Ледяные архивы Солнечной системы: как транснептуновые объекты хранят тайну происхождения жизни

Новое исследование транснептуновых объектов (ТНО) с помощью космического телескопа Джеймс Уэбб (JWST) открывает новые горизонты в понимании химической эволюции Солнечной системы. Эти удаленные и холодные тела, такие как объекты пояса Койпера (Плутон, Макемаке), рассеянного диска (Эрида) и облака Оорта, сохранили в себе химические соединения, которые могут пролить свет на процессы, предшествовавшие возникновению жизни на Земле.

ТНО находятся на расстоянии не менее 30 астрономических единиц от Солнца, где температуры крайне низки. Это означает, что их химический состав остается практически неизменным с момента формирования Солнечной системы. В отличие от внутренних планет, подверженных воздействию солнечного излучения, ТНО представляют собой «капсулы времени», сохранившие материал протопланетного диска.

Метанол как ключевой элемент пребиотической химии

Особое внимание в исследовании уделяется метанолу (CH₃OH) — одной из простейших органических молекул, играющей критическую роль в формировании более сложных соединений, таких как аминокислоты и сахара. Метанол быстро разрушается ультрафиолетовым излучением вблизи Солнца, но вдали от него, на ТНО, он сохраняется в значительных количествах.

Две популяции ТНО: Cliff1 и Cliff2

С помощью JWST ученые идентифицировали две группы ТНО, различающиеся по содержанию метанола:

• Cliff1: Объекты с богатым спектром, включающим метанол, воду, углекислый газ, угарный газ и органические соединения. Их химический состав подвергся воздействию космического излучения, что привело к разрушению поверхностного метанола и образованию стратифицированных слоев.

• Cliff2: Объекты, сформировавшиеся еще дальше от Солнца, где излучение преобразовало метанол во вторичные соединения, такие как CO₂, H₂O и CO.

Это разделение указывает на химическую гетерогенность в ранней Солнечной системе и позволяет предположить, что метанол мог быть унаследован из межзвездного пространства или образовался в протопланетном диске за пределами так называемой «линии метанольного льда».

Роль космического излучения

Хотя солнечное излучение не достигает ТНО в достаточной мере, космические лучи и ионное излучение на краю гелиосферы могут влиять на их поверхностную химию в течение миллиардов лет. Это объясняет, почему метанол сохраняется в недрах объектов (где он защищен от радиации), но разрушается на поверхности.

Особый интерес представляют холодно-классические ТНО, такие как объекты группы Cliff. Они движутся по стабильным орбитам с низким эксцентриситетом и наклоном, что свидетельствует о том, что они практически не подвергались внешним воздействиям со времен формирования Солнечной системы. Их состав может отражать химию протопланетного диска в его исходном состоянии.

Значение для астрономии и астробиологии

Это исследование не только углубляет понимание эволюции Солнечной системы, но и служит основой для интерпретации данных JWST о других удаленных объектах, таких как троянцы Нептуна, кентавры и астероиды. Кроме того, оно подчеркивает важность будущих миссий к внешним пределам Солнечной системы, где могут быть обнаружены дополнительные свидетельства ранних химических процессов.

ТНО, благодаря своей удаленности и низким температурам, являются уникальными хранителями информации о химических процессах, которые привели к возникновению жизни на Земле. Обнаружение метанола и его производных на этих объектах подтверждает гипотезу о том, что ключевые пребиотические соединения могли быть занесены на нашу планету через кометы и астероиды. Исследования с использованием JWST продолжают раскрывать новые детали, приближая нас к разгадке тайны происхождения жизни.