Proč jsme nenašli důkaz vznikajícího života v asteroidech?

Když byla sluneční soustava mladá a ještě velmi horká, mohl na středně velkých asteroidech existovat primitivní život? Není to tak ztřeštěná otázka jak na první pohled možná vypadá, protože existují přesvědčivé mineralogické důkazy pro to, že uvnitř asteroidů, zejména uhlíkatých, může život existovat. Uhlíkaté asteroidy obsahují spoustu různých organických molekul včetně aminokyselin; to dokazuje přítomnost tekuté vody uvnitř asteroidů v minulosti. Mnoho uhlíkatých asteroidů dosud uchovává nezanedbatelné množství vody chemicky vázané v minerálech. Zbytkové teplo z procesu jejich vzniku a z rozpadu radioaktivních izotopů bylo zdrojem energie, kterou život potřebuje. Ale navzdory hledání neexistuje přesvědčivý důkaz, že život v asteroidech opravdu vznikl. Pokusme se najít příčiny, proč život na asteroidech nevznikl.

 

Oleg Abramov a Stephen Mojzsis za účelem zodpovězení této otázky vyvinuli počítačové modely teoretických asteroidů o průměru 75 až 200 km. Předpokládali, že asteroidy vznikly asi 3 milióny let po začátku formování sluneční soustavy. Skládaly se z hornin (část ve formě běžných minerálů jako je olivín a pyroxen), vodního ledu a obsahovaly póry. V asteroidech byl zbytek počátečního tepla z doby jejich vzniku, a navíc získávaly teplo radioaktivním rozpadem hliníku-26. Nitro asteroidů se ohřívalo nejprve rychle a posléze pomaleji, jak se hliník-26 rozpadal. V čase 1 milión let překročila teplota nitra asteroidů 273 Kelvinů, což stačí k tomu, aby voda mohla existovat v tekutém stavu. Tato část vývoje asteroidu je nezávislá na jeho průměru.

Zajímavější to začíná být poté, co vznikne tekutá voda. Jsou-li v asteroidu přítomny minerály reagující s vodou, spustí se exotermická reakce: reakcí vody s olivínem a pyroxenem vzniká serpentin. Uvolněné teplo dál taví led na vodu, čímž se reakce dál urychlují.

Výsledek závisí na tom, kolik vody (ledu) bylo na počátku v asteroidu. Je-li vody na počátku 20%, spotřebuje se všechna voda na vznik serpentinu (jinými slovy voda je limitující reaktant), a asteroid je na konci procesu vyschlý a horký. Je-li vody více než 20%, zbylá voda díky své velké měrné tepelné kapacitě zpomaluje ohřívání a způsobí, že asteroid má na konci této fáze o něco nižší teplotu. Posléze také pomaleji chladne.

Co se stane dál, je závislé na počáteční velikosti asteroidu. Větší asteroid vydrží horký déle, protože má větší poměr objemu (a také hmotnosti a tepelné kapacity) k velikosti plochy povrchu. Má-li asteroid průměr 200 km a počáteční množství ledu 40%, trvá mu následné vychladnutí 60 miliónů let. Teplota ve středu asteroidu se udržují v intervalu 273 až 373 Kelvinů (obyvatelná zóna) po dobu 24 miliónů let. Je to dostatečně dlouhá doba ke vzniku života?

Abramov a Mojzsis zkoumali detailněji, co se dělo v nitru asteroidu během těchto 24 miliónů let, a možná našli důvod, proč život nemohl vzniknout. Když se nitro asteroidu ohřeje natolik, že začne tát led a voda začne reagovat s horninami, nitro obdrží v krátké době velké množství tepla; Goldilockova zóna se posune poměrně blízko k povrchu. Jak asteroid chladne, obyvatelná zóna se přesouvá do nitra. Chladnutí je celkem rychlé, takže obyvatelná zóna migruje ke středu asteroidu rychlostí 1 až 10 milimetrů za rok. (Tato rychlost může být menší u většího asteroidu s větším obsahem vody.)

To je důležité číslo, protože nedávný výzkum ukázal, že ačkoli asteroidy mohou být velmi porézní, póry jsou tenké (šířka 5 až 50 nanometrů) a nenavazují příliš na sebe, takže tekutá voda jimi nemůže dobře prosakovat. Voda a jakýkoli případný život v ní se určitě nemůže přesouvat dostatečně rychle na to, aby udržel krok s posouvající se obyvatelnou zónou. Dokonce v centrech největších asteroidů, kde by se voda mohla udržet nejdéle, se prebiotické organické sloučeniny nedokážou pohybovat dost rychle. Takže příležitosti k reakcím mezi přirozeně se vyskytujícími organickými molekulami jsou ve skutečnosti velmi vzácné.

Velké asteroidy prodělají jiný vývoj. Velká tělesa bohatá na vodní led, jako například Ceres nebo tělesa, jejichž destrukcí vznikly asteroidy rodiny Themis, se gravitačně přeskupí. Kolem jádra ze silikátových hornin se vytvoří vrstva z lehčího materiálu, především vodního ledu. Tím se z pohledu života vyřeší i problém se sice porézní, ale nepropustnou horninou. Vnitřní teplo velkých asteroidů udrží po milióny nebo i desítky miliónů let podpovrchový oceán kapalné vody. Ceres má možná takový oceán dodnes.

Závěr tedy zní takto: navzdory existenci obyvatelné zóny uvnitř středně velkých asteroidů po dobu desítek miliónů let se zdá, že život neměl příležitost vzniknout v jejich nitru. Ale měli bychom očekávat stopy dávného života v nitru trpasličí planety Ceres nebo planetek rodiny Themis.