Большинство комет двигались бы слишком быстро и под слишком крутым углом к Земле, чтобы пребиотические соединения пережили столкновение с планетой. К такому выводу пришли исследователи. Их работа, опубликованная 28 октября в журнале Scientific Reports, не исключает полностью, что кометы могли доставить эти молекулы на Землю, но ставит под сомнение давнюю гипотезу о том, что именно кометы принесли необходимые для возникновения жизни химические вещества.
«Хотя мы видим, что в кометах содержится очень много этих молекул, нельзя просто заключить, что все они окажутся доступными для пребиотической химии на поверхности Земли», — говорит Ричард Энслоу, планетолог из Метеорологической службы Великобритании в Эксетере.
Кометы несут молекулы, содержащие углерод и азот, — остатки раннего этапа формирования Солнечной системы. Эти молекулы могут вступать в реакции, в результате которых образуются биологически важные соединения, например сахара и ДНК. Учёные давно предполагали, что в течение первого миллиарда лет существования Земли кометы могли доставить на планету эти строительные блоки, сталкиваясь с ней.
Однако по мере того как учёные лучше узнают кометы и раннюю историю Солнечной системы, такие гипотезы важно пересматривать, отмечает Николль Зеллнер, физик из колледжа Олбион в Мичигане, не участвовавшая в исследовании.
В новой работе Энслоу и его коллеги с помощью компьютерного моделирования оценили, какова вероятность того, что цианистый водород переживёт прохождение кометы через современную атмосферу Земли и удар о поверхность. Атмосфера ранней Земли, вероятно, была значительно плотнее, а значит, столкновение было бы ещё разрушительнее.
Прочная химическая связь между атомами углерода и азота в цианистом водороде может высвобождать энергию, которая запускает последующие химические реакции, необходимые для возникновения жизни. Благодаря этой связи молекула особенно устойчива по сравнению с другими соединениями на основе углерода.
«Вероятно, это одна из молекул, наиболее устойчивых к столкновениям, — говорит Энслоу. — Если даже для цианистого водорода условия оказываются неблагоприятными, то более сложным молекулам, которые легче разрушаются при ударе, тем более пришлось бы трудно».
Согласно моделированию, вероятность столкновения, при котором цианистый водород сохранился бы в целости, крайне мала. В среднем, как показывают расчёты, за период более миллиарда лет лишь одно столкновение могло доставить на поверхность планеты значительное количество этого вещества. Чтобы цианистый водород пережил удар, комета должна была быть шириной более 100 метров, двигаться медленно и приближаться к Земле под косым углом.
Кроме того, такая комета должна была упасть на сушу, а не в океан, чтобы запустить химические реакции, потенциально важные для биологии. В океане уцелевший цианистый водород слишком быстро разбавился бы.
Моделирование показало, что кометы, хотя и с малой вероятностью, могли доставить углеродсодержащие молекулы на Марс легче, чем на Землю. Из-за более разреженной атмосферы и меньших размеров Марса кометы сталкивались бы с ним на более низкой скорости. Поэтому при ударе могло сохраниться больше соединений.
Если углеродсодержащие вещества на Земле появились не благодаря кометам, они могли попасть сюда с богатыми углеродом астероидами, называемыми углеродистыми хондритами, говорит Гордон Осински, планетолог из Университета Западного Онтарио в Лондоне, Канада. Другими возможными источниками могли быть вулканы и гидротермальные источники.
«Эта работа определённо заставит людей дважды подумать, прежде чем считать кометы источником органических веществ, — говорит Осински. — Надеюсь, другие исследователи попытаются воспроизвести эти результаты, а затем, возможно, проведут похожее исследование углеродистых хондритов».