Астроном Карл Саган однажды сказал, что вопрос о природе жизни на Земле и вопрос о том, можно ли найти жизнь за пределами Земли – это две стороны одного и того же вопроса. В случае с панспермией (гипотезой о возможности переноса живых организмов или их зародышей через космическое пространство) оба вопроса имеют лаконичный ответ. Жизнь действительно существует за пределами Земли, и жизнь, какой мы ее знаем на нашей зелено-голубой планете, появилась за пределами нашей атмосферы. Сторонники панспермии предложили несколько небесных объектов в качестве источника жизни на Земле. Среди них Марс, кометы и астероиды, и даже другие звездные системы.
Содержание
Ранние идеи о панспермии
Панспермия – очень старая идея, восходящая, по крайней мере, к древним грекам. В наше время одними из первых сторонников научной гипотезы стали астрономы Фред Хойл и Чандра Викрамасингхе.
Хотя доказательств гипотезы происхождения жизни пока не найдено, в прошлом веке были сделаны открытия, которые делают панспермию более убедительной. Среди этих открытий – интригующие доказательства того, что жизнь когда-то могла существовать на Марсе.
Еще одним доказательством, которое повысило доверие к панспермии, является тот факт, что самые ранние неоспоримые свидетельства существования жизни в геологической летописи появились около 3,8 миллиарда лет назад, недалеко от завершения поздней тяжелой бомбардировки (LHB), периода интенсивной ударной активности в ранней Солнечной системе, когда скорость столкновения между планетарными телами была намного выше, чем сегодня.
Можно даже утверждать, что любая жизнь на Земле, существовавшая до LHB, была уничтожена, а значит, последующая жизнь прибыла к нам из космоса. Конечно, это всего лишь предположение, но оно становится более правдоподобным благодаря временной шкале возникновения жизни на Земле.
Пришла ли жизнь на Землю с Марса?
В 1984 году в районе Аллан Хиллз в Антарктиде был обнаружен метеорит. Его назвали просто ALH84001 и он не вызывал особого интереса в течение следующего десятилетия. Однако в 1994 году геохимический и микроскопический анализ показал, что метеорит был с Марса, и был он очень необычным марсианским метеоритом.
Дело в том, что метеорит содержал сложные органические молекулы, известные как полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), которые часто связаны с деятельностью микроорганизмов. Ученые также обнаружили магнетит, смешанный с сульфидом железа. Но эти два минерала обычно не встречаются вместе в присутствии карбонатов, если только они не образованы жизнью.
Кроме того, исследователи нашли необычные стержнеобразные наноструктуры, которые напоминают некоторые виды бактерий. Эти три находки в метеорите были восприняты некоторыми учеными как вероятное доказательство существования жизни на Красной планете.
Открытия, связанные с ALH84001, заставили многих ученых обратить на него более пристальное внимание. С годами большинство доказательств, которые первоначально казались сенсационными, теперь считаются сомнительными, и в настоящее время предпочтение отдается все-таки небиологическому происхождению.
ПАУ могут легко образовываться в небиологических условиях, когда органические молекулы подвергаются нагреванию, а палочковидные структуры, напоминающие бактерии, вероятно, слишком малы, чтобы быть живыми существами. Магнетит и сульфид железа, с другой стороны, по-прежнему считаются вероятным доказательством присутствия биологических следов в ALH84001. Многие из зерен магнетита примерно такого же размера и формы, как зерна, образуемые бактериями.
Кроме того, в настоящее время неизвестен механизм образования зерен магнетита такого характера в ассоциации с сульфидом железа вне биологических процессов.
На вопрос о том, существует ли жизнь или существовала ли она на Марсе, в конечном итоге придется ответить с помощью миссии по возвращению образцов, которые подготовил марсоход. Она запланирована на начало 2030-х годов. Тем временем продолжают накапливаться доказательства того, что Марс когда-то был более влажной планетой, на которой в геологически далеком прошлом могла существовать жизнь, хотя эти данные далеко не окончательны.
Открытие возможных признаков жизни на Марсе не только повышает вероятность реального существования жизни на Марсе, но и влияет на то, могла ли жизнь с Марса зародиться на Земле.
Существует как минимум два основных вопроса, связанных с возможностью засева Земли жизнью с Марса. Первый – могла ли жизнь пережить космическое путешествие от одной планеты к другой. Второй – есть ли основания полагать, что жизнь с большей вероятностью могла бы зародиться изначально на Марсе, а не на Земле. Ответ на оба вопроса, как ни странно, может быть положительным.
Даже если микробы смогут пережить ударную волну и экстремальные условия космической среды, смогут ли они прожить достаточно долго, чтобы совершить путешествие, ведь путь от Земли до Марса может длиться миллионы лет? Интересно, что споры бактерий, извлеченные из вымерших пчел, попавших в янтарь, и включения рассола в древних кристаллах соли свидетельствуют о том, что споры бактерий могут сохранять жизнеспособность до 250 миллионов лет. Конечно, янтарь или рассольные включения в земных соляных кристаллах – это очень мягкая среда по сравнению с отколовшимся от удара куском Марса, дрейфующего в межпланетном пространстве.
Есть также основания полагать, что жизни проще было сформироваться сначала на Марсе, а не на Земле. Хотя для жизни необходима вода, образование строительных блоков жизни тормозится присутствием воды. В ранней истории Земли, после ее остывания, она, вероятно, была покрыта глобальным океаном без континентов. С другой стороны, Марс в своей ранней истории периодически переживал влажные и сухие периоды.
Недавняя гипотеза происхождения жизни заключается в том, что жизнь сначала сформировалась в бассейнах или неглубоких водоемах, которые регулярно подвергались воздействию солнечного света и периодически высыхали. Это привело бы к постепенному накоплению органических соединений с каждым сухим циклом и к образованию слоев сложной органики, которая могла бы стать ингредиентом для жизни. Тот факт, что Марс в ранний период своей истории, вероятно, не был полностью покрыт океаном и имел чередующиеся влажные и сухие периоды, мог сделать ранний Марс более возможным местом для формирования жизни, чем Земля. В настоящее время нет неоспоримых доказательств этого, но есть основания полагать, что это очень близко к правде. Так что, все мы можем быть марсианами.
Жизнь из комет или астероидов?
Другими популярными объектами для тех, кто интересуется панспермией, являются кометы и астероиды. Чандра Викрамасингхе, астроном и математик из Букингемского университета, утверждает, что жизнь, скорее всего, сформировалась во внутреннем пространстве комет. Кроме того, он утверждает, что триллионы кометных объектов, которые, вероятно, существуют в Солнечной системе, предоставляют гораздо больше возможностей для формирования жизни, чем среда ранней Земли.
В качестве альтернативы, возможно, что комета могла быть заражена жизнью, проходя через верхние слои атмосферы какой-нибудь богатой жизнью планеты. Это могло бы позволить жизни имплантироваться на комету, не сформировавшись на ней. Конечно, это не объясняет, как образовалась эта жизнь, а просто отодвигает проблему еще дальше в прошлое и к другому неизвестному планетарному телу.
С другой стороны, если кометы действительно принесли на Землю живой материал, то они также должны были доставить и воду. Хотя уже давно предполагается, что воду на Землю принесли именно кометы, но изотопные исследования комет в прошлом показали, что их вода имеет иное соотношение дейтерия и водорода, чем вода в океанах Земли.
Ученые тогда сделали вывод, что кометы не являются первичным источником воды на Земле и, скорее всего, не привнесли и другие материалы, включая жизнь. Но более поздние исследования соотношения дейтерия и водорода в кометах показали, что некоторые из них все-таки имеют соотношение, соответствующее соотношению в земных океанах. Поэтому шанс, что кометы все-таки могут быть источником некоторой части земной воды, а значит, жизни и органики, существует.
Другим перспективным местом внеземного происхождения жизни могут быть астероиды. Астероиды – это каменистые тела, которые в основном встречаются между орбитами Марса и Юпитера. Большинство астероидов, вероятно, являются фрагментами протопланетных тел, которые могли быть размером с Весту, около 530 километров в диаметре. Эти первобытные родительские тела современных астероидов были разрушены в результате катастрофических столкновений на заре существования Солнечной системы.
Большая часть того, что мы знаем о составе астероидов, получена в результате изучения метеоритов, большинство из которых происходит из пояса астероидов. Изучение метеоритов показывает, что многие астероидные родительские тела были достаточно большими и имели достаточно радиоактивных изотопов в своих недрах, чтобы пройти через полную дифференциацию или, по крайней мере, метаморфизм. Многие метеориты также показывают признаки водного изменения во внутренних частях их родительских тел, что свидетельствует о том, что они были достаточно нагреты для присутствия жидкой воды.
Кроме того, многие метеориты богаты органикой, включая аминокислоты. Многие родительские тела астероидов и метеоритов могли поддерживать в своих недрах условия, не сильно отличающиеся по химическому составу от среды, в которой, как считается, сформировалась жизнь на Земле и, возможно, на Марсе. Кроме того, изотопный анализ астероидов показывает, что некоторые астероиды имеют соотношение изотопов дейтерия и водорода, сходное с водой на Земле, что делает более вероятным то, что астероиды доставили живой материал на Землю во время ее формирования.
Явные свидетельства водного изменения, включая наличие глины и органики в астероидных метеоритах, делают столкновения с астероидами вероятным источником жизни на Земле с точки зрения гипотезы панспермии. Астероиды могут быть даже более перспективными источниками жизни, чем кометы, многие из которых, возможно, никогда не были достаточно большими, чтобы испытать внутренний нагрев. Большинство комет, посещающих внутреннюю часть Солнечной системы, имеют в поперечнике всего от 1 до 10 километров.
Только не забывайте, что это всего лишь предположения. До сих пор не было найдено никаких явных доказательств того, что жизнь появилась на астероидах или кометах, но недавние открытия в области астероидоведения и изучения комет повышают жизнеспособность гипотезы панспермии.
Жизнь из других звездных систем?
Первоначально ученые очень сомневались, что микробы, живущие в небольших камнях или комках грязи, смогут пережить огромные расстояния между звездами, тем более что межзвездное путешествие длится сотни миллионов или миллиарды лет. Кроме того, считалось маловероятным, что какие-либо объекты из других звездных систем когда-либо подойдут достаточно близко к планете в чужой звездной системе, чтобы столкнуться с ней.
Это мнение изменилось после недавнего открытия двух межзвездных тел, которые прошли через нашу Солнечную систему за последние несколько лет. Первым из них был Оумуамуа, название которого на гавайском языке означает что-то вроде “первый посланец издалека”. Он был обнаружен в 2017 году астрономами с помощью телескопа, управляемого Гавайским университетом.
Второй объект был обнаружен в 2019 году. Помимо того, что второй обнаруженный межзвездный объект получил более типичное кометное имя 2I/Borisov, он и является гораздо более типичным объектом, неотличимым от наших местных комет Солнечной системы по всем параметрам, кроме гиперболической орбиты.
Ученые-планетологи до сих пор спорят о природе Оумуамуа. Объяснения варьируются от столкновения с фрагментом экзо-Плутона до инопланетного искусственного светового паруса, при этом первая гипотеза, естественно, является наиболее предпочтительной в сообществе планетологов.
Что важно в отношении 2I/Борисова и Оумуамуа, так это то, что они являются межзвездными объектами и что они были обнаружены всего в течение двух лет друг после друга. Это позволяет предположить, что межзвездные объекты посещают нас чаще, чем считалось ранее. Такое положение дел заставило ученых более открыто отнестись к возможности того, что жизнь может путешествовать не только между планетами внутри одной звездной системы, но и между разными звездными системами.
Если жизнь не ограничивается одной звездой до тех пор, пока не появится технологический вид, способный совершать межзвездные путешествия, то жизнь на планетах может быть поистине космическим явлением, а не только нашего закоулка. Межзвездное пространство, быть не мертвым, а заполненным жизнью. Конечно, это лишь предположение, и пока не было найдено никаких доказательств того, что это правда, но последние научные открытия вселяют надежду.
Панспермия движется вперед
С тех пор, как панспермия была впервые предложена в качестве научной гипотезы, она вызывала споры и часто ассоциировалась с ненаучными фантазиями, находясь на периферии академической науки. Однако последние открытия, похоже, подняли рейтинг гипотезы панспермии, показав, что в этой идее есть доля истины.
Пока доказательств существования жизни на других планетах у нас нет. Тем не менее, с каждым астробиологическим открытием становится все более вероятным, что вскоре жизнь все-таки будет обнаружена за пределами Земли.
Будет ли эта жизнь полностью отличаться от любой другой жизни, с которой мы сталкивались, или же эта жизнь окажется нашими давно потерянными межпланетными или межзвездными родственниками? Единственный способ узнать это – продолжать исследования.
Читайте также: Сколько раз эволюционировала жизнь на Земле? Исследователи приближаются к ответу