15 декабря в рамках проекта «Публичные лекции Полит.ру» в Тургеневской библиотеке Москвы с лекцией на тему «Зарождение жизни на Земле и других планетах» выступил биолог, младший научный сотрудник НИИ физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского МГУ, автор книги «Происхождение жизни. От туманности до клетки» Михаил Никитин.
Рассказывая об истории жизни на Земле, Михаил Никитин отметил, что есть два продолжительных и «скучных» периода, когда долгое время с жизнью на Земле никаких серьезных изменений не происходило. Это архей (от 4,0 до 2,5 млрд. лет назад) и протерозой (от 2,5 до 0,5 млрд. лет). До архея примерно полмиллиарда лет ушло на возникновение Земли и появление жизни, на границе архея и протерозоя произошло появление эукариот и «кислородная катастрофа», а после протерозоя случился «кембрийский взрыв», когда возникло множество форм живых существ, в том числе хордовые, моллюски, членистоногие и иглокожие.
Что предшествовало архею? Долгое время Земля была настолько разогрета, что ее поверхность представляла собой океан расплавленной магмы, покрытый плотным слоем атмосферы с большим содержанием диоксида углерода (значительно больше, чем в современной атмосфере Венеры). Повышению температуры способствовали и столкновения Земли с крупными небесными телами (одно из таких столкновений позволило Земле обзавестись спутником – Луной, подробнее об этом можно прочитать в специальном очерке). Чтобы поверхность Земли остыла хотя бы до 100° C, потребовалось более 150 миллионов лет. Когда это произошло, «океан магмы» стал постепенно затвердевать снаружи, и на Земле смогли возникнуть первые океаны из воды. Так как атмосферное давление было значительно выше, чем сейчас, вода могла оставаться жидкой при более высоких температурах.
Местом зарождения первых форм жизни стали горячие источники: гейзеры и грязевые котлы, которые предоставляли большое количество необходимых для жизни калия и других элементов, а также служили постоянным источником тепла, независимым от погоды. Первые косвенные признаки органической жизни, обнаруженные палеонтологами, имеют возраст около 4,1 миллиарда лет, а надежно опознанные окаменевшие сообщества микроорганизмов – 3,7 миллиарда лет. Все это найдено в геологической формации Иуса в Гренландии (подробнее об этом – в очерке «Древнейшая жизнь»).
Если же мы посмотрим на соседний Марс, то обнаружим, что там аналогичные процессы происходили значительно быстрее. Так как Марс меньше Земли (его масса равна 0,107 земной), остывал он быстрее. По этой же причине он меньше нагревался при бомбардировке метеоритами, так как их скорость при столкновении с поверхностью была ниже, чем в аналогичных случаях на Земле. В итоге остывание поверхности до 100° C на Марсе заняло не более 150 миллиардов лет, а всего 30 миллиардов.
Тут следует упомянуть еще одно событие истории Солнечной системы – «позднюю метеоритную бомбардировку». Сравнивая возраст кратеров на Луне, Марсе и Меркурии, ученые обнаружили, что примерно в одно время, примерно через 650 млн лет после начала образования Солнечной системы, то есть 3,9 миллиарда лет назад, они подверглись довольно интенсивному «обстрелу» космическими телами, размером от 1 до 50 километров. Бомбардировка была и на Земле, но здесь ее следы стерты поздними геологическими процессами.
Объяснить причины «поздней метеоритной бомбардировки» смогли недавно французские астрономы. Главной целью их работы было выяснить, почему общая масса объектов пояса Койпера – расположенных за пределами орбиты Нептуна небольших тел, представляющих собой материал, оставшийся от эпохи формирования планет – значительно ниже ожидаемой. Согласно разработанной ими модели, планеты гиганты: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун – изначально располагались ближе к Солнцу, а за ними шли многочисленные объекты, часть которых сохранилась до наших дней в поясе Койпера. Со временем ближайшие к краю планеты вступали в гравитационное взаимодействие с мелкими космическими объектами, что приводило к изменению орбит и тех, и других. Планеты-гиганты в итоге оказались дальше от Солнца. А ледяные объекты древнего пояса Койпера в зависимости от начальных условий могли быть и вовсе выкинуты за пределы Солнечной системы, или же перейти на очень вытянутую орбиту, став часть облака Оорта, откуда к нам прилетают планеты. Часть их была затянута ближе к Солнцу, к планетам земной группы. Будь в ту эпоху на Земле астрономы, они видели бы на небе десятки ярких комет, которые затмевали бы свет звезд. Наконец, лишь малая доля пояса Койпера сохранилась, на куда большем расстоянии от Солнца, чем раньше.
«Поздняя метеоритная бомбардировка» важна для нас тем, что она могла быть причиной переноса недавно зародившейся жизни с Земли на Марс или же с Марса на Землю. Астрономам хорошо известны «марсианские метеориты», которые были выбиты с поверхности Марса другими метеоритами и, пропутешествовав в космическом пространстве, попали в итоге на Землю. На 2014 год марсианское происхождение было подтверждено для 132 метеоритов. Оно было установлено при помощи сравнения изотопного состава газа, содержащегося в метеоритах в микроскопических количествах, с составом атмосферы Марса.
Метеоритный перенос бактерий между Землей и Марсом в эпоху поздней метеоритной бомбардировки теоретически возможен в обе стороны. Но, как мы помним, условия для возникновения жизни на Марсе сложились раньше, чем на Земле, что повышает вероятность переноса ее с Марса на Землю. Так что есть шанс, что все живое на Земле – потомки древних марсианских бактерий.
О других проблемах, связанных с возникновением и развитием жизни, о которых шла речь в лекции Михаила Никитина, можно будет узнать из видеозаписи и стенограммы его выступления.
