Η δημοφιλής θεωρία ότι οι κομήτες έπαιξαν καθοριστικό ρόλο στην απαρχή της ζωής στη Γη πριν από δισεκατομμύρια χρόνια ενδέχεται να μην ευσταθεί, σύμφωνα με νέες προσομοιώσεις σε υπολογιστές που έρχονται σε αντίθεση με δεκαετίες επιστημονικής σκέψης.
Το εύρημα υποδηλώνει ότι τα εύθραυστα οργανικά μόρια που υποτίθεται ότι μεταφέρθηκαν από τους παγωμένους κομήτες θα είχαν καταστραφεί κατά την πρόσκρουση, ανατρέποντας μια καθιερωμένη θεωρία για την προέλευση της ζωής που χρονολογείται τουλάχιστον από το 1961. Η ευρύτερη ιδέα ότι τα συστατικά της ζωής έφτασαν από το διάστημα, γνωστή ως πανσπερμία, είναι ακόμη παλαιότερη και διατυπώθηκε επιστημονικά το 1908.
Η ζωή στη Γη απαιτεί πολύπλοκα οργανικά μόρια, αλλά παραμένει ασαφές αν ο πρώιμος πλανήτης μας διέθετε αρκετές από τις πρώτες ύλες που απαιτούνται για την προβιοτική χημεία – τις χημικές αντιδράσεις, δηλαδή, που παράγουν τα δομικά στοιχεία της ζωής. Οι κομήτες αποτελούνται από σκόνη και πάγο, αλλά είναι επίσης γνωστό ότι περιέχουν οργανικό υλικό. Αυτή η σύνθεση, η οποία έχει χαρίσει στα ουράνια σώματα το παρατσούκλι «βρώμικες χιονόμπαλες», ώθησε τους επιστήμονες να υποθέσουν ότι οι κομήτες θα μπορούσαν να έχουν εναποθέσει νερό και οργανικά μόρια στην επιφάνεια της Γης.
Νωρίς στην ιστορία της –πριν από περισσότερα από 4 δισεκατομμύρια χρόνια– η Γη ενδέχεται να βίωσε μια περίοδο έντονου βομβαρδισμού από περισσότερους από 100.000 κομήτες με μέγεθος μεγαλύτερο από 100 μέτρα, σύμφωνα με τη νέα μελέτη που δημοσιεύθηκε την Τετάρτη στο περιοδικό Scientific Reports. Αυτές οι προσκρούσεις, ωστόσο, ήταν ως επί το πλείστον πολύ σφοδρές για να αντέξουν τα μόρια που θα ξεκινούσαν τη ζωή.
Η ομάδα χρησιμοποίησε τα πιο πρόσφατα μοντέλα σχηματισμού και εξέλιξης κομητών για να προσομοιώσει αυτή την πρώιμη πλανητική περίοδο 100.000 φορές.
«Με βάση όσα γνωρίζουμε για τα επιφανειακά περιβάλλοντα στην πρώιμη Γη, οι προσομοιώσεις μας διαπίστωσαν ότι, κατά μέσο όρο, δεν υπήρξαν επιτυχείς προσκρούσεις», δήλωσε ο επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης Ρίτσαρντ Άνσλοου (Richard Anslow), ο οποίος διεξήγαγε την έρευνα κατά την ολοκλήρωση του διδακτορικού του στο Ινστιτούτο Αστρονομίας του Πανεπιστημίου του Κέιμπριτζ στο Ηνωμένο Βασίλειο.
Οι κομήτες περιείχαν μεγάλες συγκεντρώσεις βασικών μορίων που απαιτούνται για τη ζωή, αλλά η προσομοίωση έδειξε ότι τα αντικείμενα κινούνταν με πολύ μεγάλη ταχύτητα για να τα εναποθέσουν με επιτυχία.
«Οι τυπικές ταχύτητες αυτών των κομητών κατά την πρόσκρουσή τους στη Γη σήμαιναν ότι στην πραγματικότητα πολύ λίγοι, έως κανένας, θα μπορούσαν να μεταφέρουν ανέπαφα οργανικά μόρια, επομένως οι κομήτες δεν φαίνονται τελικά να είναι τόσο χρήσιμοι για την προβιοτική χημεία όσο πιστευόταν προηγουμένως», δήλωσε ο Άνσλοου.
Πιο συγκεκριμένα, το 54% των προσομοιώσεων δεν έδειξε καμία απολύτως πρόσκρουση, ενώ το υπόλοιπο 46% είχε τουλάχιστον μία. Μια «ελάχιστη μειοψηφία» παρουσίασε έως και τρεις συγκρούσεις, ανέφερε ο Άνσλοου. «Δεν μπορούμε να αποκλείσουμε με βεβαιότητα ότι δεν υπήρξε ποτέ μια επιτυχής πρόσκρουση — θα μπορούσε να είχε συμβεί μία από αυτές τις τυχαίες, εξαιρετικά σπάνιες προσκρούσεις».
Ωστόσο, μια τέτοια σύμπτωση έπρεπε να συμβεί σε μια «τέλεια τοποθεσία» που πληρούσε ήδη αρκετές σημαντικές προϋποθέσεις, συμπεριλαμβανομένης της παρουσίας νερού και άλλων χημικών ουσιών που απαιτούνται για την υποστήριξη της ζωής. Αυτός ο συνδυασμός καθιστά τη συνολική διαδικασία απίθανη, πρόσθεσε.
Εναλλακτικές ερμηνείες
Η μελέτη επικεντρώνεται σε μια φυσική χημική ουσία που ονομάζεται κυανοϋδρογόνο ή HCN, έναν σημαντικό πρόδρομο στην προβιοτική χημεία που έχει ανιχνευθεί σε δεκάδες κομήτες, συμπεριλαμβανομένων των γνωστών κομητών Χάλεϊ και Χέιλ-Μποπ. Αποτελούμενο από υδρογόνο, άνθρακα και άζωτο, το HCN μπορεί να οδηγήσει στον σχηματισμό αμινοξέων –μορίων που συνθέτουν τις πρωτεΐνες– όταν συνδυάζεται με νερό. Άλλες μελέτες έχουν αναγνωρίσει στο παρελθόν το HCN ως πιθανό βασικό συστατικό για την προέλευση της ζωής στη Γη.
«Όταν οι κομήτες προσκρούουν στη Γη, δέχονται ισχυρό σοκ από υψηλές θερμοκρασίες και πιέσεις, και πρόσφατες μελέτες έχουν δείξει ότι πολλά από αυτά τα πρόδρομα μόρια μπορούν να καταστραφούν από αυτή την υψηλή πίεση και θερμοκρασία, καθώς και από τις επακόλουθες επιπτώσεις» είπε ο Άνσλοου.
Οι συγγραφείς της μελέτης υποστηρίζουν ότι ακόμη και αν συνέβαινε μια επιτυχής πρόσκρουση, είναι απίθανο να είχε παραδώσει τη χημική ουσία σε χρήσιμη συγκέντρωση, ενώ σε περίπτωση πρόσκρουσης στον ωκεανό, θα είχε διαλυθεί γρήγορα.
Για να διαμορφωθεί το κατάλληλο υπόβαθρο ώστε να πραγματοποιηθεί η προβιοτική χημεία, απαιτούνται επίσης πολλά άλλα πρόδρομα μόρια, όπως ενώσεις που περιέχουν φώσφορο και θείο, αλλά αυτά δεν εντοπίζονται τακτικά σε κομήτες, σημείωσε ο Άνσλοου. «Οι κομήτες είναι πραγματικά καλοί στο να μεταφέρουν κυανοϋδρογόνο, αλλά δεδομένου ότι το πού προσκρούει ένας κομήτης στη Γη είναι τυχαίο, δεν είμαστε σίγουροι ότι θα έχουμε και όλα τα υπόλοιπα που χρειαζόμαστε για αυτή τη χημεία ακριβώς σε εκείνο το σημείο».
Αν οι κομήτες δεν μετέφεραν τα δομικά στοιχεία της ζωής στη Γη, ο Άνσλοου είπε ότι υπάρχουν αρκετές άλλες πολλά υποσχόμενες οδοί προς διερεύνηση. Μια άλλη μακροχρόνια, ανταγωνιστική θεωρία είναι η πιθανότητα η αρχέγονη σούπα της Γης να μπορούσε να έχει συνθέσει από μόνη της τα μόρια που απαιτούνται για τη ζωή.
Μια εναλλακτική κοσμική πηγή οργανικού υλικού θα μπορούσαν να είναι οι αστεροειδείς, οι οποίοι συνήθως προσέκρουαν στη Γη με μικρότερη ταχύτητα και σε μεγαλύτερους αριθμούς. Ο Άνσλοου επεσήμανε πρόσφατα ευρήματα από δείγματα των αστεροειδών Bennu και Ryugu, τα οποία περιέχουν την πλειονότητα των αμινοξέων που δομούν τις πρωτεΐνες.
Η πρόσφατη μελέτη εγείρει επίσης μια άλλη ενδιαφέρουσα πιθανότητα: Αν και η Γη μπορεί να μην είχε τις ιδανικές συνθήκες για την ανάπτυξη του HCN από προσκρούσεις κομητών, ο αρχαίος Άρης ίσως ήταν καταλληλότερος.
«Επειδή ο Άρης είναι πολύ μικρότερος από τη Γη και πιο μακριά από τον ήλιο, η τυπική ταχύτητα πρόσκρουσης των κομητών είναι πολύ χαμηλότερη. Έτσι, ενώ αυτές οι προσκρούσεις στη Γη κατέστρεφαν το μεγαλύτερο μέρος του HCN, αυτό δεν συνέβαινε σε τόσο μεγάλο βαθμό στον Άρη», εξήγησε ο Άνσλοου.
Αυτή η ιδέα θα μπορούσε να προσθέσει μια νέα διάσταση στο μακροχρόνιο ερώτημα σχετικά με το αν ο κόκκινος πλανήτης φιλοξενούσε κάποτε ζωή. «Είναι απλώς μια ακόμα οπτική γωνία που πρέπει να έχουμε στο πίσω μέρος του μυαλού μας όταν προσπαθούμε να κατανοήσουμε την πρώιμη εξέλιξη του Άρη με περισσότερες λεπτομέρειες», συμπλήρωσε.
Η θεωρία των κομητών θα μπορούσε ακόμα να ευσταθεί
Αν και οι συγγραφείς ανέλυσαν διεξοδικά πώς το HCN θα μπορούσε να έχει επιβιώσει από την πρόσκρουση του κομήτη, η χημική ουσία μπορεί να είχε υποστεί αντιδράσεις προτού τα παγωμένα σώματα εισέλθουν στην ατμόσφαιρα της Γης, δήλωσε η Κουίνι Τσαν (Queenie Chan), αναπληρώτρια καθηγήτρια γεωεπιστημών στο Πανεπιστήμιο Royal Holloway του Λονδίνου, η οποία δεν συμμετείχε στη μελέτη.
Αυτή η διαδικασία θα μπορούσε να έχει δημιουργήσει βιολογικά σημαντικές ενώσεις, όπως αυτά τα δομικά στοιχεία πρωτεϊνών, οι οποίες είναι λιγότερο πτητικές και επομένως πιο πιθανό να επιβιώσουν.
«Κατά συνέπεια, η αναποτελεσματικότητα της μεταφοράς ανέπαφου HCN δεν αποκλείει εντελώς έναν πιθανό ρόλο των κομητών στην παροχή άλλων σημαντικών οργανικών ενώσεων που μπορεί να συνέβαλαν στο προβιοτικό οργανικό απόθεμα της Γης πριν από την εμφάνιση της ζωής», ανέφερε η Τσαν στο CNN.
Η Νικόλ Ζέλνερ (Nicolle Zellner), καθηγήτρια φυσικής στο Albion College στο Μίσιγκαν, ανέφερε σε email της στο CNN ότι δεν εξεπλάγη από τα ευρήματα. Αν και η ίδια είναι επίσης διστακτική στο να αποκλείσει τους κομήτες ως πιθανούς παράγοντες για την εμφάνιση της ζωής, αναγνώρισε ότι «οι συγγραφείς έχουν σίγουρα θέσει ορισμένες σωστές παραμέτρους γύρω από τις πιθανότητες».