„Hüpfende“ Kometen könnten Exoplaneten Bausteine ​​für das Leben liefern

Wie gelangten die molekularen Bausteine ​​des Lebens auf die Erde? Eine seit langem bestehende Theorie besagt, dass sie von Kometen geliefert worden sein könnten. Jetzt haben Forscher der Universität Cambridge gezeigt, wie Kometen ähnliche Bausteine ​​auf anderen Planeten in der Galaxie ablagern könnten.

Um organisches Material zu transportieren, müssen sich Kometen relativ langsam bewegen – mit Geschwindigkeiten unter 15 Kilometern pro Sekunde. Bei höheren Geschwindigkeiten würden die essentiellen Moleküle nicht überleben – die Geschwindigkeit und die Temperatur des Aufpralls würden dazu führen, dass sie auseinanderbrechen.

Der wahrscheinlichste Ort, an dem sich Kometen mit der richtigen Geschwindigkeit fortbewegen können, sind „Erbsen in einer Schote“-Systeme, in denen eine Gruppe von Planeten eng beieinander umkreist. In einem solchen System könnte der Komet im Wesentlichen von der Umlaufbahn eines Planeten auf einen anderen „abprallen“ und ihn verlangsamen.

Bei ausreichend geringer Geschwindigkeit würde der Komet auf der Oberfläche eines Planeten aufprallen und die intakten Moleküle freisetzen, von denen Forscher glauben, dass sie die Vorläufer für Leben sind. Die Ergebnisse, gemeldet im Tagungsband der Royal Society Alegen nahe, dass solche Systeme vielversprechende Orte für die Suche nach Leben außerhalb unseres Sonnensystems wären, wenn die Lieferung von Kometen für die Entstehung des Lebens wichtig ist.

Es ist bekannt, dass Kometen eine Reihe von Bausteinen für Leben enthalten, sogenannte präbiotische Moleküle. Proben des Ryugu-Asteroiden, die 2022 analysiert wurden, zeigten beispielsweise, dass er intakte Aminosäuren und Vitamin B3 enthielt. Kometen enthalten außerdem große Mengen an Blausäure (HCN), einem weiteren wichtigen präbiotischen Molekül. Die starken Kohlenstoff-Stickstoff-Bindungen von HCN machen es widerstandsfähiger gegenüber hohen Temperaturen, was bedeutet, dass es möglicherweise den Eintritt in die Atmosphäre überstehen und intakt bleiben könnte.

„Wir erfahren ständig mehr über die Atmosphären von Exoplaneten, deshalb wollten wir sehen, ob es Planeten gibt, auf denen komplexe Moleküle auch von Kometen abgegeben werden könnten“, sagte Erstautor Richard Anslow vom Institute of Astronomy in Cambridge. „Es ist möglich, dass die Moleküle, die zum Leben auf der Erde führten, von Kometen stammten, das Gleiche könnte also auch für Planeten anderswo in der Galaxie gelten.“

Die Forscher behaupten nicht, dass Kometen für die Entstehung des Lebens auf der Erde oder einem anderen Planeten notwendig seien, sondern sie wollten den Planetentypen Grenzen setzen, auf denen komplexe Moleküle wie HCN erfolgreich von Kometen transportiert werden könnten.

Die meisten Kometen in unserem Sonnensystem liegen jenseits der Neptunbahn, im sogenannten Kuipergürtel. Wenn Kometen oder andere Kuipergürtel-Objekte (KBOs) kollidieren, können sie durch die Schwerkraft Neptuns in Richtung Sonne gedrückt werden und schließlich durch die Schwerkraft Jupiters angezogen werden. Einige dieser Kometen passieren den Asteroidengürtel und gelangen in das innere Sonnensystem.

„Wir wollten unsere Theorien an Planeten testen, die unserem eigenen ähneln, da die Erde derzeit unser einziger Beispielplanet ist, auf dem Leben möglich ist“, sagte Anslow. „Welche Arten von Kometen könnten mit welcher Geschwindigkeit intakte präbiotische Moleküle liefern?“

Mithilfe verschiedener mathematischer Modellierungstechniken stellten die Forscher fest, dass Kometen die Vorläufermoleküle für das Leben liefern können, allerdings nur in bestimmten Szenarien. Für Planeten, die einen Stern umkreisen, der unserer eigenen Sonne ähnelt, muss der Planet eine geringe Masse haben und es ist hilfreich, wenn sich der Planet in einer engen Umlaufbahn zu anderen Planeten im System befindet.

Die Forscher fanden heraus, dass nahegelegene Planeten auf engen Umlaufbahnen viel wichtiger sind als Planeten um Sterne mit geringerer Masse, bei denen die typischen Geschwindigkeiten viel höher sind.

In einem solchen System könnte ein Komet durch die Anziehungskraft eines Planeten angezogen und dann vor dem Aufprall auf einen anderen Planeten weitergegeben werden. Wenn dieser „Kometenvorbeiflug“ oft genug geschehen würde, würde der Komet so langsam werden, dass einige präbiotische Moleküle den Eintritt in die Atmosphäre überleben könnten.

„In diesen dicht gepackten Systemen hat jeder Planet die Chance, mit einem Kometen zu interagieren und ihn einzufangen“, sagte Anslow. „Es ist möglich, dass dieser Mechanismus dafür verantwortlich ist, dass präbiotische Moleküle auf Planeten landen.“

Bei Planeten, die Sterne mit geringerer Masse umkreisen, etwa M-Zwerge, wäre es schwieriger, komplexe Moleküle von Kometen zu transportieren, insbesondere wenn die Planeten locker gepackt sind. Gesteinsplaneten in diesen Systemen sind außerdem wesentlich stärkeren Hochgeschwindigkeitseinschlägen ausgesetzt, was das Leben auf diesen Planeten möglicherweise vor besondere Herausforderungen stellt.

Die Forscher sagen, dass ihre Ergebnisse nützlich sein könnten, um zu bestimmen, wo nach Leben außerhalb des Sonnensystems gesucht werden sollte.

„Es ist spannend, dass wir damit beginnen können, die Art von Systemen zu identifizieren, mit denen wir verschiedene Ursprungsszenarien testen können“, sagte Anslow.

„Es ist eine andere Sichtweise auf die großartige Arbeit, die bereits auf der Erde geleistet wurde. Welche molekularen Wege führten zu der enormen Vielfalt des Lebens, das wir um uns herum sehen? Gibt es andere Planeten, auf denen die gleichen Wege existieren? Es ist eine aufregende Zeit, dazu in der Lage zu sein.“ Fortschritte in der Astronomie und Chemie zu kombinieren, um einige der grundlegendsten Fragen überhaupt zu untersuchen.“