Kan het leven zich door een sterrenstelsel als de Melkweg verspreiden zonder technologische tussenkomst? Die vraag is grotendeels onbeantwoord. Een nieuwe studie probeert die vraag te beantwoorden door een gesimuleerd sterrenstelsel te gebruiken dat lijkt op de Melkweg. Daarna onderzochten ze dat model om te zien hoe organische verbindingen tussen zijn sterrenstelsels zouden kunnen bewegen.

De centrale vraag in de wetenschap is waarschijnlijk:"Hoe is het leven begonnen?" Er is geen grotere vraag, en er is geen antwoord, tot dusver. Een secundaire vraag is meer benaderbaar:"Kan het leven zich van ster tot ster verspreiden?" Dat is de theorie van panspermie, in een notendop.

De geschiedenis van de aarde stelt een belangrijke vraag als het gaat om panspermia. Wetenschappers denken dat er niet genoeg tijd zat tussen het moment waarop de aarde voldoende afkoelde om bewoonbaar te worden en het verschijnen van leven. Niet alle wetenschappers denken dat, natuurlijk. Er is een scala aan gedachten over de kwestie. Maar de vraag blijft:was er genoeg tijd voor op DNA gebaseerd leven om zelfstandig op aarde op gang te komen, of speelde panspermie een rol?

Hoewel veel van het gepraat over panspermia gaat over eenvoudige levensvormen die op de een of andere manier tussen sterren bewegen, serieuzer gepraat gaat over de beweging van organische verbindingen die nodig zijn voor het leven. Wetenschappers hebben enkele van die verbindingen gevonden op kometen en elders in de ruimte. We weten nu dat ze niet per se zeldzaam zijn. Kunnen die verbindingen zich dus van het zonnestelsel naar het zonnestelsel verplaatsen?

De nieuwe studie is getiteld "Panspermia in a Milky Way-like Galaxy." De hoofdauteur is Raphael Gobat, van het Instituto de Fisica, Valparaíso, Chili. Het papier is beschikbaar op de pre-print site arxiv.org.

Dus is panspermie iets? Binnen een zonnestelsel als het onze, het lijkt mogelijk. Meteorieten van Mars zijn op aarde geland, wat een behoorlijk solide bewijs is. Als rotsen de reis kunnen maken, waarom geen chemicaliën in of op die rotsen? Kunnen sporen de interstellaire reis tussen sterrenstelsels maken?

Het team van onderzoekers ging aan de slag om die vraag te beantwoorden. Ze werkten met een gesimuleerd sterrenstelsel van MUGS, de McMaster onbevooroordeelde Galaxy-simulaties. MUGS is een set van 16 gesimuleerde sterrenstelsels die in het begin van de jaren 2000 door onderzoekers zijn gemaakt. in 2016, Gobat et al hebben een aangepast galactisch bewoonbaarheidsmodel toegevoegd, genaamd GH16.

Hun gekozen sterrenstelsel is g15784. Het is iets massiever dan de Melkweg en heeft een geschiedenis van stille fusies. Het is in lange tijd niet meer samengesmolten met iets heel groots, en het draait om verschillende bolvormige sterrenstelsels.

Het team berekende een bewoonbaarheidsniveau voor elk sterdeeltje in de melkweg. In dit geval, dat betekent het aantal hoofdreekssterren met een lage massa met terrestrische planeten binnen hun bewoonbare zones. Ze volgden GH16 om dat te doen. GH16 houdt rekening met stellaire metalliciteit, minimale en maximale massa, geschiedenis van de vorming, en de binnen- en buitengrenzen van de bewoonbaarheidszone (HZ.)

Ze hebben ook gekeken naar het effect van supernova-explosies op de bewoonbaarheid. De galactische kern is het meest dichtbevolkte deel van de melkweg. Dus ook al zijn er meer potentieel bewoonbare planeten, er zijn ook meer dodelijke supernova's. De hogere dichtheid van sterren in de kern betekent dat elke bewoonbare planeet een grotere kans heeft om onbewoonbaar te worden gemaakt door een supernova. De hogere metalliciteit in de kern vermindert ook de bewoonbaarheid, volgens de auteurs. Dat maakt de centrale regio een moeilijke plek voor panspermia.

De groep keek ook naar de spiraalarmen van g15784. Hoewel de sterdichtheid daar ook hoog is, en dat geldt ook voor supernovasnelheden (SNR), ze hadden niet dezelfde invloed op de bewoonbaarheid als in de uitstulping. Ze keken ook naar de galactische schijf en halo.

Uit de studie blijkt dat panspermie in ieder geval mogelijk is, hoewel er geen eenvoudig antwoord op de vraag is. Ze ontdekten dat terwijl de mediane bewoonbaarheid toeneemt met de galactocentrische straal, terwijl de kans op panspermie omgekeerd is. Dat komt door de hogere sterdichtheid in de galactische uitstulping.

Maar de kans op panspermie is laag in de centrale schijf. Dat komt door hogere supernovasnelheden en een lagere ontsnappingsfractie als gevolg van een hogere metalliciteit. Natuurlijke bewoonbaarheid varieert niet veel in de melkweg, overwegende dat de kans op panspermie sterk varieert, met verschillende ordes van grootte.

Het team vond geen correlatie tussen de kans op panspermie en de bewoonbaarheid van het ontvangende deeltje. (In dit onderzoek, deeltje verwijst naar een groot aantal sterren, vanwege de lage resolutie van de simulatie.)

als laatste, ze ontdekten dat panspermie minder effectief is dan in-situ prebiotische evolutie, al zeggen ze dat ze dat niet precies kunnen kwantificeren.

In hun conclusie de auteurs wijzen op een aantal kanttekeningen bij het werk. "… eerst, het omvat verschillende factoren die we als onbekende constanten hebben beschouwd (bijv. de vangstfractie van sporen door doelplaneten, de relatie tussen bewoonbaarheid en de aanwezigheid van leven, de typische snelheid van interstellaire objecten, en de absolute waarde van de ontsnappingsfractie van de interstellaire organische verbindingen van bronplaneten)." Dientengevolge, zij beschouwen hun resultaten als "... natuurlijk meer kwalitatief dan kwantitatief."

Ze waarschuwen ook dat, hoewel een echt sterrenstelsel zoals de Melkweg dynamisch en veranderend is, hun gesimuleerde melkwegstelsel is slechts een momentopname. "Als zodanig, deze resultaten zijn alleen van toepassing als de typische tijdschaal voor panspermie veel korter is dan de dynamische tijdschaal van een sterrenstelsel."

Er zijn nog andere verschillen tussen het gesimuleerde sterrenstelsel en de Melkweg. "Bijvoorbeeld, onze nep-melkweg heeft een grotere waarde van de bulge-to-disk lichtverhouding dan de werkelijke Melkweg, en er is gesuggereerd dat de galactische uitstulping zeer geschikt is voor panspermie." ze wijzen erop dat MUGS een simulatie met een lage resolutie is, en een simulatie met een hogere resolutie zou enkele verschillen in de resultaten kunnen opleveren.

We zijn onlangs bezocht door twee interstellaire objecten:"Oumuamua en komeet 2L/Borisov. We weten dus dat objecten tussen sterrenstelsels reizen. Er zijn waarschijnlijk veel meer interstellaire bezoekers geweest die we technologisch niet konden zien. En we weten dat organische bouwstenen in de ruimte aanwezig zijn.

Dat bewijst niet dat organische bouwstenen tussen sterren kunnen reizen, maar het lijkt mogelijk. Dankzij dit onderzoek misschien weten we iets meer over hoe waarschijnlijk het is, en waar in een sterrenstelsel het zou kunnen plaatsvinden.