一个流传近百年、关于地球生命起源的理论可能是错的。一项近日发表于《科学报告》的研究显示，彗星飞得太快、撞击角度也不利，那些维系生命所必需的脆弱分子在撞击中难以幸存，成功送达地球的可能性极低。

彗星撞击地球示意图。图片来源：Scarlett White

已知彗星含有许多与生命起源相关的化合物，这些被称为“前生命分子”的物质，能够参与化学反应，最终生成生物体所需的复杂成分。几十年来，研究人员一直认为，撞击早期地球的彗星源源不断地向地球提供了这些化合物。

然而，由英国剑桥大学牵头的一项新研究对这一理论提出了挑战。研究人员利用先进的计算机模拟发现，彗星接近地球时的速度和角度，通常使脆弱的有机分子极难幸存。大多数彗星非但不能完好送达这些化学“货物”，反而很可能在猛烈的撞击过程中将其摧毁。

研究结果表明，彗星成功送达生命构建模块是极为罕见的事件。有趣的是，研究人员还发现，火星的条件或许相对更有利于接收这些分子，尽管可能性仍然很低。

“历史上，科学家认为彗星对地球生命的起源很重要，因为它们携带着含碳、氮的分子；这些巨大的‘太空雪球’带来了一颗行星孕育生命所需的全部原料。”论文第一作者、剑桥大学天文研究所的Richard Anslow说，“但我们的结果表明，这种情况极不可能。”

彗星能够运送生命原料这一想法，在2023年重新受到关注。当时，Anslow和几位同事研究了这些冰质天体在行星彼此距离较近的行星系统中是如何运动的。他们早先的研究提出，彗星穿行于相邻行星之间时有可能减速。经过一系列引力交会，彗星可能从一个行星“弹”向另一个行星，最终速度慢到足以在运送有机分子的同时不将其破坏。

研究团队想弄清，类似过程是否也曾在太阳系中发生，从而有可能解释关键化学物质是如何抵达年轻地球的。

为开展研究，研究人员综合运用了多种精细的建模方法，包括彗星撞击模拟、彗星与行星大气相互作用的计算，以及追踪彗星族群在太阳系演化过程中如何形成与变化的模型。结果揭示了一个主要障碍。尽管彗星偶尔可能在有利于保存有机化合物的条件下接近地球，但这样的情形极为罕见。成功送达无法被完全排除，但模拟显示，其可能性微乎其微。

为更好地了解彗星携带的分子会经历什么，团队把研究重点放在氰化氢（HCN）上，这是一种在整个太阳系彗星中常见的化学物质。尽管HCN以剧毒著称，但它在生命起源研究中却很重要。它含有碳和氮，能够参与生成更复杂有机化合物的反应，因而可能是生命出现之前那段化学过程中一种颇具价值的原料。

模拟显示，即便HCN在彗星抵达时侥幸存活，但撞击必须把足够多的该分子沉积在同一地点，才能支撑有意义的化学反应。而能够产生这种有效浓度的事件极为罕见。

时机又带来另一重困难。彗星撞击在地球最早期的历史中更为常见，但在地球最初5 亿年间，这种撞击频率急剧下降。研究人员认为，在整个早期阶段，彗星或许只有寥寥数次机会，能在有利条件下送来HCN。即便成功送达，也未必有助于生命的发展。沉积在地球表面的HCN很可能会较快扩散或被稀释，留给生命起源相关化学反应启动的时间所剩无几。

因此，要让彗星理论成立，若干件不太可能的事必须同时发生：彗星必须以恰到好处的速度和角度撞击，保住其有机物，在合适的地点沉积足够的物质，并在这些分子消散之前触发关键的化学过程。

“这真的得是百万分之一概率的事件，因为彗星不仅需要以正确的速度和角度进行撞击，还需要在撞击之后，在浓度上、生命化学起源启动速度上，一切都刚刚好。”Anslow说。

这些发现也引出了关于地球最早期历史的一个根本问题：如果生命的化学组成部分不是彗星提供的，那么真正的来源是什么？

一种可能性与小行星有关：小行星撞击早期地球的频率远高于彗星。研究人员提出，小行星撞击可能创造了某些条件，使重要的前生命分子在撞击相关的化学反应中得以形成。

另一种解释是，地球自己生成了这些化合物。年轻地球上运行的自然化学过程，或许无需从太空获得有机分子，就能生成日益复杂的化学反应所需的原料。

这些发现不仅改变了科学家对地球早期化学的认识，还可能有助于指引在其他恒星系统中寻找潜在宜居行星的工作。

研究人员提出，那些彗星能在距离较近的行星之间穿行并逐渐减速的行星系统，或许值得特别关注。在这样的环境中，特殊的彗星运送机制更有可能发挥作用。识别出这些系统，有助于天文学家把未来的观测集中在那些关键有机分子在太空旅程中更有可能存活的星球上。

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41598-026-74214-y