آیا دنباله دارها اجزای سازنده حیات را به زمین آوردند؟ دانشمندان دیگر چندان مطمئن نیستند

منشا حیات روی زمین همچنان یک راز باقی مانده است. تحقیقات جدید نشان می دهد که ستاره های دنباله دار تقریبا به طور قطع بلوک های شیمیایی حیات را به سیاره ما نیاورده اند.

زندگی همانطور که می دانیم بر پایه شیمی کربن است که به آن شیمی آلی نیز می گویند. مولکول‌های آلی پیچیده، بلوک‌های ساختمانی اساسی ترکیبات بیوشیمیایی مانند نوکلئوبازها، اسیدهای آمینه، قندها و غیره هستند که به عنوان ماشینی برای بیوشیمی روی زمین عمل می‌کنند.

دو سوال بزرگ این است که این شیمی پیچیده از کجا سرچشمه گرفته است؟ آیا این مولکول های آلی پیچیده روی زمین شکل گرفته اند یا از فضا به اینجا منتقل شده اند؟ تحقیقات جدید به رهبری ریچارد آنسلو، دانشمند سیاره‌شناسی از مؤسسه نجوم در دانشگاه کمبریج، اکنون ظاهرا منشأ مولکول‌های آلی پیچیده روی زمین دنباله‌دارها را رد کرده است.

انسلو در بیانیه‌ای گفت: «از لحاظ تاریخی، دانشمندان فکر می‌کردند که دنباله‌دارها برای منشأ حیات روی زمین مهم هستند، زیرا مولکول‌های حاوی کربن و نیتروژن را حمل می‌کنند، بنابراین این گلوله‌های برفی غول‌پیکر فضایی تقریبا شبیه یک «کارت بدون زندان» بودند که تمام مولکول‌هایی را که یک سیاره برای تخم‌گذاری حیات به آن نیاز دارد، به همراه داشت.

پاک کردن عاشقانه از گذشته آشفته زمین

برخوردهای دنباله دار بر روی زمین در نیم میلیارد سال اول وجود منظومه شمسی بسیار بیشتر بود، زمانی که هنوز زباله های زیادی از شکل گیری سیارات باقی مانده بود.

برای بیش از یک قرن برخوردهای دنباله دار به عنوان مظنون اصلی در جست و جو برای یافتن آنچه که اجزای سازنده حیات را به زمین آورده بود، در نظر گرفته می شد. با این حال، در حالی که به گفته آنسلو، ستاره های دنباله دار که بلوک های سازنده حیات را به زمین می آورند، "یک نوع ایده عاشقانه" است، محقق دانشگاه کمبریج اضافه کرد که نتایج این تیم نشان می دهد که بسیار بعید است.

آنسلو و همکارانش بر اساس مدل‌سازی رایانه‌ای با استفاده از جدیدترین شبیه‌سازی‌هایی که منشأ و تکامل دنباله‌دارها و مدارهای آن‌ها، برهم‌کنش‌های آن‌ها با اتمسفر زمین را هنگام ورود به آن، و برخوردهای ابرسرعتی دنباله‌دارها به تصویر می‌کشند، به این نتیجه رسیدند.

به طور خاص، آنها از سرنوشت سیانید هیدروژن به عنوان نماینده ای برای آنچه برای مولکول های آلی پیچیده در برخورد دنباله دار می افتد استفاده کردند. سیانید هیدروژن اغلب در دنباله دارها یافت می شود و حتی در دنباله دار بین ستاره ای 3I/ATLAS نیز مشاهده شد.

برداشت یک هنرمند از برخورد یک دنباله دار به زمین اولیه (اعتبار تصویر: اسکارلت وایت) مشکل این است که دنباله دارها عموما با سرعت بسیار زیاد حرکت می کنند. برای اینکه مولکول های آلی از ضربه جان سالم به در ببرند، سرعت ضربه باید کمتر از 33500 مایل در ساعت (15 کیلومتر در ثانیه) باشد.

آنسلو و همکارانش دریافتند که به طور کلی، دنباله‌دارها خیلی سریع حرکت می‌کنند و با زاویه بسیار تیز وارد جو زمین می‌شوند تا مولکول‌های آلی پیچیده نتوانند زنده بمانند. در عوض، آنها عمدتا در اثر ضربه بخار می شوند. حتی در موارد نادری که مولکول‌های آلی پیچیده زنده می‌مانند، معمولا به وفور کافی برای ارائه هیچ گونه شیمی پربیوتیک معنی‌داری نبودند.

آنسلو می‌گوید: «این واقعا باید یک اتفاق در یک میلیون باشد، زیرا نه تنها به ضربه‌ای با سرعت و زاویه مناسب نیاز دارید، بلکه باید همه چیز بعد از آن نقطه اتفاق بیفتد، از نظر غلظت و سرعتی که منشا شیمیایی حیات شروع شد.» ما نمی‌توانیم به طور قطع رد کنیم که چنین اتفاقی افتاده است، اما به نظر می‌رسد این یک اتفاق واقعا نادر است - در بهترین حالت، یک اتفاق ناگهانی.»

شاید زندگی بر روی زمین یک اتفاق است

هنوز مشخص نیست که آیا منشأ حیات روی زمین یک اتفاق بوده است، یا اینکه آیا حیات در جهان فراوان است، بنابراین یک رخداد اتفاقی هنوز می‌تواند محرکی برای حیات در سیاره ما باشد.

با این حال، محققان در حال یافتن گزینه‌های جایگزین هستند، یا اینکه تمام شیمی‌های پیش‌بیوتیکی که منجر به حیات شد، بدون نیاز به مواد از فضا روی زمین اتفاق افتاد، یا در عوض سیارک‌ها آن مولکول‌های مهم را به زمین آوردند.

دانشمندان دریافته‌اند که سیارک‌ها سرشار از این مولکول‌ها هستند – برای مثال، نمونه‌ای از موادی که توسط مأموریت OSIRIS-REx از سیارک نزدیک به زمین Bennu بازگردانده شد، حاوی تمام بلوک‌های سازنده RNA بود.

با این حال، سیارات دیگر به طور قابل قبولی از برخورد دنباله دار بهره مند شده اند. شبیه‌سازی‌ها نشان داد که مولکول‌های آلی پیچیده در دنباله‌دارها به دلیل اتمسفر نازک‌تر و گرانش کمتر سیاره سرخ، شانس کمی برای زنده ماندن از برخوردهای مریخ دارند.

آنسلو می‌گوید: «البته این به این معنا نیست که به طور قطع در مریخ اتفاق افتاده است، اما نشان می‌دهد که اگر در زمین اتفاق می‌افتد و در مریخ اتفاق نمی‌افتد، بعید است. یا گزینه دیگر، شاید محتمل‌تر، این است که در هیچ یک از سیاره‌ها اتفاق نیفتاده است.»

7 سیاره که دور ستاره TRAPPIST-1 می چرخند، 3 تای آنها ممکن است بتوانند آب مایع را روی سطح خود نگه دارند. (اعتبار تصویر: R. Hurt/T. Pyle/NASA) جالب تر، احتمالات سیارات فراخورشیدی، به ویژه سیستم های چند سیاره ای نخود در غلاف در اطراف ستارگان کوتوله قرمز مانند TRAPPIST-1 است، که در آن همه سیارات از نزدیک به هم متصل شده اند.

در سال 2023 آنسلو یک مقاله تحقیقاتی نوشت که توضیح داد چگونه دنباله دارها می توانند به صورت گرانشی از سیاره ای به سیاره دیگر پرش کنند و در این فرآیند سرعت خود را از دست بدهند به طوری که وقتی با یکی از سیارات برخورد می کنند، برخورد آنها چندان شدید نیست و ممکن است مولکول های آلی پیچیده فرصتی برای زنده ماندن داشته باشند.

تحقیقات این تیم در 28 اکتبر در Scientific Reports منتشر شد.