دنبالهدارها ممکن است عناصر سازنده حیات را به زمین نیاورده باشند
شبیهسازیهای جدید نشان میدهد که سرعت و زاویه برخورد اغلب دنبالهدارها به زمین اولیه باعث میشد که اغلب ترکیبات آلی آنها از بین برود.
مواد شیمیایی اولیهای که زمینهساز پیدایش حیات روی زمین شدند، احتمالاً برخلاف آنچه در تمام این سالها فکر میکردیم، از دنبالهدارها نیامدهاند.
پژوهشگران در مطالعهای تازه استدلال میکنند که بیشتر دنبالهدارها با سرعتی بیش از حد زیاد و زاویهای بیش از حد تند به زمین برخورد میکردند؛ بهطوریکه ترکیبات پیشازیستی نمیتوانستند از برخورد با سیاره جان سالم به در ببرند. هرچند این پژوهش احتمال انتقال چنین مولکولهایی به زمین بهوسیله دنبالهدارها را بهطور کامل رد نمیکند، دیدگاه دیرینه مبنی بر اینکه دنبالهدارها مواد شیمیایی لازم برای پیدایش حیات را به زمین آوردهاند، زیر سوال میبرد.
ریچارد آنسلو، دانشمند علوم سیارهای در اداره هواشناسی بریتانیا در اکستر، میگوید: «با اینکه میدانیم دنبالهدارها حاوی غلظتهای بسیار زیادی از تمام این مولکولها هستند، نمیتوان بهسادگی نتیجه گرفت که تمام آن مواد برای انجام واکنشهای شیمیایی پیشازیستی در سطح زمین در دسترس قرار گرفتند.»
دنبالهدارها حامل مولکولهای حاوی کربن و نیتروژن هستند که از نخستین مراحل شکلگیری منظومه شمسی بهجا ماندهاند. این مولکولها میتوانند با یکدیگر واکنش دهند و ترکیبات زیستشناختی مهمی مانند قندها و دیانای را به وجود آورند. دانشمندان از مدتها پیش تصور میکردند که دنبالهدارها در یک میلیارد سال نخست تاریخ زمین، هنگام برخورد با سیارهمان، چنین مواد اولیهای را به آن منتقل کردهاند.
بااینحال، نیکول زلنر، فیزیکدان کالج آلبیون در ایالت میشیگان آمریکا که در پژوهش مشارکت نداشته است، میگوید با بهبود درک ما از دنبالهدارها و منظومه شمسی اولیه، بازنگری در این فرضیهها اهمیت دارد.
آنسلو و همکارانش در پژوهش جدید، از شبیهسازیهای کامپیوتری برای پیشبینی احتمال بقای مولکولی به نام سیانید هیدروژن استفاده کردند. این مولکول باید از سفر دنبالهدارها در جو کنونی زمین و برخورد آن با سطح سیاره جان سالم به در ببرد تا بتواند به زمین منتقل شود. احتمالاً جو زمین در دوران اولیه بسیار چگالتر بوده و درنتیجه شرایط مخربتری برای این مولکولها ایجاد میکرده است.
پیوند شیمیایی قدرتمند میان اتمهای کربن و نیتروژن در سیانید هیدروژن میتواند انرژی لازم برای پیشبرد واکنشهای شیمیایی بعدی و ضروری برای پیدایش حیات را آزاد کند. همین ویژگی باعث میشود این مولکول در مقایسه با دیگر ترکیبات کربندار، پایداری بسیار بیشتری داشته باشد.
آنسلو میگوید: «سیانید هیدروژن احتمالاً یکی از مقاومترین مولکولها در برابر برخورد است. بنابراین، اگر شرایط برای بقای این مولکول نامساعد باشد، تصور میکنیم بقای مولکولهای پیچیدهتر دیگری که احتمال تجزیهشدنشان هنگام برخورد بیشتر است، بسیار دشوارتر خواهد بود.»
پژوهشگران براساس شبیهسازیها دریافتند که احتمال اینکه دنبالهداری با برخورد به زمین بتواند سیانید هیدروژن را سالم به سطح سیاره برساند، بسیار ناچیز است. بهطور میانگین، نتایج شبیهسازیها نشان میدهد که در بازهای بیش از یک میلیارد سال، تنها یک برخورد میتوانسته مقدار قابلتوجهی سیانید هیدروژن را به سطح زمین منتقل کند.
برای آنکه سیانید هیدروژن از برخورد جان سالم به در ببرد، دنبالهدار حامل آن باید قطری بیش از ۱۰۰ متر داشته باشد، با سرعت نسبتاً کمی حرکت و با زاویهای مایل به زمین برخورد کند.
احتمال اینکه دنبالهداری با برخورد به زمین بتواند سیانید هیدروژن را سالم به سطح سیاره برساند، بسیار ناچیز است
حتی دنبالهداری که تمام این شرایط محدودکننده را داشته باشد، باید به خشکی برخورد میکرد، نه به اقیانوس؛ زیرا برای آغاز واکنشهای شیمیایی مفید از نظر زیستی، وجود غلظت کافی از مواد ضروری است. اگر دنبالهدار در اقیانوس سقوط میکرد، هر مقدار سیانید هیدروژنی که از برخورد جان سالم به در برده بود، بهسرعت در آب رقیق میشد و دیگر نمیتوانست آن واکنشها را آغاز کند.
شبیهسازیها همچنین نشان داد که هرچند احتمال آن همچنان کم است، دنبالهدارها ممکن است در مقایسه با زمین، شانس بیشتری برای انتقال مولکولهای کربندار به مریخ داشته باشند. جو رقیقتر و اندازه کوچکتر مریخ باعث میشد دنبالهدارها با سرعت کمتری به سطح این سیاره برخورد کنند. درنتیجه، احتمال بقای ترکیبات شیمیایی بیشتر در جریان برخورد وجود داشت.
گوردون اوسینسکی، زمینشناس سیارهای در دانشگاه وسترن در لندن کانادا که در پژوهش مشارکت نداشته است، میگوید اگر مواد شیمیایی کربندار زمین از دنبالهدارها نیامده باشند، احتمالاً منشأ آنها سیارکهای غنی از کربن موسوم به کندریتهای کربنی بوده است. آتشفشانها و منافذ گرمابی نیز میتوانستهاند از دیگر منابع این مواد باشند.
اوسینسکی میگوید: «این پژوهش قطعاً باعث میشود افراد درباره نقش دنبالهدارها بهعنوان منشأ انتقال مواد آلی به زمین، دوباره فکر کنند. امیدوارم پژوهشگران دیگری نیز تلاش کنند این نتایج را بازتولید کنند و سپس آزمایش مشابهی را درباره کندریتهای کربنی انجام دهند.»
مطالعه ۲۸ اکتبر در نشریه Scientific Reports منتشر شد.