Hur liv kunde delas mellan planeter i nära anslutning till varandra har fått en större insikt tack vare nya analyser baserade på tidigare kända och nya beräkningar. Resultaten gör det möjligt för forskare att förstå hur sannolikt liv kan vara på en given planet i sådana täta system om den världen visar tecken på beboelighet.

Det började med en hädisk idé vid tillfället:att liv existerar i hela universum, och den kan resa utan övernaturlig störning. Anaxagoras, en grekisk filosof från 500-talet f.Kr. kallade detta begrepp 'panspermi'. Kelvin, Helmholtz och Arrhenius utvecklade idén på 1800- och 1900-talen genom att undersöka hur liv kunde föras till och från jorden. År 2009, Stephen Hawking gick bortom vårt solsystem med idén när han föreslog att "Livet kunde spridas från planet till planet eller från stjärnsystem till stjärnsystem, burit på meteorer."

Dr Dimitri Veras, en astrofysiker vid University of Warwick i Storbritannien, och huvudförfattare till en ny artikel i ämnet, säger att, "Inom det senaste århundradet, [panspermia] har fokuserats på livstransport inom solsystemet, inklusive jorden."

TRAPPIST-1-systemet, som är 41 ljusår bort och inkluderar sju planeter packade i en omloppsbana som är mindre än Merkurius, förändrar denna jord-centrerade idé. TRAPPIST-1-solen är en ultracool röd dvärg, så även om de sju närliggande planeterna kretsar tätt, de är möjligen alla fortfarande i den beboeliga zonen för livet, i varierande grad beroende på deras atmosfärers sammansättning. Det gör dem till en perfekt modell för att utforska idén om panspermia, enligt Hawking, var som helst i universum.

Tre etapper

Men tillbaka till vårt solsystem, där "grunden för panspermirelaterade processer har etablerats, " enligt Veras papper. Det inkluderar bevis på att livet kan överleva de tre stadierna av att resa från en planet till en annan:initial utstötning, resan genom rymden mellan planeter, och påverka en ny planet. Varje steg innebär utmaningar för livets överlevnad, självklart.

Veras ville skapa ett analytiskt system för att kvantifiera var och en av dessa delar för att skapa en bättre förståelse för helhetens sannolikhet.

Han hade lite information till att börja med:Mikrober kan möjligen överleva utstötning från en planet med liv på den, enligt tidigare studier, och till och med en resa genom det interplanetära rymden, om den är skyddad från strålning och kyla. Mindre är känt om hur väl en mikrob som uthärdade rymdresor skulle kunna överleva påverkan på en ny planet, som skulle vara nödvändigt för att livet skulle fullborda resan från en planet till en annan.

Eftersom påverkan inkluderar fler okända än utstötning och transit mellan planeter, Veras hade mindre detaljerad information att arbeta med inom detta område av sina beräkningar. "Fysiken för återinträde har komplexiteter som inte är närvarande med utstötnings- och resan genom rymden, " säger han. "T.ex. Friktionsuppvärmning under återinträde kan leda till bildandet av en fusionsskorpa [det yttre skiktet av meteoriten som smälter och ablaterar under atmosfäriskt inträde] på meteoritens yta."

När det kom till att ta reda på hur man beräknar den knepiga fysiken för atmosfäriskt inträde på en ny planet, Veras säger till Astrobiology Magazine att "Ekvationer angående påverkans fysik har redan etablerats och använts för solsystemapplikationer [så] vi konverterade dem för användning i ett allmänt extrasolsystem."

För att förstå sannolikheten för att utstött material färdas från en planet till en annan, Veras kombinerade sina ekvationer till analys som ett sätt att lista ut hela systemet av panspermi, inte bara delar av det.

"Vanligtvis, dynamiken i panspermi studeras med numeriska simuleringar, dock, dessa kan vara långsamma att köra och måste skräddarsys för ett individuellt system, " säger Veras. "Alternativt, analys är mycket snabbare att använda och är tillräckligt generell för att kunna tillämpas på en mängd olika system."

Dela livet

Nu när det finns ett observerbart multiplanetsystem – TRAPPIST-1 – med mer än en värld i den beboeliga zonen, Astrobiologer kan använda dessa analyser för att förstå sannolikheten för att liv delas mellan planeter i dessa områden utanför solen. Närheten till planeterna i detta nya system gör att chansen att de kan dela material är stor. Kan Veras analyser garantera att, om livet började på en av planeterna, att liv då kanske inte existerar tack vare panspermia på en given planet? Hans ekvationer är inte menade att göra det - Veras medger att de "inte är exakta, " men "ge en tillräckligt bra uppskattning, "- men deras syfte är snarare att ge astrobiologer ytterligare ett verktyg för att bedöma nya planetsystem.

Amaya Moro-Martin, en astronom vid Space Telescope Science Institute i Maryland, som tidigare har publicerat en artikel om sannolikheten för panspermia mellan olika planetsystem, säger Veras analys är "Ett imponerande arbete som tar hänsyn till ett brett spektrum av fysiska processer som är involverade i panspermi."

Ser fram emot, Moro-Martin tror att Veras arbete kommer att vara användbart när nya planetsystem upptäcks. "Ramverket som det upprättar kommer att hjälpa andra att bedöma om, ur en dynamisk synvinkel, panspermi kunde ha varit genomförbart, med tanke på systemets egenskaper, " hon säger.

Astrobiologer måste se till att de inte begränsar livet till vad som redan är känt; utomjordingar kan se väldigt annorlunda ut än vad vi förväntar oss. ""Svårigheten här är att experimenten som testar överlevnad mot farorna med yttre rymden och atmosfäriskt inträde kommer att baseras på de organismer vi är bekanta med, och vi har ingen aning om hur extrasolära organismer kan se ut, säger Moro-Martin, "som öppnar en fascinerande värld av möjligheter."

Den här historien återpubliceras med tillstånd av NASAs Astrobiology Magazine. Utforska jorden och bortom på www.astrobio.net.