Komety raczej nie dostarczyły Ziemi składników życia. Nowe symulacje wyjaśniają dlaczego

Komety mogły zawierać składniki potrzebne do powstania życia, ale najpewniej nie były skutecznymi dostawcami tych związków na wczesną Ziemię. Zespół z Uniwersytetu Cambridge przeprowadził symulacje wejścia komet w atmosferę i ich zderzeń z powierzchnią. Wynik jest dla tej popularnej hipotezy niekorzystny: delikatne cząsteczki zwykle nie przetrwałyby całej drogi.

Badanie opublikowane w Scientific Reports skupia się na cyjanowodorze (HCN), związku obecnym w kometach i ważnym dla kilku scenariuszy chemii prebiotycznej. Naukowcy podkreślają, że pojedynczego szczęśliwego trafu nie da się całkowicie wykluczyć, ale symulacje nie wskazują na regularny dopływ takich cząsteczek.

Atmosfera i prędkość działały przeciw kometom

Żeby HCN dotarł do powierzchni w użytecznym stężeniu, kometa musiałaby spełnić kilka warunków naraz. Obiekt nie mógłby rozpaść się w atmosferze, a następnie musiałby uderzyć pod odpowiednim kątem i z wyjątkowo małą prędkością. W typowych dla Ziemi scenariuszach komety poruszały się zbyt szybko, a energia zderzenia podgrzewała i niszczyła ich organiczny ładunek.

W pracy przyjęto nawet założenia korzystne dla przetrwania komet, między innymi atmosferę o ciśnieniu jednej atmosfery. Mimo to ograniczenia dotyczące rozmiaru, prędkości i kąta wejścia pozostawiły bardzo wąski zakres możliwych udanych dostaw. Autorzy zaznaczają, że HCN jest pod tym względem przypadkiem stosunkowo odpornym, więc bardziej złożone cząsteczki mogłyby radzić sobie jeszcze gorzej.

Nawet udane zderzenie mogło nie wystarczyć

Przetrwanie cząsteczki to dopiero pierwszy etap. HCN musiałby jeszcze zgromadzić się lokalnie w stężeniu pozwalającym na rozpoczęcie dalszych reakcji. W modelu badaczy mediana liczby zderzeń dostarczających na Ziemię co najmniej 10 milimoli HCN na litr wyniosła zero, gdy uwzględniono ograniczoną powierzchnię lądów we wczesnej historii planety. Woda, opady i spływ powierzchniowy dodatkowo szybko rozcieńczałyby materiał po zderzeniu.

Problemem był także czas. Liczba komet uderzających w Ziemię gwałtownie spadała w ciągu pierwszych 500 milionów lat jej historii. Nawet gdyby jedna z nich dostarczyła odpowiednią ilość HCN, reakcje prowadzące do powstania bardziej złożonych związków musiałyby rozpocząć się, zanim lokalne środowisko rozproszyłoby ten zapas.

Czy Mars miał większe szanse?

Symulacje wskazują, że Mars był pod tym względem korzystniejszym celem. Mniejsza prędkość ucieczki i rzadsza atmosfera ułatwiały kometom dotarcie do powierzchni. Nie oznacza to jednak, że życie na Marsie powstało dzięki kometom. Badanie nie rozstrzyga również, ile wody i odsłoniętego lądu było wtedy dostępne, a bez takich warunków samo dostarczenie HCN nie prowadzi automatycznie do chemii życia.

Autorzy wskazują więc inne możliwe źródła związków prebiotycznych: częstsze zderzenia z asteroidami oraz reakcje zachodzące na samej Ziemi. Wniosek nie brzmi, że komety nie zawierały interesujących cząsteczek, lecz że znalezienie ich w komecie nie jest dowodem na skuteczne dostarczenie ich na powierzchnię planety.

Źródła

• Artykuł w „Scientific Reports”: „Cometary impacts an unlikely pathway towards the origins of life on Earth”
• Uniwersytet Cambridge: omówienie wyników badania
• Publikacja z 2023 roku o spowalnianiu komet w układach planetarnych