Физики выяснили, почему кометы вряд ли принесли жизнь на Землю

Кометы давно считаются одними из главных кандидатов на роль "доставщиков" жизни на Землю. NASA называет их "космическими снежками" из замёрзших газов, камня и пыли. Кроме того, в составе комет много органических соединений.

Новое исследование ставит этот сценарий под сомнение. Судя по моделированию, хрупкие молекулы почти не могли пережить столкновение кометы с нашей планетой.

Идея кометного происхождения жизни появилась больше шестидесяти лет назад. В 1961 году биохимик Хуан Оро предположил, что кометы могли доставить на раннюю Землю вещества, из которых позже сформировались первые биомолекулы. Интерес к гипотезе подогревали и космические миссии. Например, аппарат Rosetta Европейского космического агентства обнаружил в газовой оболочке кометы Чурюмова – Герасименко аминокислоту глицин.

Учёные почти не сомневаются, что кометы с органикой действительно падали на Землю в далёком прошлом. Спор идёт о другом – могли ли сложные молекулы уцелеть при таком жёстком входе в атмосферу. В новой работе ученые дали отрицательный ответ.

По данным исследователей, кометы летят слишком быстро и входят в атмосферу под слишком крутым углом. В таких условиях органика просто испаряется, не успев достичь поверхности.

Ведущий автор исследования Ричард Анслоу, астроном из Кембриджского университета, объясняет проблему так:

Исторически учёные считали, что кометы сыграли важную роль в зарождении жизни на Земле, так как они несли молекулы, содержащие углерод и азот. Эти гигантские космические снежки были почти как карточка "Освобождение из тюрьмы", которая приносила все молекулы, необходимые планете для зарождения жизни. Это довольно романтичная идея, но наши результаты говорят о том, что такой сценарий крайне маловероятен.

Эта работа стала продолжением исследования, которое Анслоу и его коллеги провели в 2023 году. Тогда команда разбиралась с противоположным, куда более оптимистичным вопросом – могут ли кометы доставлять органику на экзопланеты, такие системы были бы перспективными целями в поисках внеземной жизни.

Один из главных выводов той работы касался скорости. Чтобы ценные молекулы уцелели, комета должна двигаться медленнее примерно 15 километров в секунду. Иначе соединения разрушатся от энергии удара и высокой температуры.

Лучшие условия, по расчётам команды, складываются в системах, где несколько планет вращаются на близких орбитах. Там комета может буквально "отскакивать" от одной планеты к другой, постепенно теряя скорость. После этого исследователи задали закономерный вопрос: могло ли нечто подобное случиться в Солнечной системе.

Для проверки команда смоделировала поведение циановодорода. Это соединение часто встречается в кометах Солнечной системы и считается одним из ключевых исходных веществ пребиотической химии – из него в лаборатории удаётся синтезировать азотистые основания нуклеиновых кислот и аминокислоты.

Модели учитывали последние достижения сразу в нескольких областях:

• симуляции ударов комет о поверхность

• взаимодействие комет с атмосферой

• эволюция комет на протяжении их существования

• химическая устойчивость циановодорода при экстремальных температурах

Результаты оказались неутешительными для сторонников кометной гипотезы. Анслоу описывает шансы на успешную доставку так:

Это действительно должно быть событие с шансом один на миллион. Нужен не только удар с правильной скоростью и под правильным углом, но и всё, что должно произойти после этого, с точки зрения концентрации и скорости, с которой запустились химические процессы зарождения жизни.

Теоретически все факторы могли совпасть. Но, по словам Анслоу, это было бы "действительно редким событием, в лучшем случае единичной случайностью". В масштабах планеты уцелевшая органика стала бы лишь "незначительным источником концентрированного сырья, необходимого для пребиотической химии" – то есть для синтеза ключевых молекулярных строительных блоков жизни.

В научном сообществе обсуждают два основных источника такого сырья. Первый – экзогенная доставка, когда вещества попадают на Землю извне вместе с кометами, астероидами и межпланетной пылью. Второй – эндогенный синтез прямо в атмосфере ранней Земли.

У второй версии тоже есть слабые места. Авторы признают: противоречивые данные пока мешают учёным окончательно принять гипотезу атмосферного синтеза.

При этом в глобальном масштабе "неповреждённая доставка" циановодорода кометами на порядки уступает тому, что способна произвести атмосфера даже в самых неблагоприятных условиях. Иными словами, даже при пессимистичных оценках собственная химия Земли выигрывает у космических посылок с огромным отрывом.

Важно, что исследование касается именно комет. Экзогенная гипотеза включает и астероиды, которые сталкивались с Землёй куда чаще. Метеориты – фрагменты астероидов – уже помогли учёным найти немало ценных подсказок о прошлом Солнечной системы.

Отдельно Анслоу упомянул Марс. Красная планета меньше Земли, а атмосфера у неё гораздо тоньше, так что кометная доставка органики там могла быть более вероятной.

Но и этот вариант учёный называет лишь допущением. Логика тут простая: если подобное действительно произошло на Земле, было бы странно, если бы оно не произошло и на Марсе.

Или другой, возможно более вероятный вариант – этого не произошло ни на одной из планет.

Так что поиск источника первых строительных блоков жизни смещается от комет к земной атмосфере и астероидам. Окончательного ответа на вопрос о происхождении пребиотической химии у науки пока нет.