Откуда взялись органические соединения на астероидах?

Гипотеза происхождения органических соединений обнаруженных на крупнейшем из астероидов - Церере.

На Церере обнаружены следы жизни?

В 2017 году в научном журнале Science появилась работа с названием «Локализованный алифатический органический материал на поверхности Цереры». Проще говоря – на поверхности Цереры, крупнейшего астероида Солнечной системы, ученые обнаружили органические соединения. Да-да, по типу тех, из которых возникла жизнь на Земле.

Эта новость, на  самом деле, имеет весьма двоякую суть. С одной стороны – мы уже достаточно давно знаем, что на астероидах встречается органический материал (есть даже теория, что жизнь на планеты заносят именно астероиды, подобно тому, как ветер переносит семена растений) и, собственно говоря, потому и искали его на Церере целенаправленно. А с другой стороны, возникает и не очень удобный вопрос – а откуда взялась органика на безжизненном космическом куске камня?

Астероид Церера – с виду мало похож на астероид, скорее на миниатюрную планету. И при ближайшем рассмотрении Церера тоже оказывается не так проста – откуда на ней взялись залежи водяного льда и тем более – органические соединения, наука пока не может дать ответа

То есть, если астероид, к примеру, раньше был куском планеты наподобие нашей Земли, и был “выбит” в космос мощным ударом метеорита, тогда появление на нем органических соединений и даже бактерий, легко можно объяснить.

Но Церера имеет диаметр 900 километров и шарообразную форму – всем своим видом этот “кусок камня” говорит о том, что он не был ниоткуда выбит, а появился сразу в том виде, в котором мы его наблюдаем сейчас, по принципам сходным с теми, по которым были образованы планеты Солнечной системы. Откуда тогда взялась органика?

Можно было бы объяснить это так – в Цереру врезался другой астероид, тот самый, “выбитый” с некой обитаемой планеты (возможно даже с Земли!) и “отпечатал” на её поверхности своё содержимое.

И все бы так, если бы не специфическая природа органических соединений, которые были обнаружены на Церере. Они неминуемо должны были распасться или просто быть уничтоженными высокой температурой возникающей при столкновении. Кроме того, крайне вероятно, что столкновение с другим телом должно было замешать органику с материалом поверхности Цереры, тем самым снизив их концентрацию. Но этого не видно.

Поэтому авторы исследований предполагают, что обнаруженные органические соединения, вероятно, принадлежат Церере. Это подкрепляется фактом, что молекулы были найдены вместе с карбонатами и глинами, содержащими аммиак. Их наблюдали во многих регионах Цереры, и они считаются рожденными гидротермальными процессами (реакциями с участием подогретой воды) на карликовой планете. На Земле, насколько мы знаем, эти процессы тоже производят органический материал.

В прошлом астероиды могли быть обитаемы?

И тут мы снова оказываемся в тупике – если органические соединения обнаруженные в наше время на Церере, являются целиком и полностью результатом процессов происходящих на Церере, то это означает, что в прошлом условия на карликовой планете совершенно отличались от существующих сейчас.

Это весьма хорошо коррелирует с недавними исследованиями Политехнического института Реннселера, целью которых было доказать совершенно иную картину магнитных полей и значительно более мощный солнечный ветер, которые были присущи Солнечной системе в то время, когда она только формировалась.

Современный пояс астероидов, находящийся между орбитами Марса и Юпитера холоден и сух. Однако в древности, в течение некоторого времени в поясе преобладали совсем другие условия – тепло и вода были обычным явлением в главном поясе, а именно эти условия необходимы для образования органических молекул.

Признаки органических соединений, которые нельзя объяснить земным загрязнением, обнаружены во многих метеоритах, происходящих из главного пояса. Этот вопрос напрямую связан с изучением процессов зарождения и распространения жизни. Возможно, на нашей планете жизнь могла не возникнуть или появиться намного позже, не окажись на ее поверхности некоторые соединения, принесенные метеоритами.

«Молодое Солнце было тусклее современного, так что в плане получаемого солнечного света древний пояс астероидов был даже холоднее современного. Однако мы знаем, что некоторые астероиды были нагреты до температур, подходящих для жидкой воды, что и позволило образоваться некоторым органическим молекулам, – говор Уэйн Роберг. – Встает вопрос, как это произошло? Откуда подходящие условия взялись внутри астероида?»

В своей работе Роберг возрождает одну из старых теорий, предложенных несколько десятилетий назад и объясняющих нагрев астероидов, в связи взаимодействия плазмы с магнитным полем.

Астероиды молодой Солнечной системы были богаты водой, которая служит хорошим проводником. Астероид при движении через Солнечную систему, если принять во внимание классические представления о свойствах молодого Солнца, двигался через довольно мощные магнитные поля.

Создаваемое при этом движении электрическое поле наводило внутри астероида ток, который нагревал его. По утверждению Роберга, его работа позволила включить в старую теорию новые представления о молодом Солнце, уточнить физические процессы, протекавшие в астероиде, и за счет этого уточнить количество энергии, выделявшееся при описываемом процессе. Причем так, чтобы ее хватило на нагрев и расплавление воды с протеканием реакций органической химии.

Астероид Церера расположен между орбитами Марса и Юпитера, в Поясе астероидов. Интересно, что именно на Цереру приходится треть массы всего пояса астероидов

«Механизмы, которые ранее приходилось задействовать, накладывают довольно жесткие условия на молодую Солнечную систему, – признает аспирант Роберга Рей Менцель. – В частности, приходилось принимать некоторые свойства Солнца, которые в данный момент не являются общепризнанными. В частности, молодое Солнце должно было производить очень мощный солнечный ветер, “обдувающий” астероиды, а с этим сейчас мало кто согласится».

Для получения представления о происходящем пришлось прибегнуть к магнитной гидродинамике, описывающей поведение заряженных жидкостей, включая плазму, в магнитных полях. При этом частицы солнечного ветра в Солнечной системе, разумеется, были не единственными.

Значительную часть составляли нейтральные частицы, и для такой смеси расчеты становятся особенно трудными. «Нейтральные частицы взаимодействуют с заряженными через трение, – говорит Менцель. – Это создает проблему учета динамики нейтральных частиц, к которым примешано небольшое количество заряженных частиц, также взаимодействующих с магнитным полем».

Полученные в работе уравнения позволяют описать все эти процессы. Однако нам не удастся узнать, что же в самом деле происходило в молодой Солнечной системе, и новая теория пока лишь займет место среди других. Однако наблюдение молодых звездных систем нашей Вселенной может позволить проверить их предсказания на звездах, похожих на Солнце.

Конечно, придется сменить еще не одно поколение телескопов, чтобы можно было наблюдать движение крупных массивов частиц в протопланетных дисках и иметь представление о происходящем внутри далеких астероидов. Сейчас для этого недоступны даже планеты.

Источники: http://cosmos-journal.ru, http://www.rpi.edu/, https://hi-news.ru/