Mezihvězdná kometa nese ingredience života: Vědci objevili na 3I/ATLAS organické molekuly

Mezihvězdná kometa nese ingredience života: Vědci objevili na 3I/ATLAS organické molekuly

Zdroj obrázku: Giovanni_Cancemi / Depositphotos

Mezihvězdná kometa 3I/ATLAS, třetí svého druhu, přinesla překvapivý objev: obsahuje organické molekuly jako metanol, kyanovodík a vysoký podíl CO₂ – stavební kameny života. Je to zatím nejpřesvědčivější důkaz, že klíčová chemie může být rozšířená napříč galaxií.


Mezihvězdná kometa, nečekaný návštěvník z jiné hvězdné soustavy, nám možná zanechává chemické dědictví staré jako sám vesmír. Objekt 3I/ATLAS – třetí potvrzená návštěva objektu mimo naši sluneční soustavu – právě odhalil, že s sebou nese organické sloučeniny klíčové pro život, což zvyšuje možnost, že základní stavební kameny biologické chemie jsou roztroušeny po celé galaxii.

Donedávna byly mezihvězdné objekty pouhou učebnicovou teorií. To se změnilo v roce 2017 s kometou 1I/ʻOumuamua a v roce 2019 s kometou 2I/Borisov. 3I/ATLAS je třetím členem této rodiny a na rozdíl od těch předchozích přichází ve správný čas a se správnými přístroji: generací kosmických dalekohledů a radioteleskopů schopných rozebrat její složení do detailů, které byly ještě před deseti lety nemyslitelné.

Co přesně je 3I/ATLAS

3I/ATLAS byl objeven v roce 2024 systémem ATLAS (Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System), což je soustava automatických teleskopů určených k detekci objektů potenciálně nebezpečných pro Zemi. Jeho extrémně hyperbolická dráha prozrazuje jeho původ: není gravitačně vázán na Slunce. Je to přechodný návštěvník, který vstoupil do naší soustavy, proletěl jí a už se nevrátil.

Související článek

Revoluční klimatizace z Číny: Vytápí i chladí a šetří až 75 % elektřiny
Revoluční klimatizace z Číny: Vytápí i chladí a šetří až 75 % elektřiny

Využívá baterii pro ukládání elektřiny a systém pro akumulaci tepla ve vodě a její využití v případě potřeby.

Označení „3I“ znamená oficiálně uznaný „třetí mezihvězdný objekt“ po ʻOumuamua (1I) a Borisov (2I). Na rozdíl od ʻOumuamua, který nikdy nevykazoval zřetelnou komu, a Borisova, který se choval velmi podobně jako kometa sluneční soustavy, se 3I/ATLAS jeví jako chemicky extrémní: jeho směs ledu a plynů zcela neodpovídá tomu, co obvykle pozorujeme u našich komet.

Chemický koktejl v komě komety

Nedávná pozorování několika kosmickými dalekohledy odhalila překvapivý koktejl látek v „komě“ komety, atmosféře plynu a prachu, která kometu obklopuje. Podle studie vedené Nathanem X. Rothem a Martinem A. Cordinerem byly pomocí chilské sítě ALMA identifikovány molekuly jako metanol (CH₃OH) a kyanovodík (HCN), dvě základní složky prebiotické chemie.

ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) je pro tento druh práce obzvláště vhodná: její antény detekují milimetrové záření vyzařované molekulami při jejich rotaci a vibracích, což umožňuje identifikovat velmi přesné chemické „otisky prstů“. V případě 3I/ATLAS tyto otisky ukazují, že se nejedná o kometu chudou na organické látky, ale o jednu z nejbohatších na určité molekuly, které kdy byly pozorovány.

Díky vesmírnému dalekohledu Jamese Webba (JWST) navíc autoři pozorovali, že v komě komety 3I/ATLAS převažuje oxid uhličitý (CO₂) v mimořádném poměru: téměř 8:1 k vodě (H₂O). Tento poměr patří k nejvyšším, jaké kdy byly na kometě naměřeny. V kometách sluneční soustavy se typické poměry CO₂ k vodě obvykle pohybují v řádu 1:10 nebo nanejvýš podobně, ale málokde CO₂ tak výrazně dominuje.

Současně studie založená na ultrafialových snímcích pořízených kosmickým dalekohledem Swift Observatory Neila Gehrelse (Swift) detekovala signaturu hydroxylového radikálu (OH), stopovače rozpadu vody, což potvrdilo, že 3I/ATLAS uvolňuje vodu rychlostí asi 40 kilogramů za sekundu, přestože její vzdálenost od Slunce byla příliš velká na to, aby se dala očekávat sublimace ledu.

Tento detail je zásadní: v takové vzdálenosti by sluneční světlo nemělo stačit k odpaření velkého množství vodního ledu. Skutečnost, že se tak děje, naznačuje, že v jádře probíhají další procesy ohřívající jádro (např. rozklad jiných, těkavějších ledů, např. CO nebo CO₂, nebo dokonce procesy uvolňující vnitřní energii) nebo že vodní led je na povrchu neobvykle exponovaný.

Metanol, HCN a další látky: Proč jsou tyto molekuly důležité

To, co činí 3I/ATLAS výjimečným, není jen to, že se jedná o mezihvězdného návštěvníka (to už jsme věděli), ale že s sebou nese základní složky chemie života. Metanol, voda, organické sloučeniny a těkavé plyny, jako je CO₂, tvoří směs, která by za vhodných podmínek mohla reagovat a dát vzniknout složitějším molekulám (aminokyselinám, organickým prekurzorům, možná i stavebním kamenům RNA), jak ukazují modely prebiotické chemie.

V laboratoři se ukázalo, že ledy bohaté na vodu, metanol, CO a CO₂, ozářené ultrafialovým světlem nebo bombardované energetickými částicemi, mohou vytvářet mnohem složitější molekuly: jednoduché cukry, aldehydy a dokonce aminokyseliny. Klasické experimenty, jako například experimenty mise Stardust, a simulační studie kometárního ledu ukazují tímto směrem.

Kyanovodík (HCN) je naopak klíčovou molekulou v mnoha modelech vzniku života. Reaguje s dalšími látkami za vzniku dusíkatých bází (složek DNA a RNA) a dalších základních organických sloučenin. Skutečnost, že 3I/ATLAS je bohatý na HCN a metanol, naznačuje, že ingredience pro složité chemické dráhy nejsou jedinečné pro naše okolí, ale mohou přirozeně vznikat i v jiných hvězdných systémech.

Tento objev posiluje myšlenku, že stavební kameny pro život nejsou jedinečné pro Zemi nebo dokonce pro naši sluneční soustavu. Pokud je nesou komety, mohly by se zárodky života volně vznášet po celé galaxii. V tomto smyslu není 3I/ATLAS izolovaným cizincem: může být „chemickým vyslancem“ z jiných světů.

Chemicky extrémní kometa

Molekuly jako kyanovodík a metanol se vyskytují ve stopovém množství a nejsou převládajícími složkami našich vlastních komet,“ vysvětluje Cordiner v rozhovoru. Zde vidíme, že na této mimozemské kometě jsou ve skutečnosti velmi hojné. Vzhledem k důležité roli metanolu při výrobě klíčových molekul se zdá nepravděpodobné, že by bylo možné dosáhnout velmi vysoké chemické složitosti bez produkce metanolu.

Navíc asymetrie v rozložení sloučenin, jako je hojnější výskyt metanolu v oblasti osvětlené Sluncem, koncentrovaný HCN v jiných oblastech komy, naznačuje, že procesy uvolňování a prostorová chemie se mohou velmi lišit od komet ve sluneční soustavě. U našich komet obvykle pozorujeme těsnější korelaci mezi emisí vody a ostatních těkavých látek; u komety 3I/ATLAS však každá molekula zřejmě „vypráví svůj vlastní příběh“ o tom, jak a odkud se uvolňuje.

Jak poznamenávají autoři první studie, míra produkce metanolu ve srovnání s kyanidem patří k nejvyšším, jaké kdy byly u komet zaznamenány, což z komety 3I/ATLAS činí „jednu z komet s největším obsahem metanolu, jaká kdy byla pozorována“.

Toto extrémní chování částečně připomíná to, co již bylo pozorováno u komety 2I/Borisov: mezihvězdnou kometu s neobvykle vysokým podílem oxidu uhelnatého (CO), mnohem vyšším než u většiny komet ve sluneční soustavě. V obou případech je závěr podobný: komety z jiných soustav mohou vznikat v prostředí chladnějším nebo bohatším na určité druhy ledu než naše, což zanechává velmi výrazný chemický otisk.

Odkud pochází tolik CO₂ a metanolových ledů

Přestože je tento objev revoluční, zůstává mnoho neznámých: odkud se vzalo tak velké množství CO₂ a metanolových ledů? Jedná se o jádro původně obohacené vznikem v prostředí velmi odlišném od našeho, nebo o produkt zpracování mezihvězdným kosmickým zářením?

Jednou z možností je, že 3I/ATLAS vznikl v chladnějších, nejvzdálenějších oblastech své domovské hvězdné soustavy, kde teploty umožňují snadné zmrznutí CO, CO₂ a metanolu. V mladých protoplanetárních discích jsou pozorovány „sněhové čáry“ – vzdálenosti od centrální hvězdy, v nichž se některé sloučeniny mění z plynu na led. Pokud se kometa zformovala za sněhovou čárou CO₂ a metanolu, je logické, že je tak silně zatížena těmito ledy.

Další možností je, že kometa po svém vzniku strávila miliony nebo miliardy let v mezihvězdném prostoru, kde byla vystavena kosmickému záření a ultrafialovému záření. Tyto procesy mohou přeměnit jednoduché ledy (například CO a vodu) na složitější molekuly, včetně metanolu. V tomto scénáři by 3I/ATLAS byl výsledkem pomalé, ale stálé chemie, která obohacovala jeho povrch organickými látkami po celé věky.

V této fázi data neumožňují jednoznačnou volbu mezi těmito scénáři a je možné, že k nim přispívají oba. Zdá se však jasné, že tepelná a chemická historie 3I/ATLAS se příliš nepodobá historii většiny komet ve sluneční soustavě.

Jak běžné jsou tyto mezihvězdné komety

Jak rozšířené jsou tyto typy chemických látek v jiných mezihvězdných objektech a mohly by být běžné komety u jiných hvězd, a tedy běžnými nositeli prebiotické chemie v celé Mléčné dráze? Další klíčovou otázkou je, jaké „panenské“ materiály jsou uloženy uvnitř 3I/ATLAS. Pokud se je někdy podaří analyzovat, možná budeme mít přístup k hmotě uložené v jiné hvězdné soustavě, nedotčené od jejího vzniku.

Současné modely naznačují, že každá mladá planetární soustava během svého formování vyvrhuje do mezihvězdného prostoru obrovské množství komet a asteroidů. Mnohá z těchto těles zůstávají putovat po galaxii a jsou pro nás neviditelná s výjimkou případů, kdy se čistě náhodou setkají se Sluneční soustavou. ʻOumuamua a Borisov byly prvními vodítky; 3I/ATLAS nyní přidává k tomuto příběhu chemický rozměr.

Pokud jsou tyto komety tak hojné, jak naznačují modely, mohly by fungovat jako „chemičtí kurýři“ mezi hvězdami a přenášet vodu a organické látky z jedné soustavy do druhé. To neznamená, že samy o sobě jsou nositeli života, ale znamená to, že by mohly být zdrojem surovin v mladých protoplanetárních discích nebo na povrchu planet a podporovat vznik složité chemie tam, kde jsou k tomu vhodné podmínky.

Od teorie k praxi a budoucí mise

Prozatím je 3I/ATLAS příliš rychlý a příliš vzdálený na to, abychom mohli uvažovat o misi na blízké setkání. Vědecká komunita se však již připravuje na budoucnost. ESA například vyvíjí misi Comet Interceptor, která je určena právě k tomu, aby vyčkávala „na hlídce“ ve vesmíru a vystartovala k dynamicky nové kometě nebo, doufejme, k mezihvězdnému objektu, který bude objeven dostatečně brzy.

Myšlenka je jednoduchá, ale ambiciózní: mít připravenou sondu na stabilní oběžné dráze, která se může rychle odklonit k dalšímu mezihvězdnému návštěvníkovi. Pokud by se nástupce 3I/ATLAS přiblížil dostatečně blízko, mohli bychom analyzovat jeho povrch, jádro a chemické složení přímo na místě, místo toho, abychom pouze pozorovali jeho komu z dálky. To by byl nejpřímější způsob, jak zjistit, jak podobné – nebo radikálně odlišné – jsou tyto komety od našich.

Mezitím budou dalekohledy jako JWST, ALMA, Swift a velké pozemní observatoře pokračovat v pátrání po nových návštěvnících oblohy. Každá detekce nám umožní zpřesnit naše modely a především porovnat „chemický podpis“ různých hvězdných systémů, aniž bychom museli opustit domov.

Okno do chemie jiných světů

Nedávný objev klíčových sloučenin pro život v 3I/ATLAS dělá z tohoto objektu mnohem víc než jen vzácnou kometu: je to přímé okno do chemie jiných světů. To, co teleskopy zachytily, není jen tak ledajaký prach nebo plyn, ale molekuly, které by za správných podmínek mohly být výchozím bodem pro život, jak ho známe.

Interstellar comet 3I/ATLAS's tail is still growing, new image shows
byu/Czarben inspace

Je důležité zdůraznit, že nikdo nemluví o životě v 3I/ATLAS. To, co bylo nalezeno, jsou ingredience, nikoli organismy. Ale stejně jako nález mouky, vody a droždí v kuchyni nezaručuje chléb, naznačuje, že minimální podmínky pro pečení chleba existují. Z kosmického hlediska nám 3I/ATLAS napovídá, že i v jiných hvězdných „kuchyních“ se mouka, voda a droždí uchovávají ve velkorysém množství.

S každou další informací se možnost, že život nebo alespoň jeho „chemické zárodky“ jsou v galaxii běžné, zdá být reálnější. 3I/ATLAS nám připomíná, že jsme součástí obrovského, propojeného vesmíru, v němž se mezihvězdné cestování netýká jen kamenů, ledu a plynů, ale také vody, metanolu a uhlíku.

Pokud někde v okolí jiné hvězdy nějaká civilizace pozoruje své komety a klade si stejné otázky jako my, možná s nimi nevědomky sdílíme stejné chemické cihly a cestujeme v tichosti ze soustavy do soustavy. 3I/ATLAS je v tomto smyslu připomínkou, že historie života – pokud existuje jinde – může být napsána společnou chemickou abecedou v celé Mléčné dráze.

#