Земля никогда не была колыбелью жизни?

Владимир Коток

Введение: главный парадокс

Земля никогда не была колыбелью жизни?

Это звучит как провокация, но послушайте дальше, потому что данные указывают именно на это. Мы привыкли к красивой истории: планета остыла, в океанах забурлил первичный бульон, молния ударила в правильную лужу – и вот оно, первое живое существо. Романтично, логично и почти наверняка неполно, потому что когда учёные начали считать время, картина стала разваливаться.

Временной парадокс

Земля появилась около 4,5 млрд лет назад. Первые достоверные следы жизни датируются 3,5–3,9 миллиарда лет назад. Казалось бы, несколько сотен миллионов лет – это же огромный срок, но дьявол в деталях.

Первые несколько сотен миллионов лет молодая Земля была настоящим адом. Буквально. Поверхность – сплошной океан магмы. Атмосфера – ядовитый коктейль из вулканических газов. Никакой воды в жидком виде, никаких условий ни для чего живого. А потом началась поздняя тяжёлая бомбардировка – период, когда планету несколько десятков миллионов лет непрерывно молотили астероиды и кометы. Каждый удар – взрыв мощнее всего ядерного арсенала человечества. Океаны испарялись, кора оплавлялась.

И вот именно тогда, сразу после этого ада, буквально в мгновение ока по геологическим меркам, появляются первые следы жизни – уже достаточно сложной, уже умеющей делать всё, что делает жизнь: потреблять, размножаться, эволюционировать. Как? Как это вообще возможно?

Панспермия: гипотеза, которая обретает вес

Один из ответов, который наука рассматривает совершенно серьёзно, звучит так: «А может, жизнь и не зарождалась здесь? Может, она прилетела в камне, в пыли, в замороженных молекулах, несущихся сквозь пространство?» Эта идея называется панспермия. И сегодня она не просто философская провокация. За ней стоят метеориты с 14 000 органических соединений, астероиды с нетронутыми аминокислотами, бактерии, которые выжили в открытом космосе, и учёные (включая нобелевских лауреатов), которые считают эту версию вполне реальной.

Мы разберём её до основания: от древнегреческих философов до самых свежих данных японских космических зондов. Мы поговорим о том, что наука знает наверняка, что предполагает и где заканчиваются факты и начинаются очень увлекательные догадки.

*Если вы хотите получать такой контент регулярно, подпишитесь на канал и поставьте лайк прямо сейчас. Это занимает 3 секунды, но помогает каналу расти и выходить на новых людей. А ещё в описании есть ссылка на Telegram-канал «Научный коллектив». Там собирается аудитория людей, которым интересна настоящая наука без упрощений. Присоединяйтесь, там всегда есть что обсудить. А мы начинаем.*

Неудобный вопрос: где взять время?

Неудобный вопрос

И начнём с самого неудобного вопроса, который учёные предпочитают не задавать вслух. Когда у биохимика спрашивают, сколько времени нужно для того, чтобы из набора неорганических молекул получилась живая клетка, он, как правило, отвечает уклончиво, потому что честный ответ очень неудобен.

Земля образовалась около 4,5 млрд лет назад. Это хорошо известная цифра, подтверждённая десятками независимых методов датирования. Но вот что происходило дальше – история гораздо более тёмная. Первые несколько сотен миллионов лет существования нашей планеты – это то, что геологи называют гадейским эоном. Название говорящее: от греческого «Гадес» – подземное царство мёртвых.

Земля в те времена не имела ничего общего с тем, что мы видим сейчас. Поверхность представляла собой непрерывный магматический океан. Не лаву в кратере вулкана, а буквально планету, полностью покрытую жидкой горящей породой. Температура поверхности – несколько тысяч градусов. Атмосфера – плотная, удушливая смесь углекислого газа, метана, сероводорода и водяного пара под давлением, от которого расплескался бы любой современный барометр. Жидкой воды не было вообще, а значит, не было и того самого первичного бульона, в котором по классической теории должны были вариться первые молекулы жизни.

Гадейский эон и поздняя тяжёлая бомбардировка

Постепенно планета остывала. Появились первые признаки воды. Об этом говорят цирконы – самые древние минералы, найденные на Земле, возраст которых достигает 4 млрд лет. Для образования цирконов нужна вода. Значит, около 4 млрд лет назад на нашей планете уже что-то плескалось.

Но тут начинается вторая беда. Примерно 4 млрд лет назад, а по некоторым оценкам немного позже – от 3,9 до 3,8 млрд лет назад – случилось то, что учёные называют поздней тяжёлой бомбардировкой. Газовые гиганты нашей системы, Юпитер и Сатурн, сменили орбиты. Это потянуло за собой орбиты сотен тысяч малых тел, разбросанных по поясам астероидов. Как будто кто-то дёрнул нитку вязаного свитера, и петли поехали одна за другой. Огромное количество астероидов и комет полетело во внутренние районы Солнечной системы, и всё это обрушилось на Землю.

Лунные кратеры – свидетели той эпохи. На поверхности Луны нет выветривания, нет тектоники, и потому там всё сохранилось. Все те огромные лунные моря, которые видны невооружённым глазом как тёмные пятна – это не настоящие моря. Это застывшая лава, выдавленная из недр миллиардами ударов той самой бомбардировки. Астронавты программы «Аполлон» привезли оттуда камни, и датировка показала: большинство ударов произошло в один относительно короткий промежуток – примерно 3,9 млрд лет назад.

На Земле та же история, но следы почти стёрты – геологически активная планета переварила большинство шрамов за прошедшие миллиарды лет.

Жизнь появляется слишком быстро

Что происходило с Землёй во время этой бомбардировки? Каждый достаточно крупный удар испарял часть океана. Большой удар испарял весь океан. Поверхность планеты снова разогревалась до температур, несовместимых с жизнью. Потом остывала, потом прилетало что-то ещё.

И вот здесь главный парадокс, который заставляет геологов и биологов чесать затылок. Самые древние достоверные следы жизни на Земле датируются примерно 3,7–3,8 млрд лет назад. Есть спорные находки ещё более древние – до 3,4 с небольшим миллиарда лет назад. Но даже если взять самую консервативную оценку, жизнь появилась буквально сразу после окончания бомбардировки. Ещё не остыло, ещё не осели пыль и пар от последних ударов, а уже жизнь. Причём не просто какая-то примитивная химия на границе живого и неживого. Нет. Микроорганизмы с чётко выраженным метаболизмом. Существа, которые умеют превращать неорганические вещества в органические, которые умеют копировать свой генетический код, которые уже достаточно сложны, чтобы оставить след в горных породах.

Вот где возникает реальная проблема со временем. Давайте представим это в масштабе. Возьмём стандартную кухонную плиту с четырьмя конфорками. Представим, что одна конфорка – это вся история Земли. Первые несколько минут горения – планета в магматическом аду. Никакой химии. Потом плита чуть охладилась, появилась вода, но тут кто-то начал брызгать на неё холодной водой снова и снова, нагревая до критических температур. И вот только перестали брызгать – а жизнь уже тут. Ни через час, не через 20 минут – сразу. По геологическим меркам – почти мгновенно.

Учёные рассчитали, сколько реально длилось то самое окно – период между концом бомбардировки и первыми следами жизни. Получается несколько десятков миллионов лет. Это звучит много, но для биохимической эволюции это ничто. Самопроизвольное возникновение даже простейшей самовоспроизводящейся молекулы требует колоссального количества случайных переборов, химических экспериментов, проб и ошибок. Учёные спорят о вероятностях, но большинство сходится в одном: несколько десятков миллионов лет – это очень мало.

Тут-то и появляется первая причина, по которой серьёзные люди начали всерьёз обсуждать панспермию. Не потому, что это красиво звучит, а потому что временной парадокс требует объяснения. И одно из объяснений: жизнь не начинала с нуля. Она уже была где-то в готовом виде – или хотя бы её строительные блоки были уже готовы и доставлены.

История идеи: от Анаксагора до Аррениуса

Что такое панспермия? Исторический экскурс

Но прежде чем перейти к доказательствам, давайте разберёмся, что вообще такое панспермия и откуда она взялась. Потому что это идея куда старше, чем большинство думает, и куда серьёзнее, чем кажется при первом знакомстве.

Само слово «панспермия» происходит от греческих «пан» (всё) и «сперма» (семя) – «семена повсюду». Идея о том, что жизнь не возникла в каком-то конкретном месте, а рассеяна по Вселенной изначально. Первым, кто произнёс это слово в научном контексте, был Анаксагор, древнегреческий философ, живший в V веке до нашей эры. Он говорил о гомеомериях – бесконечно малых семенах всего сущего, рассеянных по Вселенной и дающих начало любым объектам, в том числе живым. В этом была не столько наука, сколько натурфилософия.

Но зерно идеи было брошено, и оно пролежало почти два тысячелетия, прежде чем прорасти. В средневековье и в эпоху Возрождения о панспермии не говорили – вопрос о происхождении жизни решался проще: Бог создал. Но в XVII–XVIII веках, когда наука начала всерьёз теснить богословие в вопросах мироздания, философы и натуралисты снова начали задумываться о том, откуда берётся живое.

Готфрид Лейбниц, математик, философ, один из умнейших людей своей эпохи, рассматривал идею о том, что семена жизни могут существовать независимо от конкретной планеты, но до научного оформления идеи было ещё далеко.

XIX век: рождение научной панспермии

Настоящий разговор начался в XIX веке, и начался он от противного. В 1859 году Чарльз Дарвин опубликовал «Происхождение видов». Книга перевернула представление о биологии, но сам Дарвин намеренно обошёл стороной вопрос о том, как именно зародилась жизнь. Он понимал, что его теория и так взрывает все устои, и добавлять ещё один фронт было бы безумием. Но именно этот вопрос – как появилось первое живое существо – встал перед наукой со всей остротой.

И в 1865 году, всего через шесть лет после Дарвина, немецкий учёный Герман Эбергард Рихтер предложил: «А что, если первые микроорганизмы не возникли на Земле, а были занесены сюда из космоса на метеоритах?» Это была первая научно оформленная версия панспермии.

Идею подхватили. Лорд Кельвин, один из величайших физиков своего времени, человек, которому мы обязаны абсолютной шкалой температур, в 1871 году заявил публично: «Вполне вероятно, что по космосу движется бесчисленное множество метеоритов, несущих семена жизни». Герман Гельмгольц, ещё один научный колосс эпохи, поддержал эту идею. Оба считали: раз жизнь на Земле такова, какова она есть, и раз мы не можем объяснить её самозарождение, может, она просто пришла извне.

Радиационная панспермия Аррениуса и её крах

Но самую дерзкую форму панспермия обрела в начале XX века, когда за неё взялся Сванте Аррениус, шведский физико-химик, нобелевский лауреат, человек блестящего ума и совершенно бесстрашного характера.

Аррениус изучал световое давление – явление, которое его коллега, русский физик Пётр Лебедев, незадолго до того экспериментально подтвердил. Световое давление означает, что поток фотонов способен физически толкать маленькие частицы. Лебедев даже показал, что оно действует на споры растений. И тут Аррениус сделал умозаключение, которое потрясло современников: «А что, если бактериальные споры достаточно малы, чтобы давление света могло выталкивать их с поверхности планеты?»

В теории, с Земли или с любой другой обитаемой планеты микроскопические споры могут подниматься в верхние слои атмосферы, откуда световое давление звезды буквально выдувает их в открытый космос. А дальше они дрейфуют, подгоняемые светом от одной звёздной системы к другой, и в конце концов оседают на планете с подходящими условиями. Эту концепцию назвали радиационной панспермией.

Поначалу она казалась элегантной, но у неё обнаружился убийственный изъян. Космос – это не просто пустота и холод, это ещё и радиация, причём серьёзная. Жёсткое ультрафиолетовое излучение звёзд, галактические космические лучи, высокоэнергетические частицы, несущиеся со скоростью, близкой к световой. Незащищённая спора в открытом космосе за несколько часов получила бы дозу радиации, которая уничтожает любую биологическую молекулу, за дни разрушилась бы полностью. А путешествие между звёздными системами занимает не дни и не годы – миллионы лет.

Критики указали на это, и идея радиационной панспермии в том виде, в каком её описал Аррениус, потерпела поражение. В середине XX века панспермия снова была отодвинута на задворки науки.

Воскрешение идеи: камень как защита

Казалось, история закончена, но произошло кое-что интересное. Учёные начали изучать, что именно может защитить споры от радиации. И оказалось, что природа нашла ответ на этот вопрос ещё миллиарды лет назад. Ответ называется камень. Споры внутри метеорита, защищённые слоями горной породы, могут пережить куда больше, чем думали. Кроме того, обнаружились организмы, чья устойчивость к радиации превосходила все ожидания. А метеориты стали привозить на Землю всё более удивительные вещи – органические молекулы, которые не могли образоваться здесь.

Панспермия воскресла не в форме Аррениуса, но в новой, более обоснованной версии. И именно эту версию мы будем разбирать дальше.

Космическая органика: от Мурчисона до Рюгу

Гравитационный хулиган Юпитер и бомбардировка

Чтобы понять, почему учёные начали всерьёз пересматривать панспермию в конце XX века, нужно сначала разобраться, что именно происходило с нашей Солнечной системой около 4 млрд лет назад. Потому что именно тогда случилось нечто такое, что одновременно и уничтожало жизнь, и, возможно, доставляло её.

Молодая Солнечная система напоминала очень беспокойную семью. Планеты ещё не нашли своих мест. Юпитер – самый массивный из газовых гигантов, настоящий гравитационный хулиган нашей системы – двигался по орбите, которая была не такой, как сейчас. По некоторым моделям, Юпитер и Сатурн прошли через резонанс орбит – момент, когда периоды их обращения вокруг Солнца вошли в целочисленное соотношение. Это как гравитационный насос: начал раскачивать орбиты малых тел – астероидов и комет, скопившихся в поясах на краях системы.

Представьте миллионы камней, которые до этого спокойно вращались по устойчивым орбитам. И вдруг гравитационный толчок меняет их траектории, и они начинают лететь туда, куда не летели раньше – во внутреннюю часть системы, к Земле, Марсу, Венере, Меркурию. Началась поздняя тяжёлая бомбардировка.

Луна как архив катастрофы

Мы знаем об этом в первую очередь благодаря Луне. Это удача, потому что на самой Земле следов той эпохи почти не осталось. Геологически активная планета давно перемолола и переплавила большинство свидетельств. Но Луна – другое дело. Без атмосферы, без тектоники, без эрозии лунная поверхность хранит всё, что с ней случалось, и она показывает нам следы катастрофы.

Астронавты программы «Аполлон» привезли сотни килограммов лунных пород. Когда их начали датировать, выяснилась поразительная вещь. Огромное количество образцов, собранных в совершенно разных частях Луны, показало один и тот же возраст ударного оплавления – около 3,9 млрд лет. Это означало, что интенсивная бомбардировка происходила в относительно короткий промежуток, а не растянулась равномерно, как будто кто-то специально открыл шлюз и выпустил миллионы снарядов.

Что это означало для Земли? Если на Луну сыпалось столько, что до сих пор видны рубцы, то на Земле, которая в несколько раз больше и имеет более мощную гравитацию, всё было несравнимо хуже. Каждый час прилетало что-то. Большие столкновения испаряли часть океана. Очень большие – весь океан целиком. Кора разогревалась до критических температур. Любая жизнь, существовавшая на поверхности, была бы уничтожена.

Два варианта: выжить или прилететь

И вот тут начинается та самая загадка, которую мы упомянули в самом начале. Самые древние биологические следы на Земле – это образцы из Западной Австралии, из района Пилбара, слоистые структуры, оставленные микробами. Химические сигнатуры, характерные для биологических процессов. Возраст – 3,5 млрд лет. Есть более спорные свидетельства, которые указывают на 3,8–3,9 млрд лет. Некоторые исследователи заявляли даже о следах биологической активности в древних кристаллах возрастом около 4 млрд лет.

Конец бомбардировки – и почти сразу же жизнь. Это требует объяснения. Учёные предлагают два варианта того, как это могло произойти.

Первый вариант – жизнь выжила. Да, поверхность Земли периодически стерилизовалась, но планета – это не просто поверхность, это ещё и километры глубины. Даже при самом страшном ударе тепловая волна уходила в глубину на ограниченное расстояние. В гидротермальных источниках, горячих трещинах на морском дне, где вода под давлением не испаряется, температурные условия оставались относительно стабильными. Возможно, первая жизнь укрылась именно там, переждала катастрофу, а потом вышла обратно.

Второй вариант – жизнь принесли сами метеориты. И это уже прямо указывает на панспермию. Подумайте об этом. Мы говорим о периоде, когда на Землю падало колоссальное количество космического вещества. Часть этого вещества прилетала с других планет нашей системы, отколовшись в результате предыдущих ударов. Часть – из пояса астероидов, часть – из пояса Койпера, с самых краёв системы, где хранятся законсервированные материалы эпохи её формирования.

И все эти тела несли с собой вещество. Вещество, которое никогда не проходило через высокую температуру. Вещество, сформировавшееся в холодном космосе, где химические реакции могут идти миллионами лет. Что, если часть этого вещества была органической? Что, если часть его была уже готовыми строительными блоками жизни? Или что, если… это вопрос гораздо более радикальный – часть прилетевших камней несла уже живые организмы?

Мурчисонский метеорит: органика из космоса

Чтобы ответить на эти вопросы, наука нуждалась в доказательствах. И первое по-настоящему убедительное доказательство того, что космос несёт органику, упало с неба само. Буквально. В 1969 году, том самом, когда Нил Армстронг делал первый шаг по Луне, в Австралии случилось ещё одно событие, которое тогда не попало на первые полосы газет, но в долгосрочной перспективе оказалось не менее важным.

28 сентября небольшой городок Мурчисон в штате Виктория услышал грохот и увидел в небе огненный след. Метеорит распался на несколько фрагментов и рассыпался по окрестностям. Местные жители собрали обломки общим весом около 108 кг. Один из кусков разбил крышу здания прямо в центре города.

На вид – ничего особенного. Тёмный пористый камень, углистый хондрит, тип метеоритов, богатых углеродом. Таких находили и раньше. Но в этот раз что-то было не так. Местные жители сообщили о странном запахе, похожем на метанол, на какую-то химию. Это насторожило учёных.

Метеорит оказался свежим, то есть только что упавшим, не пролежавшим годами в почве и не загрязнённым земными микробами. Его сразу передали в лабораторию, и то, что учёные нашли внутри, перевернуло представление о химии космоса.

В камне оказалось более 14 000 различных органических соединений – число, сопоставимое с разнообразием органики в современной земной почве. Аминокислоты – те самые молекулы, из которых строятся белки и в конечном счёте всё живое. Причём больше 70 разных видов аминокислот, из которых только 20 используются земными организмами. Остальные 50 с лишним вообще не встречаются в земной биологии. Это было первым важным аргументом против версии о загрязнении: если бы органика попала в метеорит с Земли, там нашли бы именно земные аминокислоты. А здесь был целый набор совершенно других соединений.

Изотопный анализ: внеземная подпись

Но учёные пошли дальше. Они провели изотопный анализ. Разные изотопы одного и того же химического элемента встречаются в разных пропорциях в разных частях Вселенной, в зависимости от того, где и как образовалось вещество. Земные молекулы имеют земную изотопную подпись – пропорции углерода, водорода, азота, характерные для нашей планеты. Молекулы внеземного происхождения имеют совершенно иные пропорции.

Анализ показал: аминокислоты в мурчисонском метеорите обогащены тяжёлым изотопом углерода в количествах, нехарактерных для Земли. Это внеземная химия. Это вещество сформировалось не здесь.

Но главный удар по скептикам нанесло другое открытие. В метеорите нашли нуклеиновые основания – буквы генетического алфавита, строительные блоки ДНК и РНК: аденин, гуанин, цитозин, тимин, урацил. Все пять. Причём если аденин, гуанин и урацил в метеоритах находили и раньше, то цитозин и тимин долго не удавалось обнаружить – они разрушались при старых методах анализа. Только в 2022 году, применив новый метод холодного исследования, учёные обнаружили все пять оснований сразу.

Также в метеорите нашли сахара (в том числе рибозу, входящую в состав РНК), короткие пептиды (фрагменты белков), полициклические ароматические углеводороды – сложные органические соединения, из которых при определённых условиях могут образовываться биологически важные молекулы.

Чтобы оценить масштаб находки, представьте, что вы нашли не готовый дом, а целый склад стройматериалов: кирпичи, балки, цемент, стёкла, трубы – всё необходимое, чтобы построить здание. Но дома нет, есть только всё нужное для его создания. Именно это и нашли в мурчисонском метеорите. Не жизнь, но всё, из чего жизнь строится.

Возраст старше Солнца

И теперь самое интересное. Откуда всё это взялось в камне? Возраст мурчисонского метеорита по различным оценкам составляет около 4,6 млрд лет. Он старше Солнца, старше планет. Он сформировался из межзвёздной пыли ещё до того, как наша звезда загорелась. В 2020 году в нём были найдены досолнечные зёрна – частицы, которые буквально старше нашей Солнечной системы. Они прилетели сюда из других звёздных систем вместе с облаком газа и пыли, из которого потом сформировалось Солнце.

Это значит, что органические молекулы в мурчисонском метеорите путешествовали в космосе миллиарды лет ещё до того, как упали на Землю. И часть из них, возможно, возникла в межзвёздном пространстве, в холодном тёмном облаке газа, где химические реакции на поверхности ледяных пылинок могут медленно производить всё более сложные молекулы.

Это открытие изменило парадигму. До Мурчисона господствовала точка зрения, что органическая химия – это земная специализация, что жизнь уникальна именно потому, что только Земля умеет создавать такие молекулы. После Мурчисона стало ясно: органика в космосе – это норма, не исключение, не редкость. Космос буквально наполнен строительными блоками жизни.

И именно тогда панспермия перестала быть философским упражнением и стала научной гипотезой с реальной доказательной базой. Появилось понятие молекулярной панспермии (или «мягкой панспермии») – более осторожной версии гипотезы. Не живые организмы летят через космос, а органические молекулы. Эти молекулы достигают поверхности планеты и становятся отправной точкой для химической эволюции, которая уже здесь, на месте, приводит к появлению жизни. Жизнь зарождается на Земле, но не с нуля, а используя готовые запчасти, доставленные из космоса. Это элегантная версия, которая решает часть проблемы со временем: не надо изобретать аминокислоты и нуклеотиды здесь, они уже готовы и доставлены. Остаётся только собрать их в нужном порядке.

Миссия «Хаябуса-2»: образцы без загрязнения

Но Мурчисон был лишь первым шагом. У него оставался один серьёзный недостаток, который скептики не упускали из виду. Метеорит упал на Землю, пролежал в почве, прошёл через атмосферу. Как можно быть абсолютно уверенным, что органика – не земное загрязнение? Изотопный анализ давал сильные аргументы в пользу внеземного происхождения, но стопроцентной уверенности не было. До тех пор, пока человечество не отправило зонд к астероиду и не привезло образцы напрямую, не позволив им коснуться земной атмосферы.

Японское космическое агентство придумало элегантное решение этой проблемы. Если метеорит, упавший на Землю, всегда под подозрением – не надо ждать, пока он упадёт. Надо самим слетать к источнику и взять образцы прямо там.

Зонд «Хаябуса-2» отправился к астероиду Рюгу в 2014 году. Рюгу – углистый астероид диаметром около километра, вращающийся между орбитами Земли и Марса. По составу – ровесник и родственник Мурчисонского метеорита. Тот же класс углистых хондритов, тот же тип первичного космического вещества, но с одним принципиальным отличием: Рюгу никогда не падал на Землю, никогда не касался атмосферы, никогда не лежал в почве рядом с земными бактериями.

«Хаябуса-2» добралась до астероида в 2018 году. Следующие полтора года зонд не просто летел рядом, он работал: спускался к поверхности, выстреливал металлический снаряд в грунт, чтобы поднять материал, создавал искусственный кратер, чтобы добраться до вещества из-под верхнего слоя, нетронутого солнечным ветром. Собирал всё это в герметичные капсулы.

В декабре 2020 года капсулы вошли в атмосферу Земли и приземлились в австралийской пустыне. Внутри было около 5 граммов вещества с Рюгу. 5 граммов – это меньше чайной ложки. Но что это были за 5 граммов!

Анализ занял несколько лет. Результаты выходили порциями в разных научных журналах, и каждая следующая публикация добавляла что-то новое. К 2022–2023 году общая картина стала ясной.

В образцах с Рюгу нашли больше двадцати аминокислот. Причём среди них как те, что используются земными организмами, так и те, что в земной биологии не встречаются. Совсем как в Мурчисонском метеорите, но теперь без единого сомнения в чистоте образцов. Никакого земного загрязнения, никакого скептического возражения «а вдруг это земные микробы». Это была органика ранней Солнечной системы в абсолютно нетронутом виде.

Нашли урацил – одно из нуклеотидных оснований, входящих в состав РНК. Молекула, которая является буквально частью генетического кода живых организмов, найдена в нетронутом материале астероида, который существовал задолго до появления жизни на Земле.

Нашли никотиновую кислоту – это витамин B3, вещество, без которого не обходится ни один живой организм на Земле. Он участвует в сотнях метаболических реакций. И вот оказывается, что он формируется в космосе без всякой биологии.

Астероид Бенну: ещё одно подтверждение

Параллельно в 2023 году вышли результаты анализа образцов с астероида Бенну. Их привёз американский зонд «Осирис-Рекс». Там нашли 14 из двадцати аминокислот, которые использует земная жизнь, и все пять нуклеотидных оснований ДНК и РНК: аденин, гуанин, цитозин, тимин и урацил. Причём некоторые из этих молекул образовались ещё в межзвёздных льдах до того, как сформировалось Солнце.

Это означает вот что. Органические строительные блоки жизни – не земная специализация и не редкость. Они производятся в космосе по стандартным химическим процессам. Они присутствуют в первичном веществе Солнечной системы. Они путешествовали в составе астероидов ещё до того, как Земля вообще существовала. Молодая Земля была буквально засыпана этими молекулами. Каждый метеорит, упавший в первичный океан, привносил новую порцию готовых аминокислот, готовых нуклеотидных оснований, готовых витаминов.

Но вот чего это не доказывает, и здесь надо быть честными: находки с Рюгу и Бенну подтверждают молекулярную панспермию (космос доставлял химические заготовки). Они не доказывают, что живые организмы путешествуют между планетами. Между строительными блоками и готовым домом – пропасть. Аминокислоты и нуклеотиды существуют в космосе. Но живая клетка – это не просто набор этих молекул. Это точно собранная самовоспроизводящаяся система невероятной сложности. Прыжок от молекул к первой клетке – отдельная проблема, которую панспермия не решает, а только отодвигает. Если жизнь зародилась не здесь, а где-то ещё, её всё равно нужно было как-то собрать из тех же молекул, только в другом месте.

Тем не менее, прогресс очевиден. Ещё 50 лет назад само присутствие сложной органики в космосе было под вопросом. Сегодня это установленный факт. Вопрос сместился: не «есть ли в космосе органика?», а «как именно она оказалась на Земле и что с ней произошло дальше?».

Марсианский метеорит ALH 84001: сенсация и разочарование

Метеорит ALH 84001: ложная тревога с Марса

И пока одни учёные разбирались с астероидами и нуклеотидами, другие всматривались в кусок камня из антарктических льдов и думали, что держат в руках доказательства чего-то куда более грандиозного.

В 1984 году геолог Роберта Скор шла по бесконечному льду Антарктиды в районе гор Алан-Хилс и заметила что-то тёмное на белом. Камень, небольшой, чуть больше баскетбольного мяча. Она подняла его и запаковала для анализа. Так был найден образец, который позже получил обозначение ALH 84001.

12 лет этот камень пролежал в архиве – один из тысяч образцов, собранных в Антарктиде. Антарктический лёд – это своеобразная ловушка для метеоритов: упав, они вмерзают в лёд и медленно дрейфуют к берегам, где выходят на поверхность. Находить их там не труднее, чем ягоды после снегопада.

Но в 1994 году один из исследователей NASA обнаружил нечто необычное в составе газовых пузырьков внутри камня. Пропорции газов (углекислый газ, азот, аргон) совпадали не с земной атмосферой и не с составом других метеоритов. Они совпадали с марсианской атмосферой, измеренной зондом «Викинг» в 1976 году. Камень был с Марса, и ему было около 4 млрд лет.

Логика произошедшего такова. Давным-давно крупный астероид врезался в поверхность Марса. Удар выбросил куски марсианской породы на орбиту с достаточной скоростью, чтобы вырваться из гравитационного поля планеты. Несколько миллионов лет камень блуждал в пространстве, потом оказался на пути Земли, вошёл в атмосферу, упал в Антарктиде и пролежал там 13 000 лет до встречи с геологом Скор.

Четыре аргумента в пользу жизни

Когда NASA начала детально изучать ALH 84001, обнаружилось несколько интересных вещей:

1. Внутри камня были карбонатные глобулы – округлые минеральные образования, которые на Земле часто связаны с деятельностью микроорганизмов.

2. Была найдена органика – полициклические ароматические углеводороды, которые на Земле нередко являются продуктами разложения живых существ.

3. Были обнаружены кристаллики магнетита – магнитного минерала, который на Земле производят некоторые бактерии.

4. И, наконец, под электронным микроскопом – структуры, которые выглядели как окаменевшие нанобактерии: крошечные овальные и палочкообразные объекты, похожие на микрофоссилии.

27 июля 1996 года журнал Science опубликовал статью группы учёных под руководством Дэвида Маккея. Вывод был осторожным, но сенсационным: «Мы утверждаем, что совокупность представленных данных является свидетельством ранней марсианской жизни».

Президент Клинтон выступил с заявлением на лужайке перед Белым домом. Обложки всех мировых журналов, первые полосы газет. Телефонные линии NASA были заблокированы. Человечество ошалело от возможности, что мы не одни.

Годы сомнений и опровержений

А потом начались годы сомнений. Каждый из четырёх аргументов группы Маккея методично разобрали по косточкам.

- Карбонатные глобулы могли образоваться абиотически, без участия жизни, при химических реакциях с водой.

- Магнетит – часть кристаллов имела морфологию, характерную для биологического происхождения, но другие исследователи нашли неорганические объяснения.

- Полициклические ароматические углеводороды могли быть земным загрязнением, просочившимся за 13 000 лет пребывания в антарктическом льду.

- Нанобактерии оказались слишком маленькими – такой объём не вмещает минимальный биологический механизм.

Споры тянулись больше 20 лет. Ни сторона «за», ни сторона «против» не могла нанести нокаутирующего удара.

Развязка пришла в 2022 году из неожиданного направления. Группа исследователей под руководством Эндрю Стила из Института Карнеги применила новейшие методы анализа и установила: органика в ALH 84001 образовалась в результате двух хорошо известных геохимических процессов – серпентинизации и карбонизации. Это реакция между водой, углекислым газом и горными породами. Они не требуют жизни. Они происходят повсюду во Вселенной, где есть вода и подходящие минералы. Органика марсианская, настоящая, но биологической она не является.

Маккей, скончавшийся в 2013 году, не увидел этого финала. Его правда оказалась неполной.

Что мы выиграли от этой истории

Провал? Разочарование? Да, если смотреть на заголовки 1996 года. Но если смотреть шире, история ALH 84001 открыла куда больше, чем закрыла.

Во-первых, марсианская органика существует. Это теперь установленный факт. Марс производит органические молекулы без всякой жизни (или производил). Марсоход «Кьюриосити» позже подтвердил наличие органики в марсианских породах напрямую. Это означает, что химическая база для жизни на Марсе была.

Во-вторых, Марс 4 млрд лет назад был совершенно другой планетой: с реками, с озёрами, возможно, с целыми морями. Это уже не гипотеза, это читается в марсианском рельефе: высохшие русла рек протяжённостью сотни километров, минералы, образующиеся только в присутствии воды, отложения слоёв, характерных для озёрного дна.

В-третьих, если жизнь на раннем Марсе была (и мы пока не знаем этого наверняка), она могла попасть на Землю. Именно тогда, во время поздней тяжёлой бомбардировки, когда Марс и Земля активно обменивались метеоритами, – не просто органикой, а живыми организмами или их спорами.

Это переворачивает вопрос с ног на голову: «Мы ищем жизнь на Марсе. Но что, если жизнь на Земле и есть жизнь с Марса?»

Экспериментальная проверка: жизнь против космоса

Живучесть жизни: эксперименты в космосе

Вопрос остаётся открытым, и чтобы ответить на него, нужно сначала понять, способны ли вообще живые организмы пережить такое путешествие. Это потребовало экспериментов, и результаты этих экспериментов оказались куда неожиданнее, чем предполагали скептики.

Прежде чем говорить о том, может ли жизнь путешествовать через космос, нужно разобраться с одним фундаментальным вопросом: что такое жизнь в экстремальных условиях и насколько далеко может зайти её стойкость? Потому что, когда учёные начали систематически это проверять, выяснилось: жизнь прочнее, чем кто-либо ожидал.

Тихоходки – звёзды астробиологии

Начнём с существа, которое стало настоящей звездой астробиологии. Не потому, что оно большое или сложное, а потому что оно практически неуничтожимо. Тихоходки – микроскопические животные размером меньше миллиметра, восемь ног, сморщенное тельце, никакой внешней привлекательности. Но за этой неприметностью скрывается биологическая инженерия, которой позавидовал бы любой конструктор.

Когда условия становятся невыносимыми, тихоходка входит в состояние криптобиоза – буквально «скрытой жизни». Она сворачивается в шарик, теряет почти всю воду из тела, замедляет метаболизм до ничтожных значений и становится похожей на мёртвую пылинку. В таком состоянии она может находиться десятилетиями и переносить то, что убивает практически всё остальное.

В 2007 году российский спутник «Фотон-М3» вывел на орбиту контейнеры с тихоходками. Контейнеры были закреплены снаружи спутника. Никакой защиты, никакого скафандра – просто открытый космос. 10 суток там: вакуум, температурные перепады от –100 до +120 °C в зависимости от освещённости, жёсткое ультрафиолетовое излучение и космические лучи без малейшей защиты атмосферы.

Когда спутник вернулся и контейнеры открыли, тихоходки были живы. Часть из них не просто выжила, но дала потомство – нормальное, здоровое потомство. Это был первый прямой экспериментальный результат: многоклеточный организм способен пережить открытый космос.

Бактерия-консерва

Но тихоходки – это сравнительно крупные и сложные существа. Для панспермии интереснее, что умеют микробы. Бактерия Deinococcus radiodurans получила прозвище «Консерва» от микробиологов за совершенно неприличную живучесть.

Обычная бактерия гибнет от дозы радиации в несколько десятков грей. Человек погибает примерно от 5–8 грей. А Deinococcus radiodurans выдерживает более 5000 грей – это в несколько сотен раз больше смертельной дозы для человека. Даже при таких дозах она не умирает сразу, а запускает механизм ремонта ДНК, буквально собирая разорванные цепочки обратно, как живая молекулярная мастерская.

Почему она такая – загадка, которая сама по себе интересна. Радиация в природных условиях не бывает настолько интенсивной. Скорее всего, это устойчивость – побочный эффект адаптации к обезвоживанию. Те же механизмы, которые защищают ДНК при высыхании, оказались эффективны против радиации.

В одном из экспериментов Deinococcus radiodurans подвергали давлению в 3 гигапаскаля – это примерно 30 000 атмосфер. Такое давление имитирует условия удара астероида, выбрасывающего породу с поверхности планеты. При таком давлении 60% клеток выжили. Причём не просто выжили, они активировали гены ремонта ДНК и восстановились.

Эксперименты на МКС

Отдельный эксперимент проводился прямо на борту Международной космической станции. Споры Bacillus subtilis разместили на внешней поверхности станции. 283 дня – девять с лишним месяцев – они провели в условиях открытого космоса. Потом их забрали и попытались прорастить. 86% проросли нормально. 9 месяцев в открытом космосе и 86% выживаемости. Это уже не курьёз. Это системная закономерность.

Японские учёные в рамках проекта «Танпо» исследовали выживаемость бактериальных колоний на МКС в зависимости от толщины образца. Тонкие плёнки клеток погибали от ультрафиолета достаточно быстро, но уже при толщине образца в полмиллиметра внутренние клетки были защищены внешним слоем, который принимал весь удар радиации на себя. При полуторамиллиметровой толщине большинство внутренних клеток выживало даже после нескольких лет в открытом космосе.

Это принципиально важный момент. Бактерии внутри камня, даже относительно небольшого, защищены несравнимо лучше, чем бактерии на открытой поверхности. Горная порода поглощает радиацию. Достаточно нескольких метров – и радиационный фон снижается до приемлемых значений.

Техническая возможность панспермии

Итог этих экспериментов однозначен: техническое условие панспермии выполнено. Живые организмы способны переносить вакуум, радиацию, экстремальные температуры и механические нагрузки, соответствующие космическим условиям, по крайней мере, на срок от нескольких суток до нескольких лет.

Но здесь честность обязывает сделать паузу и добавить: выдержать 10 суток в открытом космосе и выдержать несколько миллионов лет в межзвёздном пространстве – разные масштабы. Между ними пропасть, которую эксперименты на МКС не закрывают.

Галактические космические лучи – одна из самых серьёзных угроз. Это не просто ультрафиолет, который можно заблокировать слоем клеток. Это высокоэнергетические частицы, способные пробивать метры горной породы. За миллион лет в межзвёздном пространстве накопленная доза будет колоссальной даже в глубине камня. Выживет ли что-нибудь? Вопрос, на который у нас пока нет прямого экспериментального ответа.

Тем не менее, теоретические расчёты не исключают выживания. При достаточной глубине погружения в породу, при наличии водяного льда, поглощающего часть радиации, при быстрой доставке между соседними планетами одной системы – шансы не нулевые. А если мы говорим не о миллионах лет, а о нескольких сотнях тысяч (которых достаточно для путешествия с Марса на Землю), то математика становится ещё интереснее.

Механика переноса и гипотеза направленной панспермии

Механика переноса: как камень с Марса попадает на Землю

И вот здесь самое время поговорить о том, как вообще работает эта механика: как камень с Марса оказывается на Земле и может ли он сохранить внутри нечто живое на протяжении всего этого пути.

Посмотрите на поверхность Луны в бинокль в ясную ночь. Кратер на кратере – сотни, тысячи. Каждый из них – след удара. А теперь представьте, что происходит в момент этого удара. Астероид врезается в поверхность планеты на скорости в десятки километров в секунду. Высвобождается энергия, по сравнению с которой любой ядерный взрыв – петарда. Порода в точке удара мгновенно испаряется. Вокруг – волна давления, которая ломает и крошит всё в радиусе многих километров. Земля буквально «выплёскивается» во все стороны.

И вот тут происходит кое-что неочевидное. Часть выброшенного материала, особенно тот, что был не прямо под ударом, а чуть в стороне, может достичь второй космической скорости и покинуть планету. Не вся порода испаряется и не вся падает обратно. Часть уходит в космос. Это не гипотеза, это подтверждённый факт. На Земле найдено 34 метеорита марсианского происхождения. Их марсианская природа установлена по тому же признаку, что и у ALH 84001: состав газовых включений совпадает с марсианской атмосферой. Значит, порода с Марса регулярно прилетает к нам. Перенос вещества между планетами – это не экзотика, это обычный процесс в Солнечной системе.

Модели показывают: путь типичного камня с Марса на Землю занимает от одного до нескольких миллионов лет. Бывает быстрее – есть образцы, которые добрались за несколько десятков тысяч лет. Зависит от траектории и от того, насколько удачно начальный импульс совпал с нужным направлением.

Три испытания на пути

Первое испытание – момент отрыва. Удар астероида создаёт чудовищное давление, но критически важно: не вся выброшенная порода испытывает пиковые нагрузки. Камни, которые вылетели из краёв воронки, испытали куда меньший удар, чем те, что были прямо под точкой падения. Это называется «мягкий выброс». Относительно, конечно: давление в несколько гигапаскалей – это много для человека. Но, как мы помним по экспериментам с Deinococcus radiodurans, некоторые бактерии переживают и такое. Температурный пик тоже есть. Порода в момент выброса нагревается, но нагрев кратковременный, и внутри камня температура растёт медленнее, чем на поверхности. Если микроорганизмы находились в порах внутри породы на глубине хотя бы нескольких сантиметров, температурный удар мог оказаться переносимым.

Второе испытание – путь в космосе. Вакуум, перепады температур, радиация. Мы уже знаем, что горная порода – хорошая защита от радиации, но тут важен масштаб времени. Для путешествия внутри Солнечной системы (скажем, несколько сотен тысяч лет) расчёты дают небольшой, но не нулевой шанс выживания спорообразующих бактерий в глубине камня. Вне Солнечной системы, в межзвёздном пространстве, всё хуже: галактические лучи на таких временных масштабах накапливаются до уровней, разрушительных для любой биологии.

Третье испытание – вход в атмосферу. Метеорит, влетающий в атмосферу на скорости в несколько десятков километров в секунду, раскаляется снаружи до 1000 °C. Внешний слой сгорает – это абляция, которая, собственно, и защищает внутренние слои. Абляционный нагрев проникает внутрь камня на небольшую глубину. По расчётам, несколько сантиметров прогреваются до температур, губительных для жизни. Но в центре камня, если он достаточно большой, температура остаётся умеренной.

Итого: для путешествия внутри Солнечной системы с Марса на Землю панспермия физически возможна. Не гарантирована, невероятна в каждом отдельном случае, но и не исключена. При достаточном количестве переносов, при достаточно большом потоке обломков статистически что-то могло выжить.

Направленная панспермия: провокация Крика

Но всё это – соображения о случайном, ненаправленном переносе. А что, если перенос жизни был не случайным? Что, если за ним стоял разум? Именно этот вопрос задал один из самых знаменитых биологов XX века и ответил на него так, что его коллеги долго не могли решить: это гениальная провокация или научная катастрофа?

Есть аргумент против случайного происхождения жизни на Земле, который не устарел за полвека с момента его формулировки. И принадлежит он человеку, которому мы обязаны открытием структуры ДНК. Фрэнсис Крик получил Нобелевскую премию в 1962 году вместе с Джеймсом Уотсоном за расшифровку двойной спирали. Это одно из главных научных достижений XX века, фундамент всей современной молекулярной биологии.

Крик знал о ДНК больше, чем кто-либо другой в то время. И именно это знание приводило его к глубокому беспокойству. Молекула ДНК – это не просто длинная цепочка нуклеотидов, это информация. Точная, воспроизводимая, функциональная информация, записанная в конкретной последовательности конкретных молекул. Один только геном простейшего живого организма содержит столько информации, что её случайное появление даже за миллионы лет химической эволюции, казалось Крику, статистически почти невозможным.

Он не был иррационалистом. Он не говорил: «Жизнь создана Богом». Он говорил: «Мы не понимаем, как ДНК могла сложиться сама собой» – и поэтому предлагал рассмотреть другую возможность.

В 1973 году Крик вместе с биохимиком Лесли Орджелом опубликовал в журнале Icarus статью под названием «Направленная панспермия». Суть радикальна: что, если жизнь на Земле была посеяна намеренно? Не случайно, не через метеориты, не через кометы, а в результате целенаправленного действия некой древней цивилизации. Цивилизации, которая существовала достаточно давно и была достаточно развита, чтобы запустить беспилотный межзвёздный зонд с живыми микроорганизмами на борту.

Аргумент звучит как научная фантастика, но Крик и Орджел подкрепили его конкретной уликой. И вот эта улика оказалась по-настоящему интересной.

Молибденовый аргумент

Молибден – редкий металл. Его содержание в земной коре ничтожно мало. По распространённости он занимает одно из последних мест среди полезных элементов. И тем не менее он абсолютно незаменим для земной биохимии. Молибден входит в состав ферментов, которые фиксируют атмосферный азот. Без этого процесса большинство форм жизни на Земле не могли бы существовать. Он присутствует в активных центрах более 50 ферментов. Жизнь на Земле буквально завязана на элемент, которого в земной коре почти нет.

Крик и Орджел задали вопрос: «Не странно ли это? Если жизнь зародилась на Земле и развивалась в условиях земной химии, почему она так сильно зависит от одного из самых редких земных элементов? Не логичнее ли предположить, что эта зависимость сформировалась в другом месте, там, где молибден был более доступен? Например, вблизи звезды определённого спектрального класса, где молибден присутствует в изобилии в планетарном материале». Если жизнь прилетела с «молибденовой планеты», тогда её биохимическая привязанность к молибдену объяснима: она не приспосабливалась к редкому элементу на Земле, она принесла эту привязанность с собой.

Это интересный аргумент, не доказательство, но и не пустая игра слов.

Что говорят критики?

Во-первых, зависимость жизни от молибдена может объясняться и земными причинами. Молибден редок в коре, но в первичном океане его могло быть значительно больше, особенно у гидротермальных источников.

Во-вторых, и это самое принципиальное, гипотеза о направленной панспермии не решает проблему происхождения жизни – она её переносит. Если жизнь была создана цивилизацией, то кто создал эту цивилизацию? Где и как возникла жизнь там? Это классическая логическая ловушка бесконечного регресса.

В-третьих, нет никаких свидетельств существования такой цивилизации. Молибден – косвенный и многозначный аргумент, допускающий несколько объяснений.

Сам Крик в позднейших работах относился к направленной панспермии как к гипотезе, которую нельзя исключить, но нельзя и подтвердить при нынешнем уровне знаний. Это не был его главный вклад в науку. Это была интеллектуальная провокация от человека, который понимал: стандартные объяснения не работают так хорошо, как нам хотелось бы думать.

Идея не умерла. Периодически она всплывает в серьёзных академических работах не как утверждение, а как пункт в списке возможностей, которые честная наука не должна исключать заранее. Потому что честная наука работает именно так: не отметает то, что нельзя опровергнуть, а держит открытым до появления новых данных.

Кометы и межзвёздные объекты

Кометы: главные поставщики органики

Но пока одни рассуждали о разумных доставщиках жизни, другие искали куда более прозаических и куда более вездесущих кандидатов. Кандидатов, которые носятся по Солнечной системе в огромных количествах, несут органику тоннами и ещё не получили той доли внимания, которой заслуживают. Речь о кометах и об учёном, который первым понял их истинную роль, но зашёл в своих выводах чуть дальше, чем позволяли данные.

Фред Хойл был неудобным человеком. Блестящий астрофизик, один из архитекторов теории нуклеосинтеза – того самого процесса, благодаря которому в недрах звёзд появляются все тяжёлые элементы, включая углерод, кислород и железо в нашей крови. Именно Хойл придумал насмешливый термин «Большой взрыв» и сам же в него не верил. Он спорил с Эйнштейном, он спорил с Дарвином, он спорил почти со всеми – и иногда оказывался прав раньше, чем его оппоненты готовы были признать.

В конце семидесятых годов Хойл вместе со своим коллегой, шри-ланкийским астрофизиком Чандрой Викрамасингхе, занялся межзвёздной пылью. Они изучали спектры поглощения – то, как пыль в межзвёздном пространстве задерживает и рассеивает свет далёких звёзд. И то, что они увидели, привело их к неожиданному выводу. Спектр межзвёздной пыли в инфракрасном диапазоне не совпадал с тем, чего ожидали от неорганических частиц. Зато он очень хорошо совпадал со спектром сухих бактерий.

Хойл и Викрамасингхе заявили: межзвёздная пыль содержит органику. Более того, она может содержать замороженные или высушенные микроорганизмы. Кометы, формирующиеся из этой пыли и льда, являются своеобразными инкубаторами, резервуарами органики и, возможно, живых существ.

Научное сообщество встретило это с нескрываемым скептицизмом. Хойл и без того имел репутацию человека, который гениально мыслит нестандартно, но иногда слишком увлекается и уходит туда, куда данные его не ведут. «Комета как инкубатор жизни» казалась коллегам чистой спекуляцией, тем более что прямых данных о составе кометных ядер тогда не было никаких.

Данные приходят: комета Галлея

Данные пришли в 1986 году. Комета Галлея возвращалась к Солнцу, и Европейское космическое агентство запустило навстречу ей зонд «Джотто». Задача была простая и невероятно сложная одновременно: пролететь сквозь кому кометы, приблизиться к ядру на расстояние в несколько сотен километров и посмотреть, что там есть.

Зонд прошёл через шквал пыли и частиц, потерял ориентацию от удара, но данные успел передать. И эти данные показали: в комете Галлея органики значительно больше, чем кто-либо ожидал. Полициклические ароматические углеводороды, сложные углеродные соединения. Кома кометы состояла не просто из воды и льда – это был коктейль органической химии. Хойл мог позволить себе удовлетворённую улыбку.

В 2005 году миссия NASA Deep Impact пошла ещё дальше, буквально: зонд выстрелил металлическим импактором весом 370 кг в ядро кометы Темпель-1. Удар создал кратер и выбросил из глубины ядра вещество, которое никогда не касалось поверхности и не испарялось под воздействием солнечного тепла. Анализ выброса показал воду в жидком виде (вода существовала внутри ядра кометы) и органические молекулы, в том числе соединения, которые на Земле являются предшественниками аминокислот.

Потом была комета Lovejoy в 2015 году. Когда она приближалась к Солнцу и начала активно испаряться, спектрографы зафиксировали в её газовом хвосте более двадцати различных органических молекул, включая спирты и гликольальдегид – простейший сахар, один из строительных блоков РНК.

Химические фабрики на окраинах системы

Картина, которую рисовали эти данные, была ясной. Кометы – это не просто «грязные снежки», летящие по длинным эллиптическим орбитам. Это химические фабрики. За миллиарды лет в холоде внешней Солнечной системы под воздействием космических лучей и ультрафиолета в кометных льдах идут медленные химические реакции. Из простых молекул (воды, аммиака, метана, углекислого газа) образуются сложные органические соединения всё нарастающей сложности.

Когда Земля бомбардировалась кометами (а в эпоху поздней тяжёлой бомбардировки это происходило масштабно), она получала не только воду – она получала органику в количествах, которые превышали вклад астероидов в 20 раз. Кометы были главными поставщиками органического сырья для ранней Земли.

Где Хойл перегнул

Базовая идея Хойла – кометы как доставщики органики для жизни – сегодня воспринимается совершенно серьёзно. Это уже не гипотеза на грани фантастики, а хорошо обоснованная часть модели происхождения жизни.

Но Хойл на базовой идее не остановился. Он пошёл дальше и предложил нечто, что окончательно поссорило его с основным научным сообществом. Хойл и Викрамасингхе утверждали: не только органика, но и вирусы и бактерии постоянно поступают на Землю из космоса. Более того, эпидемии гриппа случаются не из-за мутаций земных вирусов, а потому что новые вирусные частицы периодически прилетают из космоса и падают в верхних слоях атмосферы, распространяясь потом по всей Земле. Хойл даже ссылался на то, что вспышки гриппа географически возникают одновременно в разных точках планеты – как будто что-то падает сверху, а не распространяется горизонтально.

Это был перегиб. Механизм распространения гриппа хорошо изучен. Молекулярная эпидемиология показывает, как конкретный штамм перемещается от человека к человеку, от страны к стране, по цепочкам контактов. Одновременное появление в разных точках объясняется тем, что к моменту выявления вирус уже успел распространиться. Данных в пользу «космического гриппа» нет ни одного. Эта часть концепции Хойла не выдерживает никакой проверки.

Ирония судьбы

Ирония истории Хойла такова: он был прав в главном и не прав в частностях. Он увидел настоящую роль комет раньше большинства коллег, но неспособность вовремя остановиться (сказать «органика из космоса» и не добавлять «и вирусы гриппа тоже») стоило ему части научной репутации. Его критики с радостью хватались за перегибы и нередко отметали вместе с ними обоснованные наблюдения.

Сегодня наука чётко разделила наследие Хойла на две части:

- Кометы как переносчики органики – да, это работает. Данные подтверждают.

- Кометы как переносчики живых организмов и вирусов – для этого доказательств нет.

Разграничение простое, но принципиальное.

Межзвёздный гость: Оумуамуа

И пока учёные разбирались с кометами нашей собственной системы, в 2017 году через неё пронёсся гость, который задал совершенно новые вопросы. Гость, которого никто не ждал и к которому не успели подготовиться.

19 октября 2017 года гавайский телескоп «Панстаррс-1» зафиксировал движущийся объект в созвездии Лиры. Это бывает часто – небо полно астероидов. Но когда астрономы рассчитали орбиту, результат оказался беспрецедентным. Объект двигался по гиперболической траектории, то есть не по замкнутому эллипсу вокруг Солнца, как все известные тела Солнечной системы, а по открытой кривой. Он летел из другой звёздной системы, насквозь пронизывал нашу и уходил обратно в межзвёздное пространство.

Объект назвали Оумуамуа – на гавайском «разведчик» или «гость издалека». Это было первое межзвёздное тело, официально подтверждённое наукой.

И почти сразу начался спор, который не утихает до сих пор. Форма Оумуамуа была странной. По косвенным данным, он был вытянутым с соотношением сторон примерно один к десяти. Это необычно – большинство астероидов имеют более округлые формы. Цвет – красноватый, как у объектов с поверхностью, долго облучавшейся космическими лучами. Никакой видимой комы (облака газа и пыли, которая обычно окружает кометы при сближении с Солнцем).

Но самое загадочное – ускорение. Когда Оумуамуа удалялся от Солнца, он двигался немного быстрее, чем должен был бы двигаться под действием одной только гравитации. У комет такое ускорение объясняется просто: испаряющийся лёд создаёт тягу, как реактивный двигатель. Это называется негравитационным ускорением. Но никакой кометной активности у Оумуамуа видно не было.

Часть астрономов предложила объяснение: возможно, речь идёт о тонком фрагменте водородного льда, который испаряется незаметно, или о куске застывшего азота. Другая часть указала: водородный лёд нестабилен на таких расстояниях от Солнца, азотовый требует очень специфических условий образования.

Авраам Лёб из Гарварда пошёл дальше всех и предположил: «А что, если Оумуамуа – это артефакт? Парусный зонд на солнечном давлении, созданный разумной цивилизацией. Тонкий лист толщиной в тысячные доли миллиметра, который именно поэтому получает заметное ускорение от давления солнечного света, как парус от ветра». Эта идея получила огромный медийный резонанс и почти никакой поддержки среди коллег Лёба. Большинство астрономов склоняется к тому, что необычное ускорение объясняется естественными причинами, пусть и не до конца понятыми.

Межзвёздная панспермия

Но сам факт появления Оумуамуа запустил серьёзную научную дискуссию о другом. Если межзвёздные объекты регулярно пересекают нашу систему (а расчёты показывают, что подобных объектов должно проходить через систему несколько штук в год, просто большинство мы не замечаем), то возникает естественный вопрос: не могли ли некоторые из них принести жизнь?

Это и есть межзвёздная панспермия. В отличие от внутрисистемного переноса с Марса на Землю, здесь масштабы совершенно другие. Расстояние между звёздами огромны. Ближайшая к нам звёздная система, Альфа Центавра, находится на расстоянии, которое свет преодолевает за четыре с небольшим года. Это означает, что объект, летящий с типичной межзвёздной скоростью в несколько десятков километров в секунду, добирался бы оттуда десятки тысяч лет. Из более далёких систем – сотни тысяч, миллионы и миллиарды лет.

Выживет ли что-нибудь живое за миллиард лет в открытом межзвёздном пространстве? Галактические космические лучи – это не то, от чего можно спрятаться за несколькими сантиметрами камня. На таких временных масштабах накопленная доза радиации по расчётам уничтожит биологические молекулы даже в глубине метрового валуна.

Тем не менее, учёные нашли способ сохранить идею межзвёздной панспермии, не нарушая физики:

1. Очень быстрый перенос – если объект вылетел из соседней системы с большой скоростью, время в пути сокращается.

2. Перенос в замороженном состоянии – при температурах, близких к абсолютному нулю, химические реакции почти останавливаются.

3. Перенос не живых организмов, а органических молекул – которым не нужно выживать в биологическом смысле, они просто сохраняются химически.

Авраам Лёб с коллегами рассматривал Солнечную систему как гравитационную сеть, которая захватывает часть пролетающих межзвёздных объектов. Если такие объекты несут органику с других звёзд, они автоматически обогащают химию нашей системы молекулами внегалактического происхождения.

Прямых доказательств межзвёздной биологической панспермии нет, но сам факт Оумуамуа изменил одно принципиальное представление: мы знаем теперь, что межзвёздные объекты реально существуют, реально пролетают сквозь нашу систему и реально могут переносить вещество. Вопрос о том, несут ли они органику, открыт. Следующий зонд-охотник за межзвёздными гостями уже проектируется.

Проблема обратного загрязнения и итоги

Обратная сторона: мы сами загрязняем космос

Но пока мы ищем жизнь, прилетевшую извне, мы упускаем из виду кое-что неудобное. Что-то, что происходит прямо сейчас в наших собственных чистых комнатах, на наших собственных ракетах.

Чистая комната в Лаборатории реактивного движения NASA выглядит как декорация к научной фантастике. Белые стены, белые полы, все в костюмах, масках, перчатках, воздух непрерывно фильтруется, температура и влажность под строгим контролем. Это место, где собирают космические аппараты, которые не должны нести с собой земных микробов. Там всё стерильно… теоретически.

В 2025 году группа исследователей опубликовала результаты многолетнего мониторинга микробной среды в чистых комнатах NASA. Вывод был обескураживающим. Внутри этих комнат обитают 26 видов бактерий, которые раньше науке были неизвестны совсем. Новые виды, не описанные нигде в мировой базе данных микроорганизмов. И что самое примечательное: они устойчивы к дезинфицирующим средствам, к ультрафиолетовому облучению, к большинству методов стерилизации, которые NASA применяет для очистки аппаратов.

Это означает следующее. Прямо сейчас на Земле, в самых строго контролируемых условиях, идёт эволюция. Бактерии, которые не выдерживали стерилизации, погибали и не оставляли потомства. Те, у которых случайно оказались более стойкие механизмы, выживали и размножались. Постепенно в чистых комнатах NASA сформировалась популяция микроорганизмов, адаптированная именно к условиям стерилизации. Отбор шёл прямо у нас на глазах, и мы его проглядели.

Земные микробы уже на Марсе?

Это тревожно само по себе, но тревожнее становится, когда мы вспоминаем историю первых марсианских миссий. Советские «Марс-2» и «Марс-3» достигли Марса в 1971 году. Часть конструкции этих аппаратов соприкасалась с поверхностью планеты с минимальным уровнем биологической защиты по меркам современных стандартов. Американские «Викинги», севшие на Марс в 1976 году, прошли более серьёзную стерилизацию, но и их нельзя считать абсолютно чистыми с точки зрения сегодняшних требований. Посадочный модуль «Феникс» в 2008 году, по данным последующих проверок, нёс на борту тысячи бактериальных спор, переживших предполётную стерилизацию.

Сколько именно земных микроорганизмов уже оказалось на Марсе, никто не знает точно.

Система планетарной защиты существует именно для того, чтобы это предотвращать. Комитет по космическим исследованиям (COSPAR) ввёл международные протоколы ещё в 1959 году. Они разделяют миссии по категориям – от первой, где никакой стерилизации не требуется, до пятой, где требования максимальны. Марсианские посадочные миссии – категория IV. Аппараты, которые должны искать жизнь – ещё строже. Но протоколы работают настолько хорошо, насколько позволяет реальность. А реальность такова, что абсолютной стерилизации не существует. Всегда остаётся какой-то процент выживших.

Что происходит с земными микробами на поверхности Марса? Большинство погибает быстро: суровый ультрафиолет, жёсткое излучение, перхлораты в почве. Модели показывают, что поверхность Марса стерилизует органику примерно за один марсианский год (около 680 земных суток). Это обнадёживает, но не закрывает вопрос полностью. Не все микробы находятся на поверхности, не все получают максимальную дозу излучения.

Ирония планетарной защиты

Ирония этой ситуации не ускользнула от учёных. Мы ищем признаки жизни на Марсе, но сами, не желая того, отправляем туда земную жизнь. Если через 100 лет роботы или люди найдут на Марсе органические молекулы или даже микробные следы, как понять – земные они или марсианские? Если жизнь там и есть, не мы ли её туда занесли? Это не чисто философский вопрос. Это практическая проблема, которая уже сейчас влияет на интерпретацию будущих данных. Любой положительный результат поиска жизни на Марсе придётся проверять с учётом возможного земного загрязнения.

Но есть в этой истории и другой угол. Если мы – техногенный источник панспермии, то это лишний раз подтверждает: перенос жизни между телами Солнечной системы технически реален. Мы делаем это случайно, без всякого умысла. Природа могла делать нечто похожее миллиарды лет, только при помощи метеоритов вместо ракет. Мы оказались и объектом возможной панспермии, и её невольным субъектом одновременно.

Итог: где мы оказались?

Где мы оказались в итоге? После всего – после Мурчисона и Рюгу, после ALH 84001 и Оумуамуа, после тихоходок в открытом космосе и бактерий в чистых комнатах.

Панспермия как гипотеза за последние полвека прошла путь от философской провокации до законной научной версии с серьёзной доказательной базой. Но честный итог выглядит так: она объясняет перенос и не объясняет происхождение.

- Строительные блоки жизни – аминокислоты, нуклеотиды, сахара – в космосе есть. Это теперь факт, а не гипотеза.

- Кометы и астероиды регулярно доставляли и продолжают доставлять эти молекулы на планеты.

- Жизнь оказалась живучее, чем думали. Некоторые организмы способны выдержать условия, несовместимые с интуитивными представлениями о хрупкости биологии.

- Перенос вещества между планетами одной системы – реальный процесс, подтверждённый 34 марсианскими метеоритами на Земле.

Всё это вместе означает: если жизнь однажды возникла где-либо в Солнечной системе, у неё были хотя бы теоретические шансы распространиться. Не гарантированно, нелегко, но возможно.

И тем не менее: откуда взялась сама первая живая клетка? Где именно химия перестала быть просто химией и стала биологией? Этот вопрос панспермия не закрывает. Она отодвигает его в другое место и в другое время, но не отвечает на него.

Три вещи, которые предстоит выяснить

Ближайшие миссии должны выяснить три вещи:

1. Есть ли следы жизни в марсианском грунте, взятом из защищённых подземных слоёв? Там, куда не добирается поверхностная стерилизация.

2. Что именно несут в своих ядрах кометы пояса Койпера, ни разу не подходившие к Солнцу близко?

3. Когда следующий межзвёздный объект пролетит мимо, можно ли будет взять с него образцы и проверить его состав напрямую?

Вопросы, которые казались чистой философией ещё 30 лет назад, сегодня превратились в конкретные задачи для инженеров и планировщиков миссий. Это само по себе показатель того, как далеко мы продвинулись.

Жизнь на Земле могла зародиться здесь, могла получить готовые молекулы из космоса, могла быть перенесена с Марса, могла быть засеяна из другой системы. Все эти версии сосуществуют, не исключая друг друга, а дополняя.

И во всех этих версиях есть одна общая черта, которая кажется мне самой важной. Жизнь – не случайный сбой в одном конкретном месте. Химия жизни разлита по Вселенной. Молекулы, из которых мы сделаны, образовались в межзвёздных облаках ещё до рождения Солнца. Мы в буквальном смысле сотканы из звёздного вещества, прошедшего миллиарды лет химической эволюции до того, как стать нами.

Если это не меняет то, как мы смотрим на своё место во Вселенной, я не знаю, что изменит.

Если этот разговор был для вас интересным, поставьте лайк. Это помогает каналу расти и добираться до людей, которым такие темы важны. Подпишитесь, чтобы не пропустить следующие выпуски, и загляните в Telegram-канал «Научный коллектив» – ссылка в описании.

По материалам видео:

https://www.youtube.com/watch?v=40WPTYdtujo