地球生命起源的原料来自彗星？可能并没有

地球上的生命很可能起源于一系列前生命化学反应：在这些反应中，简单的化学原料逐渐合成为构成生命的关键分子。其中，氰化氢（HCN）被认为是一种关键的原料分子。它所含的高能碳氮三键能够从热力学上为后续化学反应提供驱动力，因此在多种前生命化学合成途径中发挥着核心作用。

彗星中含有种类丰富的挥发性有机分子，其中就包括氰化氢，其相对于水的丰度约为0.1%。因此，长期以来，科学家一直认为，彗星撞击可能为早期地球带来了生命起源所需的重要分子原料。

然而，一项新发表于《科学报告》的研究对这一已有近百年历史的假说提出了挑战。研究发现，彗星成功将这些原料输送到地球的可能性极低。即使真的发生过，也可能只是一次极其偶然的事件，而非此前理论所设想的那样，持续不断地为早期地球提供前生命化学原料。

  一场艰难的输送  

2023年，研究团队曾提出一种理论：在行星轨道彼此接近的行星系统中，彗星可能在不同的行星之间经历连续的引力相互作用，如同被反复“弹跳”一般，从一颗行星的轨道附近被转移到了另一颗行星的轨道附近，并在这一过程中逐渐减速。这样一来，彗星就有可能以较低的速度撞击行星，使其携带的有机分子更有机会在撞击中幸存下来。

在这项研究的基础上，他们进一步考察了这种情景是否也可能发生在太阳系中。

为此，研究人员结合近年来在彗星撞击模拟、彗星与大气相互作用，以及彗星起源和轨道演化的动力学建模等方面取得的进展，重点考察了彗星能否将氰化氢成功输送到早期地球。

研究人员认为，要真正成功输送这些分子，需要同时满足一系列条件。首先，彗星必须以合适的速度和角度撞击地球，使其中脆弱的有机分子能够幸存。然而，模拟结果表明，彗星撞击地球的速度通常过高，入射角度也往往过于陡峭，使得这些分子很难在撞击过程中保存下来，几乎肯定会在撞击地表时汽化。

第二，即使有一部分氰化氢能够幸存，还需要考虑撞击发生的频率，以及这些分子能否在局部环境中达到足够高的浓度。研究发现，在地球形成后的最初5亿年里，撞击地球的彗星数量迅速减少。因此，在地球的早期历史中，彗星能够成功输送足量氰化氢的机会可能只有寥寥几次。

此外，即使彗星携带的氰化氢最终抵达地表，并在局部环境中形成了较高的浓度，这种状态也无法长时间维持。这意味着，依赖这些分子的前生命化学反应必须在撞击发生后迅速进行，赶在氰化氢扩散或稀释之前完成关键步骤。而研究人员认为，这种情况同样极不可能发生。

综合这些分析结果，研究人员认为，虽然不能完全排除彗星成功输送生命前化学分子的可能性，但这种情况发生的概率极低。而且即使发生过，充其量也是非常罕见的偶然事件。

  生命原料从何而来？  

如果彗星不是生命原料的主要来源，那么这些分子究竟从哪里来？

研究人员认为，存在几种可能性。其中一种是小行星撞击。相比于彗星，小行星撞击地球的频率要高得多，而且撞击可能促成一些生命前化学分子的合成。

另一种可能是地球自身的化学过程：生命所需的原料也可能在早期地球的环境中通过非生物化学反应形成，无须依赖地外物质输入。

除了重新评估彗星对地球生命起源的贡献，研究人员还考察了太阳系中的另一颗行星——火星。结果发现，虽然彗星很难成功将生命前化学原料输送到地球，但火星可能具备相对更有利的条件。

火星比地球小，而且如今的大气层也稀薄得多。因此，在太阳系演化早期、彗星撞击更为频繁的时期，彗星更有可能抵达火星表面。

当然，这并不意味着彗星一定曾成功将这些原料带到火星。研究人员指出，如果这种输送机制曾在地球上成功发挥作用，却没有在火星上发生类似的情况，那将是很不寻常的。另一种或许更有可能的情况是，这种事情在两颗行星上都没有发生过。

  重新审视生命起源  

研究人员认为，这一发现可能为未来寻找地外生命提供新的思路。随着韦布空间望远镜（JWST）的后继观测设施投入使用，天文学家或许可以优先关注那些可能存在彗星在行星之间反复“弹跳”现象的行星系统，从而缩小寻找地外生命的范围。

这项研究并没有否认彗星携带生命前化学原料，也没有完全排除彗星曾向地球输送这些分子的可能性。它真正挑战的是一个长期存在的假设：彗星撞击曾经是地球生命起源所需原料的重要来源。

生命的原料究竟如何在早期地球上积累，并最终参与形成最初的生命系统，仍然是一个尚未解答的问题。