彗星或许并未为地球播下生命种子，火星才是更容易的目标

彗星携带着大量氰化氢，这是研究生命起源的化学家最看重的原料之一。然而，一项重现年轻地球遭受天体轰击过程的新模拟发现，彗星几乎从未以可用的状态把它送到地表。在超过一半的模拟历史中，没有任何一颗彗星做到这一点。

这一结果动摇了一个已有一个多世纪历史的观点：冰质访客如雨点般落下，为早期地球储备了生命的基本材料。如果结论成立，寻找生命化学起点原料的目光将重新转向地球本身、小行星或火星；同样的模型认为，火星是一个容易得多的目标。

这项研究由剑桥大学天文研究所的Richard Anslow领导，合作者来自剑桥大学和爱丁堡大学，成果发表在《Scientific Reports》上。“历史上，科学家认为彗星对地球生命起源很重要，因为它们携带含碳和含氮的分子，”Anslow说，“这是一个有点浪漫的想法，但我们的结果表明，这极不可能。”

氰化氢之所以重要，是因为碳与氮之间的三键储存着能量，可以驱动后续反应。实验室在约10毫摩尔浓度（大约每升水四分之一克）下使用氰化氢开展实验，已经生成了脂质、糖类以及RNA和DNA的组成单元。彗星中氰化氢约占其水冰的0.1%，因此一颗完整抵达的彗星原则上可以留下浓度约30毫摩尔的局部水池。研究团队将其视为最理想的情形，因为它坚固的化学键应该比更脆弱的分子更能承受撞击。

10万次模拟历史让彗星假说接受检验

此前多数研究通过统计月球陨石坑来估算撞击早期地球的彗星数量，但这些陨石坑记录的可能主要是小行星。这支团队则从David Nesvorný及其同事建立的动力学模型中获取撞击率，该模型追踪了100万个诞生于海王星之外的冰质天体在行星作用下被散射到内侧的过程。小彗星往往在抵达内太阳系之前就因自转而解体，这使地球受撞次数减少到约十分之一。

每颗来袭的彗星接下来都必须在大气中幸存。研究人员利用名为atmosentry的程序，让彗星穿过1个大气压的大气层，这相当于今天的地表气压，可能比早期地球的大气更温和。直径小于约100米的彗星会在高空发生空爆而解体，把携带的物质撒向广阔区域。大气还会优先摧毁以小角度掠入的彗星，而恰恰是这类撞击才足够温和，能保全脆弱的分子。

对于每一颗抵达地面的彗星，另一个模型计算了在每秒数千米的撞击高温中有多少氰化氢能够留存。团队以100万年为步长，将整个轰击过程运行了10万次，并且只统计落在干燥陆地上的撞击，因为落入海中的氰化物会立即被稀释。作为校验，模拟彗星的总质量约为2.6×10¹⁸千克，与根据地球大气中稀有气体得出的估算相符。

接近于零的结果背后的数字

在早期轰击期间，地球接纳了超过10万颗直径大于100米的彗星。然而在典型的模拟运行中，在陆地上留下至少10毫摩尔氰化氢的撞击次数为零。在54%的模拟中，没有任何一颗彗星做到这一点。成功的撞击需要一颗大于100米、移动速度异常缓慢并以小角度撞击的彗星。

从全球来看，情况也好不到哪里去。彗星完整送达的氰化物总量约为26.5万亿千克，即便全部溶入一片海洋，浓度也只有约0.75微摩尔。这比实验室配方低了一万多倍，也低于大气中由阳光驱动的化学反应自身就能生成的水平。

时间同样对彗星不利。即便发生了成功的撞击，最可能的时间也是约44.1亿年前，比所有生命的最后普遍共同祖先（LUCA）的估计年代（约42亿年前）早了1亿多年。在晚于40.3亿年前出现成功撞击的运行不到5%，而那时的地球几乎没有裸露的陆地。“这真的得是百万分之一的事件，”Anslow说，“我们无法确定地排除它是那样发生的。但这似乎是一件极其罕见的事，充其量只是一次性的侥幸。”

火星才是更容易命中的目标

把同样的轰击放到邻近行星上，排名就颠倒了。在不考虑各行星陆地面积的情况下，火星获得了744次能送达有效氰化物浓度的撞击，地球只有87次，金星只有24次。火星更小，离太阳更远，因此彗星撞击它的速度更慢，平均为每秒19.7千米，而且稀薄的大气让几乎所有直径大于100米的彗星都能抵达地面。即使假设火星大气为1个大气压，这一数字仍保持在448次。金星浓厚的大气则会摧毁几乎所有直径小于2千米的彗星。

“当然，这并不是说它一定在火星上发生过，而是表明，如果它在地球上发生了，却没有在火星上发生，那就不太可能，”Anslow说，“或者另一种也许更有可能的情况是，它在两颗行星上都没有发生过。”

模拟尚未解决的问题

这是一个只针对一种分子、一条输送途径的模型。未参与该研究的西班牙阿尔卡拉大学天体生物学家César Menor-Salván对西班牙科学媒体中心表示，这篇论文“并非证明，而是计算”出浓缩氰化物完整送达的可能性很低。Menor-Salván指出，撞击还可能形成让化学反应得以延续的热水系统，而该研究没有考虑氰化物如何储存在矿物中。作者承认氰化物有可能以铁氰盐的形式储存，但认为这会抹去彗星的主要优势，也就是现成的浓缩剂量。

有几项输入参数仍然知之甚少：早期大气的压力、有多少陆地高出海面，以及化学跨越门槛成为生命的可能性。作者把每一项都设定得对彗星有利，并认为他们仍然高估了氰化物的留存率，因为其撞击模型忽略了真实彗星的孔隙度和强度。该研究也只涵盖短周期彗星；长周期彗星撞击速度更快，留存会更加困难。

这项工作也并未声称彗星什么都没带来：它没有涉及水以及彗星携带的许多其他化合物，也无法排除一次幸运的、缓慢的掠射撞击。未参与该研究的加拿大西安大略大学行星地质学家Gordon Osinski对Science News杂志表示，这项研究“肯定会让人们重新思考彗星是有机物输送源头的说法”。

替代方案就在身边。小行星撞击早期地球的频率远高于彗星，被称为碳质球粒陨石的富碳陨石携带有机物，而氰化氢可以在大气中形成，再以缓慢而稳定的方式降落到裸露的陆地上。火山和热液喷口也提供了其他可能。

关于彗星与生命起源的常见问题

生命的原料是彗星带到地球的吗？

根据这项研究，很可能没有以有用的量带来。在10万段模拟的早期地球历史中，有54%没有出现任何在干燥陆地上留下浓缩氰化氢的彗星撞击，典型的模拟运行中也一次都没有。

氰化氢为什么对生命起源很重要？

它富含能量的三键可以驱动构建更复杂分子的反应。在约10毫摩尔浓度下使用氰化氢的实验室实验，已经生成了脂质、糖类以及RNA和DNA的组成单元。

彗星有没有可能把生命原料送到了火星？

比送到地球更容易：模拟中火星有744次这样的撞击，地球只有87次，因为彗星撞击火星的速度更慢，而且火星稀薄的大气能让彗星通过。第一作者强调，这并不意味着它真的在火星上发生过。

下一步寻找让彗星在行星间弹跳的行星系统

该论文于2026年10月28日发表。Anslow和几位合著者曾在2023年提出，在行星排列紧密的行星系统中，彗星可以通过在行星之间来回弹跳而减速。研究团队建议，未来的望远镜，例如拟议中的Habitable Worlds Observatory，去寻找可能发生这种情况的系统。Osinski希望其他研究者能够重现这一结果，并对碳质球粒陨石进行类似的检验。至于地球本身，探索正重新回到地面。

参考文献：Anslow et al., “Cometary impacts an unlikely pathway towards the origins of life on Earth,” Scientific Reports, 2026. DOI: 10.1038/s41598-026-74214-y

标签: 天文学, Mars, University of Cambridge, 彗星, 氰化氢, 生命起源