Популярная теория о том, что кометы сыграли решающую роль в зарождении жизни на Земле миллиарды лет назад, может не подтвердиться, согласно новым компьютерным моделированиям, которые опровергают десятилетия научных размышлений.

© Cover Images/Keystone Press Agency/Global Look Press

Это открытие позволяет предположить, что хрупкие органические молекулы, предположительно содержащиеся в ледяных объектах, были разрушены при ударе, что опровергает устоявшуюся теорию происхождения жизни, которая восходит по меньшей мере к 1961 году, рассказывает CNN. Более широкая идея о том, что ингредиенты для жизни прибыли из космоса, известная как панспермия, еще более старая и была научно обоснована в 1908 году.

Для жизни на Земле требуются сложные органические молекулы, но неясно, было ли на нашей планете достаточно сырья, необходимого для пребиотической химии — химических реакций, в ходе которых образуются строительные блоки жизни. Кометы состоят из пыли и льда, но, как известно, также содержат органические вещества. Этот состав, из-за которого небесные тела получили прозвище “грязные снежки”, побудил ученых предположить, что кометы могли осаждать воду и органические молекулы на поверхности Земли.

Согласно новому исследованию, опубликованному в журнале Scientific Reports, на ранней стадии своей истории — более 4 млрд лет назад — Земля, возможно, пережила период интенсивной бомбардировки более чем 100 тысяч комет размером более 100 метров. Однако эти удары были в основном слишком тяжелыми для того, чтобы молекулы, зарождающие жизнь, могли их выдержать.

Команда использовала новейшие модели формирования и эволюции комет, чтобы 100 000 раз смоделировать этот ранний планетарный период. “Учитывая то, что мы знаем о поверхностных условиях ранней Земли, в среднем наши расчеты показали, что успешных столкновений не было”, — сказал ведущий автор исследования Ричард Анслоу.

Кометы содержали большие концентрации ключевых молекул, необходимых для жизни, но моделирование показало, что объекты приближались слишком быстро, чтобы успешно их осаждать. “Типичные скорости этих комет при столкновении с Землей означали, что на самом деле очень немногие из них, если таковые вообще были, смогли бы доставить неповрежденные органические молекулы, поэтому кометы на самом деле, по-видимому, не так полезны для пребиотической химии, как считалось ранее”, — отмечает Анслоу.

Точнее, 54% симуляций вообще не показали столкновения, в то время как в остальных 46% было по крайней мере одно столкновение, а “крошечное меньшинство” вернуло до трех столкновений, сказал Анслоу. “Мы не можем с уверенностью исключить, что успешного столкновения никогда не было — могло произойти одно из этих случайных столкновений”. Однако необходимо было  наличие “идеального места”, которое уже отвечало нескольким важным условиям, включая наличие жидкой воды и других химических веществ, необходимых для поддержания жизни. Такое сочетание делает весь процесс маловероятным, добавил ученый.

Исследование сосредоточено на природном химическом веществе под названием цианистый водород (HCN), важном предшественнике пребиотической химии, который был обнаружен в десятках комет, включая известные кометы Галлея и Хейла-Боппа. HCN, состоящий из водорода, углерода и азота, в сочетании с водой может приводить к образованию аминокислот — молекул, из которых состоят белки; ранее другие исследования выявили, что HCN является потенциальным ключевым ингредиентом для происхождения жизни на Земле.

“Когда кометы сталкиваются с Землей, они подвергаются воздействию высоких температур и давления, и недавние исследования показали, что многие из этих молекул-предшественников могут быть разрушены из-за этого высокого давления и температуры, а также из-за последующих столкновений”, — сказал Анслоу.

Авторы исследования утверждают, что даже если бы произошло успешное столкновение, маловероятно, что химическое вещество попало бы в нужную концентрацию, а в случае столкновения с океаном оно бы быстро растворилось.

По словам Анслоу, чтобы заложить основу для возникновения пребиотической химии, также необходимы многие другие молекулы-предшественники, такие как соединения, содержащие фосфор и серу, но они обычно не обнаруживаются в кометах. “Кометы действительно хороши для доставки цианистого водорода, но, учитывая случайное падение кометы на Землю, у нас нет гарантии, что все остальное, что нам нужно для этой химии, будет именно в этом месте”.

По словам Анслоу, если кометы не доставляли строительные блоки для жизни на Землю, есть несколько других многообещающих направлений для изучения. Еще одна давняя конкурирующая теория заключается в том, что первичный бульон Земли мог самостоятельно синтезировать молекулы, необходимые для жизни. Альтернативным космическим источником органического материала могли быть астероиды, которые обычно поражали Землю медленнее и в больших количествах. Анслоу указал на недавние находки образцов с астероидов Бенну и Рюгу, которые содержат большинство аминокислот, образующих белок.

Недавнее исследование также выдвигает еще одну интригующую возможность: в то время как на Земле, возможно, не было идеальных условий для образования HCN в результате столкновений с кометами, древний Марс, возможно, подходил для этого лучше. “Поскольку Марс намного меньше Земли и находится дальше от Солнца, типичная скорость столкновения комет намного ниже, поэтому, хотя эти столкновения на Земле уничтожали большую часть HCN, на Марсе это было не так заметно”, — сказал Анслоу.

Эта идея могла бы добавить еще одно измерение к давнему вопросу о том, поддерживала ли когда-то жизнь на Красной планете, отмечает CNN.

“Это просто еще одна перспектива, которую мы должны иметь в виду, когда пытаемся более подробно понять раннюю эволюцию Марса”, — говорит Анслоу.

Хотя авторы тщательно проанализировали, как HCN мог пережить столкновение с кометой, химическое вещество, возможно, подверглось реакциям до того, как ледяные тела вошли в атмосферу Земли, подчеркивает Куини Чан, доцент кафедры наук о Земле в Лондонском Королевском университете Холлоуэй. Этот процесс мог бы привести к созданию биологически важных соединений, таких как белковые строительные блоки, которые менее летучи и с большей вероятностью выживут.

“Таким образом, неэффективность доставки неповрежденного HCN не полностью исключает потенциальную роль комет в поставке других важных органических соединений, которые, возможно, внесли свой вклад в запасы пребиотической органики Земли до появления жизни”, — отмечает Чан.

Николь Зеллнер, профессор физики из колледжа Альбион в Мичигане, сказала, что ее не удивили полученные результаты. Хотя она также неохотно исключает кометы из списка возможных факторов, способствующих возникновению жизни, она признала, что “авторы определенно установили несколько хороших параметров для оценки вероятности”.