systemy gwiezdne. A wraz z nimi proste mikroorganizmy.

Czy życie na Ziemi istnieje od tak dawna, by najprostsze mikroorganizmy mogły zostać wysłane w przestrzeń kosmiczną w wyniku zjawiska słabego transferu?

Szacowany moment powstania życia na Ziemi, a znane "otwarte" okno dla słabego transferu, to wąskie gardło przedstawionej teorii. Wiek Ziemi jest określany na 4,5 mld lat, a pojawienie się pierwszych organizmów żywych miało najprawdopodobniej miejsce 3,5 mld lat temu. Co prawda, ślady geologiczne wskazują, że 3,8 mld lat temu na naszej planecie mogła istnieć woda w stanie ciekłym, ale warunki i tak nie były wtedy korzystne do swobodnej ewolucji życia.

To główny argument zwolenników hipotezy panspermii, którzy twierdzą, że w czasie, gdy istniały warunki sprzyjające do zjawiska słabego transferu, mikroorganizmy przywędrowały do Układu Słonecznego z zewnętrznych rejonów wszechświata, a nie odwrotnie. Zanim osiedliły się na Ziemi, musiały przetrwać w przestrzeni kosmicznej co najmniej 400 mln lat.

Niewykluczone jednak, że w historii naszej planety występowały okresy, w których zjawisko słabego transferu występowało nawet wbrew obowiązującym prawom natury. Wystarczyłaby przecież wyjątkowo potężna eksplozja - jak choćby uderzenie asteroidy - by wynieść w przestrzeń kosmiczną tony skalistego pyłu z przetrwalnikami bakterii. Te wyrywając się z pola grawitacyjnego naszej planety, które mogło być osłabione, podążyły w niezbadane rejony wszechświata. Być może zatem gdzieś w kosmosie żyją nasze gwiezdne dzieci. Może właśnie to my wszyscy jesteśmy kosmitami.