Litopanspermia, Microorganismos de planetas distantes pueden haber sembrado la vida en la Tierra




La vida en este planeta pudo haber sido sembrada por los microorganismos incrustados en los fragmentos de planetas distantes que se han estrellado en la Tierra, según una nueva investigación de la Universidad de Princeton, la Universidad de Arizona y el Centro de Astrobiología (CAB) en España.



El nuevo estudio, publicado en la revista Astrobiology, sugieren que existe una alta probabilidad de que la vida llegó "a la Tierra - o la propagación de la Tierra a otros planetas - en la infancia del sistema solar cuando la Tierra y sus vecinos planetarios orbitando otras estrellas que han sido lo suficientemente cerca entre sí para el intercambio de porciones de material sólido. "

Esta nueva investigación proporciona la evidencia más fuerte hasta ahora de "litopanspermia", que es la teoría de que existe una distribución muy amplia difusión de las formas básicas de la vida en todo el universo, transmite principalmente a través de "meteorito-como fragmentos planetarios echado fuera por las interrupciones, tales como erupciones volcánicas y colisiones con otras materias. "Estos fragmentos son finalmente atrapada por la gravedad otro sistema planetario, resultando en una mezcla que de su" carga viva.

"Los investigadores con sede en la Universidad de Princeton, la Universidad de Arizona y el Centro de Astrobiología en España utiliza un proceso de baja velocidad llamado transferencia débil para proporcionar el apoyo más fuerte aún para 'litopanspermia," la idea de que los microorganismos que brotan vida llegó a la Tierra - o la propagación de la Tierra a otros planetas en desarrollo - a través de colisiones con meteoritos como fragmentos planetarios. Bajo transferencia débil, un fragmento planetario de movimiento lento meandros en el borde exterior de la atracción gravitatoria, o límite de estabilidad débil, de un sistema planetario. El sistema sólo tiene un agarre suelto en el fragmento, es decir, el fragmento puede escapar y ser impulsado hacia el espacio, a la deriva hasta que se tire de él por otro sistema planetario. "

"Las investigaciones anteriores sobre este fenómeno posible sugiere que la velocidad con que se precipita de materia sólida a través del cosmos hace que las posibilidades de ser enganchado por otro objeto muy poco probable. Pero el Princeton, Arizona e investigadores CAB reconsiderado litopanspermia bajo un proceso de baja velocidad llamado transferencia débil donde los materiales sólidos deambular fuera de la órbita de un objeto grande y pasar a la órbita de otro. En este caso, los investigadores tuvieron en cuenta las velocidades 50 veces más lentas que las estimaciones previas, o alrededor de 100 metros por segundo. "

"Uso del cúmulo de estrellas en el que nació nuestro sol como un modelo, el equipo llevó a cabo simulaciones que muestran que a estas velocidades inferiores a la transferencia de material sólido de un sistema planetario de una estrella a otra podría haber sido mucho más probable que se pensaba, explicó el primer autor Edward Belbruno, un colaborador de investigación matemático y visitante en Princeton Departamento de Ciencias de la Astrophysical que desarrollaron los principios de transferencia débil ".

Según los investigadores, de todas las piedras que se escapaban de nuestro sistema solar y de nuestro vecino más cercano, por lo menos 5-12 de 10.000 habría tenido muchas posibilidades de ser capturado por el otro. Todas las simulaciones realizadas antes de esta nueva investigación ha sugerido que la probabilidad era un tan improbable en un millón.

"Nuestro trabajo dice lo contrario de la mayoría del trabajo anterior", dijo Belbruno. "Se dice que litopanspermia podría haber sido muy probable, y puede ser el primer documento para demostrar que. Si este mecanismo es cierto, tiene implicaciones para la vida en el universo como un todo. Esto podría haber ocurrido en cualquier parte. "

"Co-autores Amaya Moro-Martín, astrónomo de la CAB y una visita a Princeton colaborador de investigación en ciencias astrofísicas y Renu Malhotra, profesor de ciencias planetarias en Arizona, observó que ofrecen velocidades bajas probabilidades muy altas para el intercambio de material sólido a través de transferencia débil, y también encontró que el momento de este intercambio podría ser compatible con el desarrollo real del sistema solar, así como con la primera aparición conocida de la vida en la Tierra. Dmitry Savransky, una mecánica y aeroespacial de Princeton estudiante de doctorado en ingeniería, llevó a cabo las simulaciones. "



"Los investigadores informan de que el sistema solar y su más cercano vecino planetario sistema podría haber intercambiado rocas por lo menos 100 billones de veces antes de que el sol se ponchó de su cúmulo estelar nativo. Además, la evidencia existente muestra que las rocas formas básicas de la vida en realidad podría datar de los días de sol en racimo nacimiento - y han sido lo suficientemente resistentes para sobrevivir a un viaje interestelar y el impacto eventual ".

"La conclusión de nuestro trabajo", dijo Moro-Martín, "es que el mecanismo de transferencia débil hace litopanspermia una hipótesis viable, ya que habría permitido que grandes cantidades de material sólido que se intercambian entre los sistemas planetarios, y consiste en escalas de tiempo que podrían provocar que el supervivencia de los microorganismos incrustados en rocas grandes. "

La Universidad de Princeton sigue:

El documento de Princeton-Arizona-CAB cita dos estudios previos que presentan las probabilidades de materia sólida de un sistema planetario de ser capturado por los otros como más o menos sombrío.

El primero, un documento de 2003 publicado en Astrobiology por Jay Melosh, la Universidad de Purdue tierra y de la atmósfera profesor de ciencias, cuestionó la probabilidad de que los meteoritos han escapado alguna vez un planeta terrestre en el sistema solar de la Tierra, y terminó en un planeta terrestre en otro sistema. El informe llegó a la conclusión de que las posibilidades - aproximadamente uno de cada 10.000, o un 0,01 por ciento - son "abrumadoramente improbable" teniendo en cuenta la velocidad de un meteorito tendría que viajar (a unos seis kilómetros por segundo) y la amplitud del espacio.

Belbruno y sus co-autores calcularon que bajo este escenario de altas velocidades y se dispersaron los sistemas planetarios, la probabilidad de material sólido de cualquier otro sistema planetario sorprendente cae hasta un mínimo de cinco años en 100.000, o 0,005 por ciento.

Los cúmulos estelares de nacimiento, que están estrechamente confinados grupos de estrellas y sistemas planetarios, se presentó como una opción posible para litopanspermia en un documento de 2005 de Astrobiología de David Spergel, Charles A. Princeton joven profesor de Astronomía en la Clase de 1897 y presidente de la Fundación astrofísica ciencias, y la Universidad de Michigan, profesor de física de Fred Adams.

Factoring en las velocidades de dos a cinco kilómetros por segundo, Spergel y Adams encontró que las posibilidades de un intercambio de piedras con vida entre los sistemas de estrellas agrupadas en grupos de 30 a 1.000 podría ser tan poco probable como uno entre un millón a tan bueno como un en 1.000, o 0,0001 a 0,1 por ciento, respectivamente. Spergel y Adams, sin embargo, limita su estudio de las estrellas binarias - o sistemas planetarios con dos estrellas - lo que podría elevar de estrella a estrella intercambios de materia sólida, Moro-Martín, dijo.

Sin embargo, en grupos similares a los considerados por Spergel y Adams, transferencia débil implica velocidades relativas de no más de un kilómetro por segundo, lo que aumenta sustancialmente la probabilidad de captura por otras estrellas en el cluster. En otras palabras, los cúmulos estelares proporcionan un entorno ideal para la transferencia débil, Belbruno dijo.

Chaotic en la naturaleza, la transferencia débil que ocurre cuando un objeto en movimiento lento, como un meteorito se adentra en el borde exterior de la atracción gravitatoria de un objeto más grande, con una velocidad relativamente baja, como una estrella o un planeta masivo como Júpiter. El objeto más pequeño parcialmente orbita el gran objeto, pero el objeto más grande tiene sólo un agarre suelto en él. Esto significa que el objeto más pequeño puede escapar y ser propulsado al espacio, a la deriva hasta que se tire de él por otro objeto grande.

Belbruno demostró por primera vez la transferencia débil con los japoneses Hiten sonda lunar en 1991. Una falla mecánica dejó la sonda con el combustible suficiente para entrar en la órbita de la luna de la manera tradicional, que es acercarse a una velocidad alta, entonces retrocohetes de incendios para reducir la velocidad. En su lugar, Belbruno diseñado una trayectoria débil de transferencia que tiene la sonda en órbita alrededor de la luna utilizando una cantidad mínima de combustible.

Adams, co-autor del artículo de 2005 con Spergel, dijo que la obra de Belbruno y sus co-autores éxito en reunir los diferentes elementos de los modelos litopanspermia anteriores y añadiendo un nuevo elemento sustancial - el caos. Adams está familiarizado con el estudio, pero no participó en ella.

"Este trabajo toma el tipo de cálculos que se han hecho antes y hace una generalización importante del trabajo anterior", dijo Adams. "Su trabajo en el caos, en este contexto también lleva adelante el tema. Ellos hacen una evaluación cuidadosa de un proceso que es bastante complicado y dinámica caótica en la naturaleza.

"Se están abriendo nuevos caminos desde el punto de vista de la astrofísica dinámicos", dijo Adams. "Con respecto al problema de la litopanspermia, este tipo de captura débil y escape débil es interesante porque permite las velocidades de eyección a ser pequeñas, y estas velocidades lentas para permitir mayores probabilidades de captura de roca. Para decirlo de otra manera, el caos, en parte, mejora las perspectivas de litopanspermia ".

Los cúmulos estelares de nacimiento satisfacer dos requisitos para la transferencia débil, Moro-Martín, dijo. En primer lugar, los sistemas de envío y recepción de planetarios debe contener un planeta masivo que captura la materia sólida que pasa en la frontera débil gravedad entre ella y su estrella madre. Sistema solar de la Tierra califica, y varias otras estrellas de la categoría nacimiento del sol, también lo haría.

En segundo lugar, ambos sistemas planetarios debe tener bajas velocidades relativas. En el grupo estelar del Sol, entre 1.000 y 10.000 estrellas estaban obligados gravitatoriamente entre sí por cientos de millones de años, cada uno con una velocidad de no más de un lento un kilómetro por segundo, Moro-Martín, dijo.

El equipo de simulación de 5 millones trayectorias entre sencillo estrellas sistemas planetarios - en un clúster con 4.300 estrellas - bajo tres condiciones: la materia sólida de la "fuente" y las estrellas "objetivo" eran la misma masa que el Sol, la estrella objetivo era sólo la mitad la masa del Sol, o la estrella de origen era la mitad de la masa del sol.

Las probabilidades de que una estrella de la captura de materia sólida de otro sistema planetario en estos tres escenarios son 15 (0,15 por ciento), cinco (0,05 por ciento) y 12 (0,12 por ciento) en 10.000, respectivamente, informaron los investigadores - las probabilidades que superan los menores las condiciones propuesto por Melosh por un factor de 1 mil millones.

Para estimar la cantidad real de materia sólida que se podrían haber intercambiado entre el Sol y su vecino más cercano estrella, los investigadores utilizaron datos y modelos relacionados con el movimiento y la formación de asteroides, el cinturón de Kuiper - el Sistema Solar anillo masivo externo de asteroides - y la Nube de Oort, una colección hipótesis de los cometas, el hielo y otros materiales sobre un año luz del sol de la Tierra que se cree que la principal fuente de los cometas y meteoritos.

Los investigadores utilizaron estos datos para concluir que durante un período de 10 millones a 90 millones años, en cualquier lugar entre 100 billones a 30 billones de objetos de materia sólida que pese más de 10 kilogramos transferidos entre el Sol y su vecino más cercano clúster. De ellos, unos 200 mil millones rocas de la Tierra primitiva podría haber sido llevaron lejos a través de transferencia débil.

Para litopanspermia suceda, sin embargo, los microorganismos primero tiene que sobrevivir a la larga, la radiación empapado viaje por el espacio.

Moro-Martín y Malhotra consultó a un documento de 2009 un equipo internacional publicado en la revista Astrophysical Journal que determina el tiempo que los microorganismos pueden sobrevivir en el espacio en función del tamaño de la materia sólida acogen. Ese grupo, simulaciones de ordenador muestran que los tiempos de supervivencia fue de 12 millones de años en una roca hasta 3 centímetros (aproximadamente una pulgada) de diámetro, y 500 millones de años para un objeto sólido 2,67 metros (casi nueve pies) de ancho.

Los investigadores estimaron que en virtud de la transferencia débil, la materia sólida que se había escapado de un planeta necesitaría decenas de millones de años para finalmente chocar con otro. Esto entra dentro de la vida útil de racimo nacimiento del sol, sino que significa que litopanspermia por transferencia débil habría sido limitado a fragmentos planetarios por lo menos un metro, o cerca de tres pies, de tamaño.

En cuanto a la transferencia real de la vida, los investigadores sugieren que alrededor de 300 millones de eventos litopanspermia pudo haber ocurrido entre nuestro sistema solar y el sistema planetario más cercano.

Pero incluso si los microorganismos sobrevivieron el viaje a la Tierra, el planeta tenía que estar listo para recibirlos. La referencia investigadores roca-dating evidencia que sugiere que la Tierra contenía agua cuando el sistema solar era solamente 288 millones de años y que la vida temprana podría haber surgido antes de que el sistema solar fue 718 millones de años.

Racimo del sol nacimiento - supone que es más o menos la misma edad que el sistema solar de la Tierra - lentamente se separaron cuando el sistema solar era de unos 135 millones a 535 millones años de edad, Moro-Martín, dijo. Además, el sol pudo haber sido propicio para la transferencia débil hasta 700 millones de años después de la formación del sistema solar.

Por lo tanto, si la vida surgió en la Tierra poco después el agua superficial disponible, hubo posiblemente unos 400 millones de años en los que la vida podría haber viajado desde la Tierra a otro mundo habitable, y viceversa, informaron los investigadores. Si la vida tiene un comienzo temprano en otros sistemas planetarios y desarrollado antes de racimo del sol nacimiento dispersa, la vida en la Tierra pudo haberse originado fuera de nuestro sistema solar.

En el documento se llega a calcular la probabilidad de vida extrasolar echando raíces en un planeta terrestre como la Tierra, pero la mayor probabilidad los investigadores determinaron para la transferencia de materia sólida que hace un seguimiento más la pena, Moro-Martín, dijo.

"Nuestro estudio se detiene cuando la materia sólida se encuentra atrapado por el sistema planetario en segundo lugar, pero para litopanspermia que se complete lo que realmente necesita para aterrizar en un planeta terrestre donde la vida podría prosperar", dijo Moro-Martín. "El estudio de las probabilidades de aterrizaje en un planeta terrestre es el trabajo que ahora sabemos que vale la pena hacerlo porque grandes cantidades de material sólido procedente del sistema planetario primero puede ser atrapado por el sistema planetario en segundo lugar, a la espera de aterrizar en un planeta terrestre.

"Nuestro estudio no prueba litopanspermia que realmente sucedió", dijo Moro-Martín, "pero indica que se trata de una posibilidad abierta".

Fuente: Universidad de Princeton

Créditos de las imágenes: Amaya Moro-Martín, de la NASA, la ESA, R. O'Connell (Universidad de Virginia), F. Paresce (Inst. Nacional de Astrofísica, Bolonia, Italia.), E. Young (Universities Space Research Asoc. / Ames. Research Center), el Comité de Supervisión WFC3 Ciencia, y el Hubble Heritage Team (STScI / AU)


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