Los cometas rebotados pueden proporcionar los componentes básicos de la vida para los exoplanetas

¿Cómo terminaron los componentes moleculares de la vida en la Tierra? Una vieja teoría es que podrían haber llegado a través de cometas. Ahora, investigadores de la Universidad de Cambridge han demostrado cómo los cometas pueden depositar bloques de construcción similares a otros planetas de la galaxia.

Para transportar materiales orgánicos, los cometas deben moverse relativamente lentamente, a velocidades de menos de 15 kilómetros por segundo. A altas velocidades, las moléculas subyacentes no podrán sobrevivir, ya que la velocidad y la temperatura de la colisión harán que se desintegren.

El lugar más probable donde los cometas podrían moverse a la velocidad adecuada son los sistemas «guisante en una vaina», donde un grupo de planetas orbitan muy juntos. En tal sistema, un cometa podría pasar o «rebotar» de la órbita de un planeta a otro, ralentizándolo.

A velocidades suficientemente lentas, el cometa colisionará con la superficie del planeta, liberando moléculas intactas que los investigadores creen que son precursoras de la vida. Los resultados, publicados en Proceedings of the Royal Society A, sugieren que tales sistemas serían lugares prometedores para buscar vida fuera de nuestro sistema solar si la llegada de cometas es importante para los orígenes de la vida.

Se sabe que los cometas contienen un grupo de elementos esenciales para la vida, conocidos como moléculas prebióticas. Por ejemplo, muestras del asteroide Ryugu, analizadas en 2022, mostraron que contenía aminoácidos y vitamina B3 intactos. Los cometas también contienen grandes cantidades de cianuro de hidrógeno (HCN), otra molécula importante de los organismos prebióticos. Los fuertes enlaces entre el carbono y el nitrógeno en el HCN lo hacen más duradero a altas temperaturas, lo que significa que es más probable que sobreviva al entrar en la atmósfera y permanezca intacto.

«Estamos aprendiendo más sobre las atmósferas exoplanetarias todo el tiempo, por lo que queríamos descubrir si había planetas donde los cometas también pudieran alcanzar moléculas complejas», dijo el primer autor Richard Anslow del Instituto de Astronomía de Cambridge. «Es posible que las moléculas que dieron lugar a la vida en la Tierra provinieran de cometas, por lo que lo mismo podría ser cierto para los planetas de otras partes de la galaxia».

Los investigadores no afirman que los cometas sean necesarios para el origen de la vida en la Tierra o en cualquier otro planeta, sino que querían poner algunos límites a los tipos de planetas donde los cometas podrían transportar con éxito moléculas complejas, como el HCN.

La mayoría de los cometas de nuestro sistema solar se encuentran fuera de la órbita de Neptuno, en lo que se conoce como Cinturón de Kuiper. Cuando los cometas u otros objetos del cinturón de Kuiper (KBO) chocan, pueden ser empujados por la gravedad de Neptuno hacia el Sol y, finalmente, atraídos por la gravedad de Júpiter. Algunos de estos cometas atraviesan el cinturón de asteroides y llegan al interior del sistema solar.

«Queríamos probar nuestras teorías en planetas similares al nuestro, ya que la Tierra es actualmente nuestro único ejemplo de un planeta que sustenta vida», dijo Anslow. “¿Qué tipos de cometas, moviéndose a qué velocidad, podrían liberar moléculas prebióticas intactas?”

Utilizando una variedad de técnicas de modelado matemático, los investigadores determinaron que es posible que los cometas proporcionen protomoléculas de vida, pero sólo en ciertos escenarios. Para los planetas que orbitan una estrella similar a nuestro Sol, el planeta debe tener poca masa y es ventajoso que el planeta esté en una órbita cercana a los otros planetas del sistema. Los investigadores descubrieron que los planetas cercanos con órbitas cercanas son mucho más importantes que los planetas que orbitan alrededor de estrellas de baja masa, donde las velocidades típicas son mucho más altas.

En tal sistema, un cometa podría ser atraído por la gravedad de un planeta y luego pasar a otro planeta antes del impacto. Si un “tránsito de cometa” ocurre suficientes veces, el cometa se desacelerará lo suficiente como para que algunas de las moléculas prebióticas puedan sobrevivir al ingresar a la atmósfera.

«En estos sistemas abarrotados, cada planeta tiene la oportunidad de interactuar con el cometa y atraparlo», dijo Anslow. «Es posible que este mecanismo sea la forma en que las moléculas prebióticas terminan en los planetas».

Para los planetas que orbitan alrededor de estrellas de baja masa, como las estrellas enanas M, sería difícil para los cometas entregar moléculas complejas, especialmente si los planetas están poco empaquetados. Los planetas rocosos en estos sistemas también experimentan impactos significativamente de alta velocidad, lo que puede plantear desafíos únicos para la vida en estos planetas.

Los investigadores dicen que sus resultados pueden ser útiles para determinar dónde buscar vida fuera del sistema solar.

«Es emocionante que podamos empezar a determinar qué tipo de sistemas podemos utilizar para probar diferentes escenarios de activos», afirmó Anslow. «Es una forma diferente de ver el gran trabajo que ya se ha realizado en la Tierra. ¿Cuáles son las vías moleculares que han llevado a la enorme diversidad de vida que vemos a nuestro alrededor? ¿Hay otros planetas donde existan las mismas vías? Es un momento apasionante para poder reunir avances”. En astronomía y química estudiar algunas cuestiones absolutamente fundamentales.

La investigación fue apoyada en parte por la Royal Society y el Consejo de Instalaciones Científicas y Tecnológicas (STFC), parte de Investigación e Innovación del Reino Unido (UKRI). Richard Anslow es miembro del Wolfson College de Cambridge.

referencia:
RJ Anslow, A. Ponsor y B. B. Reimer. ‘¿Podrían los cometas transportar moléculas prebióticas a exoplanetas rocosos?Actas de la Royal Society A (2023). DOI: 10.1098/rspa.2023.0434 (acceso abierto)

Astrobiología, Astroquímica