Кометы почти наверняка не принесли на Землю «кирпичики жизни»

КЕМБРИДЖ — Происхождение жизни на Земле остаётся загадкой. Новое исследование показывает, что кометы почти наверняка не принесли химические строительные блоки жизни на нашу планету .

Жизнь, как мы её знаем, основана на углеродной химии, также известной как органическая химия. Сложные органические молекулы — фундаментальные строительные блоки биохимических соединений, таких как нуклеотидные основания, аминокислоты, сахара и так далее, — служат «механизмами» биохимии на Земле. Два больших вопроса: откуда взялась эта сложная химия? Образовались ли эти сложные органические молекулы на Земле или были доставлены сюда из космоса?

Новое исследование под руководством планетолога Ричарда Анслоу из Института астрономии Кембриджского университета, судя по всему, исключило кометы как источник сложных органических молекул на Земле. «Исторически учёные считали, что кометы были важны для происхождения жизни на Земле, потому что они несли молекулы, содержащие углерод и азот, так что эти гигантские космические снежки были почти как „карточка выхода из тюрьмы“, принёсшая все молекулы, необходимые планете для зарождения жизни», — сказал Анслоу в заявлении .

В первые полмиллиарда лет существования Солнечной системы, когда ещё оставалось много обломков от формирования планет, удары комет о Землю были гораздо более частыми. Более века кометные удары считались главным подозреваемым в поисках того, что принесло строительные блоки жизни на Землю. Однако, хотя доставка кометами строительных блоков жизни на Землю — «своего рода романтическая идея», по словам Анслоу, результаты команды свидетельствуют о том, что это крайне маловероятно .

Анслоу и его коллеги пришли к этому выводу на основе компьютерного моделирования, используя новейшие симуляции происхождения и эволюции комет и их орбит, их взаимодействия с атмосферой Земли при входе в неё и самих гиперскоростных кометных ударов. В частности, они использовали судьбу цианида водорода как индикатор того, что происходит со сложными органическими молекулами при кометных ударах. Цианид водорода часто встречается в кометах и был даже обнаружен в межзвёздной комете 3I/ATLAS .

Проблема в том, что кометы, как правило, движутся со слишком большой скоростью. Чтобы органические молекулы выжили при ударе, скорость удара должна быть ниже 33 500 миль в час (15 километров в секунду). Анслоу и его коллеги обнаружили, что в целом кометы движутся слишком быстро и входят в атмосферу Земли под слишком острым углом, чтобы сложные органические молекулы могли выжить. Вместо этого они в основном испаряются при ударе. Даже в редких случаях, когда сложные органические молекулы выживали, их обычно было недостаточно для какой-либо значимой пребиотической химии .

«Это действительно должно было быть событием один на миллион, потому что вам нужен не только удар с нужной скоростью и под нужным углом, но и чтобы всё после этого сложилось — в плане концентрации и скорости, с которой пошла химическая основа жизни», — сказал Анслоу. «Мы не можем полностью исключить, что это произошло именно так, но это выглядит крайне редким событием — в лучшем случае единичной случайностью» .

Пока неизвестно, было ли происхождение жизни на Земле случайностью или жизнь изобилует во Вселенной, поэтому случайное событие всё ещё могло стать триггером для жизни на нашей планете. Однако исследователи склоняются к альтернативам: либо вся пребиотическая химия, приведшая к жизни, произошла на Земле без необходимости материала из космоса, либо важные молекулы принесли астероиды. Учёные обнаружили, что астероиды богаты этими молекулами — например, образец материала, доставленный миссией OSIRIS-REx с околоземного астероида Бенну, содержал все строительные блоки РНК .

Однако другие планеты могли бы plausibly выиграть от кометных ударов. Симуляции показали, что у сложных органических молекул в кометах был бы немного лучший шанс выжить при ударах о Марс — из-за более тонкой атмосферы Красной планеты и более низкой гравитации. «Это, конечно, не означает, что это определённо произошло на Марсе, но suggests, что было бы маловероятно, если бы это произошло на Земле и не произошло на Марсе», — сказал Анслоу. «Или другая, возможно, более вероятная альтернатива: это не произошло ни на одной из планет» .

Ещё более интригующими выглядят возможности на экзопланетах — в частности, в мультипланетных системах вокруг красных карликов, таких как TRAPPIST-1, где все планеты расположены близко друг к другу, «как горошины в стручке». В 2023 году Анслоу написал исследовательскую работу, описывающую, как кометы могли бы гравитационно «перескакивать» с одной планеты на другую, теряя скорость в процессе, так что при столкновении с одной из планет удар был бы не таким сильным и сложные органические молекулы могли бы иметь шанс выжить. Исследование команды было опубликовано 28 октября в журнале Scientific Reports .

Продолжение. Работа Анслоу и его коллег важна не только тем, что она «вычёркивает» кометы из числа главных подозреваемых, но и тем, что она меняет рамку дискуссии о происхождении жизни. Если кометный сценарий почти исключён, внимание смещается к двум другим вариантам: либо пребиотическая химия полностью реализовалась на самой Земле в ранних гидротермальных условиях, либо ключевые молекулы были доставлены астероидами, которые, как показывают образцы Бенну, действительно богаты строительными блоками РНК. При этом исследователи подчёркивают: даже если жизнь на Земле возникла в результате редчайшего стечения обстоятельств, это не означает, что она уникальна во Вселенной — скорее, это делает поиск жизни на экзопланетах ещё более интригующим. Особый интерес представляют компактные системы у красных карликов вроде TRAPPIST-1, где, согласно модели Анслоу, кометы могли бы «перепрыгивать» между планетами, теряя скорость и создавая более мягкие условия для выживания органики. Ближайшие миссии к Марсу и дальнейшие наблюдения за экзопланетами помогут проверить эти сценарии — и, возможно, ответить на вопрос, была ли жизнь на Земле случайностью или закономерностью, которая могла повториться в других уголках Галактики.

Источники: Scientific Reports, Кембриджский университет, NASA (миссия OSIRIS-REx), Daily Mail.