AllDaily Кометы, вероятно, лишь в редких случаях доставляли на раннюю Землю достаточно цианистого водорода для химических реакций, которые могли привести к появлению предшественников жизни. К такому выводу пришла международная команда планетологов, астрофизиков и программистов под руководством Ричарда Энслоу (Richard Anslow) из Кембриджского университета. Результаты исследования опубликованы в журнале Scientific Reports.
Фото: Александр Кряжев/РИА Новости
Ученые смоделировали столкновения комет с Землей и оценили, сколько вещества могло сохраниться после падения и достичь концентрации, необходимой для последующих реакций. В 100 тысячах компьютерных симуляций медианное число случаев, когда кометы обеспечивали концентрацию цианистого водорода не менее 10 миллимоль на литр, составило всего один. В 28 процентах сценариев подходящих столкновений не было вовсе.
Что показало сравнение Земли с Марсом и Венерой
Исследователи также оценили возможную доставку цианистого водорода на Марс и Венеру. За период кометной бомбардировки число столкновений, при которых концентрация вещества могла превысить 10 миллимоль на литр, составило, согласно расчетам, 1061 ± 32 для Марса и 53 ± 7 для Венеры.
На Марсе кометы сталкивались с поверхностью на меньших скоростях, а разреженная атмосфера реже мешала им достигнуть поверхности. Однако выводы о планетах ограничены: из-за недостатка сведений об их ранних атмосферах ученые использовали данные об атмосферах современных Марса и Венеры. Поэтому моделирование указывает лишь на то, что кометам могло быть проще доставлять HCN на Марс, но не подтверждает, что там сложились условия для возникновения жизни.
Как ученые оценивали последствия кометных столкновений
Команда применила алгоритмы, которые моделировали траектории комет, их взаимодействие с атмосферой и последствия ударов о поверхность. Расчеты показали: чтобы цианистый водород сохранился, комета должна была иметь подходящий размер, двигаться сравнительно медленно и падать под сильно косым углом.
Но такой угол не гарантировал доставку вещества. При входе в атмосферу кометы сильнее тормозились и могли разрушиться, не достигнув поверхности. А даже если часть HCN переживала столкновение, ее концентрация могла быстро снизиться: дожди и грунтовые воды разбавляли вещество. Для образования более сложных соединений реакции должны были бы произойти до такого разбавления — и исследователи считают, что это далеко не очевидно.
Когда происходила наиболее интенсивная кометная бомбардировка
Основной период, который рассматривали авторы работы, охватывал раннюю историю Солнечной системы — примерно от 4,5 до 3,5 миллиарда лет назад. По оценке исследователей, наиболее интенсивная кометная бомбардировка продолжалась около 500 миллионов лет. Ученые допускали, что отдельные столкновения могли доставить на Землю достаточно цианистого водорода, однако моделирование показало исключительную редкость таких событий.
Почему кометы считали возможным источником HCN
В кометах обнаруживали цианистый водород; его содержание оценивалось примерно в 0,1 процента от количества воды. Поэтому возникло предположение, что кометы могли приносить на молодую Землю готовые химические компоненты. Считалось, что после удара в некоторых местах могли возникнуть условия для пребиотических реакций — процессов, ведущих к образованию более сложных веществ.
Зачем ранней Земле был нужен цианистый водород
Согласно современным представлениям, до возникновения жизни на Земле должны были появиться простые соединения, из которых в ходе последовательных реакций могли сформироваться молекулы, необходимые для первых живых систем. Одно из таких соединений — цианистый водород (HCN), или синильная кислота. В лабораторных опытах с его участием получают вещества, рассматриваемые как предшественники жизни: сахара, липиды, азотистые основания и нуклеотиды. Нуклеотиды, в свою очередь, служат строительными единицами ДНК и РНК — молекул, хранящих и передающих наследственную информацию.
Для таких реакций требуется достаточная концентрация исходного вещества. Поэтому ученые рассматривают два основных сценария появления HCN на ранней Земле. Согласно первому, цианистый водород мог образовываться в атмосфере планеты. Однако его количество зависело от состава газовой оболочки и ее окислительно-восстановительных свойств. Кроме того, HCN мог вступать в другие реакции, разрушаться под действием солнечного излучения или вымываться осадками. Чтобы участвовать в последующих химических процессах, вещество должно было постоянно восполняться и накапливаться. Второй возможный источник — кометы, но новое исследование показывает, что их вклад мог быть недостаточным и крайне нерегулярным.
