Симфония № 6. Углерод и эволюция почти всего - Роберт Хейзен

Происхождение жизни — пять главных вопросов

Решительный репортер жаждет расследовать пять главных загадок любой истории: кто, что, где, когда и почему. Добавьте к этому списку «как», и вы получите всеобъемлющий перечень сложных вопросов, стоящих перед исследователями происхождения жизни. На эти классические вызовы нам удастся ответить с разной степенью уверенности в своей правоте, хотя ни одна из этих загадок пока не решена полностью.

Кто и почему?{147}

«Кто?» и «почему?» в контексте происхождения жизни — вопросы, более подходящие философам и теологам, чем ученым-практикам. Убедительных, даже категорических мнений великое множество, но наука должна оставаться нейтральной в отношении вопроса «почему?», поскольку он тесно связан с исконным вопросом о смысле и цели жизни. Наука, в отличие от философии и теологии, полагается на независимо воспроизводимые наблюдения, эксперименты и математическую логику — это эпистемология. Но наука, безусловно, дает информацию философии: в конце концов, как мы можем понять смысл и цель Вселенной, не зная основных правил космической игры? Тем не менее ученые не в состоянии рассказать нам, почему космос, со всеми своими разнообразными живыми и неживыми элементами, вообще существует.

«Кто?» — аналогичный вопрос, на который невозможно ответить с помощью какого-либо строго определенного научного метода, он требует объективных, независимо проверяемых результатов. Если мы не получим доказательств, что жизнь на Землю целенаправленно занес инопланетный разум — есть такая любопытная концепция, называемая направленной панспермией, со своей занимательно-умозрительной литературой, — вопрос «кто?» также останется за пределами узкой компетенции науки.

Когда?

У нас намного больше уверенности в ответе на вопрос, когда появилась жизнь, поскольку мы обнаружили два строгих ограничения — что-то вроде книгодержателей. С одной стороны, Луна появилась в результате впечатляющего столкновения Земли и Тейи, от которого оба мира разрушились около 4,5 млрд лет назад, на что указывает изотопный возраст, измеренный по самым старым лунным кристаллам{148}. Даже если какая-либо форма примитивной жизни и появилась до того катастрофического образования Луны, океан магмы, заливший весь земной шар после столкновения с Тейей, уничтожил бы любое живое царство на Земле. Образование Луны привело к повсеместному стерилизующему «обнулению» океанов, атмосферы и жизни.

С другой стороны, окаменелости (несистематические ископаемые остатки из некоторых самых древних земных формаций горных пород в Гренландии) указывают на то, что микробная жизнь уже вовсю существовала около 3,7 млрд лет назад. Эти характерные строматолиты — напоминающие холмики структуры, образованные напластованием микроскопических слоев минералов, отложенных микробами, — говорят нам о том, что клеточная жизнь уже была сильно развита. Отсюда мы должны сделать вывод, что жизнь появилась задолго до этих самых древних окаменелостей.

Когда точно между 4,5 и 3,7 млрд лет назад это произошло — остается неизвестным. Некоторые эксперты утверждают, что Земля была обитаемой, покрытой океанами и окруженной атмосферой уже 4,4 млрд лет назад; быстрое появление жизни говорит в пользу такой ранней даты. Другие специалисты склонны считать, что жизнь зародилась ближе к 3,9 млрд лет назад, через некоторое время после предполагаемого промежутка интенсивного разрушения под градом больших астероидов и комет. Прямые свидетельства тех бомбардирующих земной шар ударов полностью стерлись с быстро восстановившейся коры Земли, но время и интенсивность так называемой Великой бомбардировки[39] запечатлелись на рубцеватой поверхности Луны. Во всяком случае мы можем с уверенностью утверждать, что Земля была миром жизни более 80% своей динамичной истории.

Где?

Вопрос «где?» в контексте происхождения жизни очень интересен, так как здесь речь идет о непознаваемых местах, которые давным-давно стерты с лица нашей планеты. Если, как полагает большинство из нас, жизнь появилась на Земле, а не на каком-то далеком космическом теле и если она появилась быстро (в течение нескольких миллионов лет после катастрофического столкновения, которое уничтожило внешние слои Земли и привело к образованию Луны), тогда в качестве самых вероятных мест появления жизни мы должны рассматривать более холодные полярные регионы Земли.

Горные породы на полюсах, которые, очевидно, затвердели первыми, были наименее подвержены огромным приливным силам, вызванным находящейся поблизости только что образовавшейся Луной. Вращаясь очень быстро, молодая Луна проходила известную нам ныне последовательность лунных фаз за несколько дней. Через несколько тысячелетий после своего образования Луна представляла собой огромный шар в небе, находящийся от Земли на расстоянии менее одной десятой от нынешнего. По непрерывно разрушаемой поверхности земного шара должны были прокатываться тысячеметровые приливы. И только более холодным стабильным полюсам Земли глубокое разрушительное влияние ранней Луны 4,4 млрд лет назад практически не угрожало.

Если мы допустим более свободные временны́е рамки для происхождения жизни, — скажем, несколько сотен миллионов лет после образования нашей планеты, когда она остыла, а Луна отступила на безопасное расстояние, — тогда вопрос о том, где на земном шаре зародилась жизнь, уходит на второй план. Полюса, средние широты, экватор — это не имеет значения, мы никогда не сможем указать точные GPS-координаты.

Но вопрос «где?» усложняется своими интригующими поворотами. Возможно, жизнь зародилась на какой-то другой планете и Земля была засеяна извне. Эта умозрительная, непроверенная идея имеет по крайней мере два различных варианта. Более «научная» версия указывает на ближайшую планету, почти наверняка Марс, где благоприятные для жизни теплые и влажные условия могли существовать за десятки, сотни миллионов лет до того, как Земля стала обитаемой{149}. Если жизнь — это космический императив, который быстро возникает в любом пригодном для обитания мире, тогда микробы на Марсе, скорее всего, возникли первыми. Некоторые из этих отважных микроскопических букашек, надежно угнездившихся в защитном слое камней, могли прокатиться на марсианских метеоритах, выбиваемых в пространство сильными ударами астероидов, которые должны были испещрять поверхность Марса регулярно.

Может показаться парадоксальным, но математические модели больших столкновений указывают на то, что огромные фрагменты поверхности могли улетать в космос без значительных повреждений составляющих их пород и заключенных в них микробных сообществ. После относительно недолгого путешествия до Земли эти микробы-автостопщики, возможно, и стали первыми колонизаторами, родоначальниками всей сегодняшней жизни. Пусть это звучит несколько натянуто, но одна из причин NASA для продолжения исследований Марса — поиск в защищенных под нынешней высохшей красной поверхностью планеты экосистемах микробов, аналогичных земным. Если они будут обнаружены и если окажется, что у этих микробов те же биохимические особенности, что и у жизни на Земле, тогда многие из нас сделают вывод, что Марс всех опередил и мы произошли от марсиан.

На заметку: некоторые ученые говорят о более далеком происхождении жизни. Уже упоминавшийся астрофизик Фред Хойл, ставший