Учёные проверили популярную теорию происхождения жизни на Земле — и обнаружили серьёзную проблему

Могла ли жизнь на Земле возникнуть благодаря веществам, прилетевшим из космоса? Эта идея существует уже больше ста лет. Согласно одной из гипотез, кометы доставили на молодую Землю органические соединения, из которых впоследствии сформировались первые живые организмы. Однако новое исследование показало, что такой сценарий гораздо менее вероятен, чем считалось прежде.

У гипотезы есть основания. Учёные неоднократно обнаруживали в кометах органические молекулы, способные участвовать в химических реакциях, необходимых для возникновения жизни. Предполагалось, что при столкновении с планетой комета может доставить эти вещества на её поверхность и создать условия для дальнейшего развития сложной химии.

Но здесь возникает проблема: смогут ли необходимые соединения пережить само столкновение?

Чтобы разобраться, астроном Ричард Энслоу из Кембриджского университета и его коллеги провели 100 тысяч компьютерных симуляций. Они воспроизвели условия раннего периода существования Земли, когда на планету обрушилось более 100 тысяч комет.

Исследователи сосредоточились на цианистом водороде — веществе, которое может служить исходным компонентом для образования многих соединений, необходимых живым организмам. В их числе липиды, сахара, азотистые основания и нуклеотиды.

Цианистый водород регулярно обнаруживают в кометах. Более того, среди известных веществ такого типа именно он пока остаётся единственным, найденным в кометах Солнечной системы в достаточно больших количествах, чтобы представлять интерес для исследований происхождения жизни. Другие потенциально важные соединения, например цианоацетилен и дициан, встречаются в значительно меньших концентрациях.

Результаты моделирования оказались не слишком обнадёживающими для сторонников кометной гипотезы.

В 54% симуляций ни одно столкновение не обеспечило доставку достаточного количества цианистого водорода на сушу. Причин было несколько. Некоторые кометы разрушались ещё в атмосфере, другие теряли свои химические вещества из-за сильного нагрева при ударе. Именно высокая температура оказалась главным препятствием. Кроме того, часть комет падала в океаны, где сохранившийся цианистый водород сильно разбавлялся водой.

В оставшихся 46% симуляций хотя бы одной комете удавалось доставить на поверхность достаточно вещества. Но даже в таких случаях возникновение жизни оставалось крайне маловероятным.

Дело в том, что успешная доставка — лишь первый этап. После столкновения нужные соединения должны были сохранить достаточную концентрацию, а химические реакции, ведущие к возникновению жизни, — начаться достаточно быстро. Таким образом, для успеха требовалось редкое совпадение сразу нескольких обстоятельств.

«Это довольно романтичная идея, но наши результаты показывают, что она крайне маловероятна», — признаёт Энслоу.

По словам астронома, комета должна была столкнуться с Землёй под строго определённым углом и на подходящей скорости. Но даже этого было бы недостаточно: дальнейшие химические процессы тоже должны были развиваться при исключительно благоприятных условиях.

Учёный сравнивает такой сценарий с событием, вероятность которого составляет примерно один шанс на миллион. При этом он подчёркивает, что полностью исключить подобное происхождение жизни нельзя. Компьютерные модели не доказывают, что этого никогда не происходило, но показывают, насколько редким могло быть такое стечение обстоятельств.

Любопытно, что для других планет результаты оказались иными.

Например, Марс значительно лучше подходит для доставки органических веществ кометами. Благодаря более разреженной атмосфере и меньшим скоростям столкновений количество успешных доставок в моделировании оказалось более чем в пять раз выше, чем на Земле.

На Венере ситуация противоположная. Её плотная атмосфера способна разрушать большую часть падающих комет, причём даже тех, диаметр которых достигает нескольких километров.

Таким образом, исследование не ставит окончательную точку в вопросе о космическом происхождении жизни. Кометы действительно могут переносить вещества, необходимые для её возникновения. Но доставить их на поверхность планеты в достаточном количестве и создать подходящие условия для дальнейших химических реакций гораздо сложнее, чем предполагалось.

Результаты исследования опубликованы в научном журнале Scientific Reports.