彗星可能并不是给地球送来生命原料的那位快递员。一项新研究用计算机模拟推演了彗星撞击地球的全过程,结论是:大多数彗星飞得太快、角度太陡,那些孕育生命所需的化合物在撞击瞬间根本活不下来。
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这项研究发表在10月28日的《科学报告》(Scientific Reports)上。它没有把彗星送料的可能性彻底关死,但和长期流传的一个想法正面撞上了——彗星曾为地球播下生命所需的化学种子。
英国埃克塞特气象局的行星科学家理查德·安斯洛(Richard Anslow)把话说得很直白:彗星里确实含有高浓度的这类分子,但从这一步走到"地球表面能拿它们做生命前的化学",中间并不顺理成章。
为什么盯着氰化氢
彗星携带着太阳系形成早期遗留下来的含碳、含氮分子。这些分子可以反应生成糖和DNA这类具有生物学意义的化合物。科学家长期猜测,在地球诞生后的头十亿年里,彗星撞击把这类原料带到了地球上。
研究团队挑中了氰化氢作为检验对象。氰化氢中碳原子和氮原子之间的化学键很强,断裂时能释放能量,驱动后续生命所需的化学反应;这个强键也让它在含碳分子里格外稳定。
安斯洛的说法是,氰化氢大概属于最能扛住撞击的分子之一。正因如此,它成了一个下限测试:如果连氰化氢的前景都不妙,那些更复杂、更容易在撞击中被打碎的分子就更难幸存。
模拟给出的数字
团队用计算机模拟预测氰化氢穿过地球现今大气层、并撞上地表的存活概率。早期地球的大气层可能稠密得多,破坏性只会更强。
模拟结果相当不客气:能让氰化氢完好无损的彗星撞击,概率极低。平均来看,在超过十亿年的时间跨度里,只有一次撞击有可能向地表送达有实际意义的氰化氢量。
要满足这个条件,彗星得同时凑齐几项:直径大于100米、速度慢、以斜角飞向地球。而且它还得撞在陆地上,而不是海里——如果落进海洋,侥幸存活的氰化氢会被稀释得太快,来不及触发那些反应。
没参与这项研究的密歇根州阿尔比恩学院物理学家妮科尔·泽尔纳(Nicolle Zellner)提醒,随着对彗星和早期太阳系的认识不断更新,重新审视这些老想法本身是有必要的。
火星反而更有戏
模拟还显示出一个有点反直觉的结果:彗星向火星输送含碳分子,可能比向地球输送更容易。火星大气更稀薄、体积更小,彗星撞上去的速度更低,化合物在碰撞中存活的机会也就更多。
那地球的含碳化学物质从哪来?同样未参与研究的加拿大西安大略大学行星地质学家戈登·奥辛斯基(Gordon Osinski)给出的候选包括富含碳的碳质球粒陨石,以及火山和热液喷口。
奥辛斯基认为,这项研究"肯定会让人在彗星是有机物来源这件事上多想一遍"。他也希望有人去复现这些结果,并试着对碳质球粒陨石做类似的模拟。
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