“弹跳”彗星可能为系外行星提供生命的基石

魏洋1

地球西半球的合成图像。鸣谢:美国宇航局

（）据剑桥大学：生命的分子积木是如何在地球上终结的？一个长期存在的理论是它们可能是由彗星带来的。现在，来自剑桥大学的研究人员展示了彗星如何能够为银河系中的其他行星沉积类似的建筑材料。

为了运送有机物质，彗星需要以相对较慢的速度运行——速度低于每秒15公里。在更高的速度下，基本分子将无法存活——撞击的速度和温度将导致它们分裂。

彗星最有可能以正确的速度运行的地方是“豆荚中的豌豆”系统，其中一组行星紧密地围绕轨道运行。在这样的系统中，彗星基本上可以从一个行星的轨道被传递或“弹”到另一个行星，使其减速。

在足够慢的速度下，彗星将撞击行星表面，释放出完整的分子，研究人员认为这些分子是生命的前身。发表在《皇家学会学报A》上的结果表明，如果彗星的出现对生命的起源很重要，那么这样的系统将是寻找太阳系外生命的有希望的地方。

众所周知，彗星含有一系列构成生命的元素，即前生命分子。例如，2022年分析的Ryugu小行星样本显示，它携带完整的氨基酸和维生素B3。彗星还含有大量的氰化氢(HCN)，另一种重要的生命前分子。HCN强有力的碳氮键使其更耐高温，这意味着它可能会在进入大气层后幸存下来并保持完整。

“我们一直在了解更多关于系外行星大气的信息，所以我们想看看是否有复杂分子也可以由彗星运送的行星，”来自剑桥天文研究所的第一作者理查德·安斯洛说。“导致地球上出现生命的分子可能来自彗星，因此银河系其他地方的行星也可能如此。”

研究人员并没有声称彗星对于地球或任何其他星球上的生命起源都是必要的，而是他们希望对复杂分子(如HCN)可以成功由彗星带来的行星类型进行一些限制。

我们太阳系中的大多数彗星都位于海王星轨道之外，也就是所谓的柯伊伯带。当彗星或其他柯伊伯带天体(kbo)发生碰撞时，它们会被海王星的引力推向太阳，最终被木星的引力拉进去。其中一些彗星穿过小行星带，进入太阳系内部。

“我们想在与我们地球相似的行星上测试我们的理论，因为地球是目前我们唯一的支持生命的行星，”安斯洛说。"什么样的彗星，以什么样的速度运行，能够带来完整的前生命分子？"

使用各种数学建模技术，研究人员确定彗星有可能为生命提供前体分子，但只是在某些情况下。对于围绕一颗类似于我们太阳的恒星运行的行星，该行星需要具有较低的质量，并且该行星与系统中其他行星的轨道接近是有帮助的。

研究人员发现，靠近轨道的附近行星对低质量恒星周围的行星更重要，因为低质量恒星周围的行星通常速度更高。

在这样的系统中，一颗彗星可能会被一颗行星的引力吸引，然后在撞击前被传递到另一颗行星。如果这种“彗星掠过”发生的次数足够多，彗星将会足够慢，以便一些前生命分子能够在进入大气层后存活下来。

“在这些紧密结合的系统中，每颗行星都有机会与一颗彗星相互作用并捕获它，”安斯洛说。"这种机制有可能是前生命分子在行星上终结的原因."

对于围绕低质量恒星运行的行星，如M矮星，复杂分子更难被彗星运送，特别是如果行星松散堆积的话。这些系统中的岩石行星也遭受了更多的高速撞击，潜在地对这些行星上的生命构成了独特的挑战。

研究人员表示，他们的结果可能有助于确定在太阳系以外的地方寻找生命。

“令人兴奋的是，我们可以开始确定我们可以用来测试不同起源场景的系统类型，”Anslow说。

“这是一种不同的方式来看待已经在地球上完成的伟大工作。什么样的分子途径导致了我们周围如此丰富的生命种类？是否有其他星球存在同样的路径？这是一个令人兴奋的时代，能够结合天文学和化学的进步来研究一些最基本的问题。”