Ett av de grundläggande teman inom astrobiologi är att försöka fastställa ursprunget och fördelningen av livet i kosmos. Som en del av detta, fältet handlar också om hur liv kan överföras från ett planetsystem till ett annat. Ny forskning kan ge insikt i hur vi skulle kunna upptäcka spår av denna spännande process i framtiden.

Florida Tech biträdande professor i astrobiologi Manasvi Lingam, tillsammans med forskare från Ecole Polytechnique Federale de Lausanne i Schweiz och universitetet i Rom i Italien, nyligen avslutat tidningen, "Möjlighet att upptäcka interstellär panspermia i astrofysiska miljöer, " som har godkänts för publicering i Astronomisk tidskrift .

Forskningen analyserar processen för hur planeter bombarderas av stenar, och hur livsbärande mikrober som kan finnas på dessa klippor sprids från en planet för att ge liv till en annan. Livet på planeter kan ha initierats av panspermia, en årtusenden gammal teori om att mikrober lever bland rymddamm, kometer och asteroider överförs till planeten när dessa objekt kolliderar med dess yta. I deras tidning, Lingam och hans team presenterar en sofistikerad matematisk modell som tar hänsyn till hur länge mikrober överlever, hastigheten med vilken partiklarna sprids, och utstötningshastigheterna – materialet som tvingas ut som ett resultat av stöten – för att bedöma utsikterna för att upptäcka interstellär panspermi.

Uppsatsen visar att korrelationerna mellan par av livbärande planetsystem kan fungera som en effektiv diagnostik av interstellär panspermi, förutsatt att hastigheten för den mikrobbärande utstötningen är större än relativa hastigheter för stjärnor. Teamet genererade praktiska uppskattningar av modellparametrarna för olika astrofysiska miljöer och drog slutsatsen att öppna kluster och globulära kluster (dvs. tätt klustrade miljöer) verkar representera de bästa målen för att bedöma livskraften hos interstellär panspermi.

Som en kedjereaktion i en kärnreaktor, liv på planeter kan initieras av kollision av ett livbärande föremål som träffar en planet (och därigenom sådd den), och de mikrobbärande objekten på den planeten kastas sedan ut i rymden och sprids sedan över flera planeter i området. Förutom denna mekanism för panspermi, forskare tror också att liv också kan skapas från icke-levande system i en process som kallas abiogenes. Genom att undersöka biologiska signaturer på planeter, Lingam och hans team genomförde forskning som visar hur långt och hur effektivt panspermia kan nå närliggande planeter.

"Vad vi visade är att det fanns vissa miljöer där panspermia är mer gynnsam, och andra miljöer där det är mindre, ", sade Lingam. "Den andra saken vi visade är att skillnaden mellan de två hypoteserna (panspermia och abiogenesis) kan göras med hjälp av en matematisk storhet som kallas en parvis korrelationsfunktion. Om du har en funktion som inte är noll, det skulle antyda att panspermia fungerar, och om du har en nollfunktion betyder det att liv skapas på världar oberoende av varandra."

För Lingam, tidningen kan ge vika för att inte bara förstå vilka planeter som påverkas av levande organismers resor, men också för att ge ett bättre grepp om hur de på jorden kan vara biologiskt kopplade till andra livsformer i vårt solsystem. Till exempel, mikroberna på Mars kan potentiellt komma från panspermia som involverar jorden på något sätt.

"Om vi ​​skulle upptäcka liv på Mars, vi skulle behöva komma med bra diagnostiska verktyg för att förstå om detta liv verkligen är en andra tillkomst, härstammar helt oberoende av livet på jorden, eller om det såddes från livet på jorden, ", sa Lingam. "Det finns bevis för att Mars tidigt var mycket beboeligt, hade rinnande vatten, och temperaturerna kan ha varit varmare också. I princip, livet kunde ha sitt ursprung på Mars först, sedan dog ut eller gick under jorden, men då kunde det livet ha spridit sig till jorden, i så fall skulle vi ha en Mars-anor."

Lingams forskning om panspermi ledde till att han förra året beställdes av Cambridge University Press, som en del av deras prestigefyllda Cambridge astrobiologi serier, att skriva en omfattande bok om detta ämne. Boken är planerad att släppas någon gång under 2022 eller 2023.