Нам не нужно ждать, пока миссия доставки марсианского грунта непосредственно изучит марсианскую геологию. Несколько кусочков Красной планеты взяли на себя труд прилететь сюда. В 1996 году один из них, двухкилограммовый камень, известный как ALH84001, вызвал настоящий переполох.
История ALH84001 заключается в следующем. Порода образовалась на глубине в километр или два под поверхностью Марса около 4,5 миллиарда лет назад, вскоре после формирования самой планеты. Около 3,6 миллиарда лет назад он был отколот, вероятно, в результате метеоритного удара и отлетел не слишком далеко от изначального расположения. Затем, около 26 миллионов лет назад, еще один удар выбросил его с Марса и заставил летать в космосе до тех пор, пока не камень не столкнулся с Землей и 13 000 лет назад не приземлился в Антарктиде. Все эти факты стали известны благодаря различным видам химического анализа и методам датировки по изотопному составу. Например, марсианское происхождение метеорита доказано по соотношению изотопов кислорода и открытию полостей, заполненных газом, состав которого соответствует составу атмосферы Марса по измерениям миссии «Викинг». Время его образования поддерживается и отношениями самарий – неодим и рубидий – стронций, которые позволяют определять возраст породы, поскольку являются парами из материнского и дочернего элементов радиоактивного распада. Подобные изотопные отношения материнских и дочерних элементов указывают дату удара, отколовшего будущий метеорит от родительского тела, хотя и с меньшей точностью. Время, проведенное на Земле после падения, может быть определено с помощью обычного радиоуглеродного анализа содержания углерода-14, а время, проведенное в космическом полете, известно благодаря изменению изотопного состава, вызванного космическими лучами. Сложение этих двух последних показателей дает нам дату выброса метеорита с родительской планеты. Таким образом, основная хронология карьеры ALH84001 не подлежит сомнениям [56].
Геолог Роберта Скор из антарктической метеоритной программы Национального научного фонда нашла камень на холмах Аллана в Антарктиде в начале 1984 года (отсюда и название, ALH84001). Несмотря на то что он сразу же был определен Скором как аномальный, камень поместили в холодное хранилище в Космическом центре имени Джонсона НАСА и более или менее забыли о нем. Там он оставался до 1993 года, когда его образец был по ошибке доставлен исследователю метеоритов Дэвиду Митлфельдту, который заказал для экспертизы другой камень как часть его программы изучения диогенитов. Митлфельдт увидел в породе вкрапления карбонатов и понял, что ALH84001 не был обычным метеоритом, он был одним из тех редчайших (один на тысячу) метеоритов, которые прилетают на Землю с Марса.
Таким образом метеорит ALH84001 был спасен от забвения с помощью процесса, в чем-то сходного с работой судебной системы старой Австро-Венгерской империи («деспотизм сдерживается неэффективностью»), и стал предметом специального изучения группы исследователей.
К августу 1996 года команда, состоящая из ученых Космического центра Джонсона Дэвида Маккея, Эверетта Гибсон, Кэти Томас-Кептра и Криса Романэка и химика из Стэнфордского университета Ричарда Зэра, написала о своих исследования статью в журнал «Сайенс» [57, 58], показывая замечательные результаты. Согласно статье, материал ALH84001 показывал, что 3,5 миллиарда лет назад на Марсе были бактерии. Открытие такой величины имело очевидные политические последствия, и поэтому команда побеседовала с руководителем НАСА Дэном Голдином. Вслед за этим Голдин проинформировал вице-президента Альберта Гора, и сигнальный экземпляр статьи оказался в руках политтехнолога Белого дома, чья любовница разболтала о нем прессе. Таким образом, секрет, который более года хранила довольно значительная группа в научном сообществе (я, не имея никакого отношения к этой работе, что-то услышал о ней только летом 1995 года), просочился в прессу в течение недели после того, как стал известен в Белом доме. Чтобы предотвратить искаженное освещение вопроса в прессе, команде пришлось созвать пресс-конференцию и рассказать о своем открытии до официальной публикации.
Пресс-конференцию провели в штаб-квартире НАСА 6 августа 1996 года. Руководитель НАСА Дэн Голдин представил собравшимся выступающих: Маккея, Гибсона, Томас-Кептра и Зэра, а также приглашенного в качестве оппонента-скептика известного палеобиолога профессора Дж. Уильяма Шопфа, директора Центра по изучению эволюции и происхождения жизни Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.
Представленный набор данных, свидетельствующий в пользу существовавшей когда-то биологической активности, включал содержавшиеся в метеорите карбонатные глобулы, органические полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), фотографии небольших структур, напоминающих ископаемые бактерии, и кристаллы минералов, включая пирротин, грейгит и магнетит, которые часто имеют биологическое происхождение. Я кратко опишу каждое из этих свидетельств по очереди.
Карбонаты
Карбонаты образуются в результате реакции между водой, в которой содержится углекислый газ, и камнями. Нет никаких сомнений, что карбонаты присутствуют в АГН84001. Это свидетельство не жизни как таковой, но существования водной среды, которая могла поддерживать жизнь. Исследователи утверждают, что карбонаты образуются при температурах ниже 80 °C, приемлемых для жизни. Скептики предложили альтернативные механизмы, благодаря которым карбонаты могли образоваться при температурах, достигающих 450 °C, возможно, во время одного из импактных событий (имеется в виду столкновение двух тел. – Прим. пер.). Однако грейгит и ПАУ в образце разрушились бы при таких температурах, так что это высокотемпературное объяснение не согласуется с имеющимися данными. Кроме того, исключение карбонатов в ALH84001 из рассмотрения кажется неуместным. Благодаря орбитальной съемке признаков водной эрозии мы знаем, что 3,5 миллиарда лет назад на Марсе существовала жидкая вода и в этой воде почти наверняка было растворено много двуокиси углерода. Поэтому было бы удивительно, если бы метеорит с Марса того периода не содержал бы карбонаты. В любом случае существование водной среды на древнем Марсе, демонстрируемое карбонатами, не подлежит сомнению.
ПАУ
ПАУ – органические молекулы, но это не означает, что они были созданы жизнью. Они обнаруживаются в обычных метеоритах, и сторонников их биологического происхождения очень мало. Кроме того, некоторые не воспринимали всерьез ПАУ в ALH84001, утверждая, что они могли быть результатом земного загрязнения. Зафиксированные в ALH84001 молекулы представляют собой далеко не полный спектр ПАУ, найденных в земных загрязняющих примесях, и содержание ПАУ в ALH84001 примерно в тысячу раз превышает концентрации, обычно обнаруживаемые в арктических или антарктических образцах, которые были загрязнены атмосферой Земли. Кроме того, концентрация ПАУ в исследуемом метеорите увеличивается по мере продвижения от внешних частей к внутренним, это полностью противоположно картине, которую можно было бы наблюдать, если бы источником ПАУ было земное загрязнение. То есть эти ПАУ с Марса, но они не доказывают существование там жизни. Однако они показывают, что под поверхностью Марса в то время происходили органические химические процессы, а это само по себе очень интересно.
Структуры, похожие на ископаемые
Исследовали продемонстрировали фотографии, полученные с использованием электронного микроскопа. На снимках были видны образования, которые напоминали ископаемые. Одно из них даже поразительно напоминало кольчатого червя. Однако с этим набором данных две проблемы. Во-первых, как Шопф отметил на пресс-конференции, неорганические процессы часто могут создавать маленькие каменные структуры под названием «фулеры», которые выглядят как окаменелости, но ими не являются. Вторая проблема заключается в том, что похожие на ископаемые детали ALH84001 на порядок меньше, чем любая известная бактерия. Поэтому есть основания утверждать, что они не могут быть ископаемыми, поскольку невозможно упаковать все биохимические структуры, необходимые для создания бактерии, в такой маленький объем. Я не думаю, что этот аргумент имеет силу. Это все равно, что сказать, будто беспрецедентно крупная рыба не может быть рыбой, потому что ни одна рыба до нее никогда не была такой большой. Более того, по причинам, которые я объясню ниже, я думаю, что поиски форм жизни или их окаменелостей, меньших и более простых, чем известные бактерии, как раз и являются наиболее важным видом экзобиологических исследований, которые следует проводить на Марсе. Поэтому исключать такие вещи, раз уж мы их обнаружили, это плохая идея. Однако при этом нет никаких доказательств того, что образования, наблюдаемые в ALH84001, действительно являются ископаемыми.
Возможные биогенные минералы
Как уже отмечалось, исследования показали, что ALH84001 содержит некоторое количество наборов крошечных кристаллов различных минералов, в том числе магнетита и пирротина, которые находят на Земле главным образом как продукты бактериальной активности. К сожалению, они также могут появиться в результате неорганических процессов. Выяснилось, что некоторые карбонаты из области, где были найдены минералы, по всей видимости, разрушены кислотами, которые могут указывать на условия рН, которые несовместимы с основными химическими процессами, необходимыми для осаждения магнетита и пирротина с помощью неорганических соединений. Шопфа, однако, результаты не убедили. Эти два события могли произойти в разное время. «Если вы хотите доказать, что такие минералы имеют биологическое происхождение, – сказал он, – необходимо показать, что они осаждались в виде линейных образований, или цепей, которые являются отличительным признаком жизни». Исследователи этого не сделали.
Таким образом, хотя они и зафиксировали четыре интересных явления, которые могут иметь отношение к биологии, ни одно из них в отдельности не доказывало, что ALH84001 содержал остатки живых организмов. Однако команда исследователей утверждала, что, если рассматривать эти явления в совокупности, самым простым объяснением для всех них будет биологическая активность. Но Шопф, как и многие другие ученые, не был согласен с приведенными доказательствами. Цитируя известное изречение, приписываемое Карлу Сагану, он сказал: «Экстраординарным заявлениям требуются экстраординарные подтверждения».
Так что линии фронта были размечены, команда исследователей ALH84001 и их сторонники пытались расширить или защитить свои доказательства, а многочисленные скептики старались их разоблачить. В результате этого противостояния генерировалось больше тепла, чем света. Например, на конвенции Марсианского общества в Торонто в августе 2000 года состоялись дебаты между Саймоном Клеметтом, коллегой химика Ричарда Зэра и членом команды исследователей, и профессором Ральфом Харви из университета Кейс Вестерн Резерв, острым на язык скептиком. Харви был гораздо более опытным спорщиком и, казалось, одерживал верх над Клеметтом, но на поверку многие из его доводов оказались безосновательными. Например, Харви высмеял факт, что команда исследователей выбрала для публикации только те немногочисленные фотографии метеорита, где были видны предполагаемые микроископаемые. Это заявление было абсурдным. Если вы хотите показать, что олени живут в лесу, вам нужно показать только те фотографии, на которых появляются олени. Отбрасывать фотографии, не содержащие нужных объектов, совершенно естественно.
И все же одним из положительных аспектов спора стало то, что в его результате было проведено самое углубленное исследование метеорита за всю историю. В рамках этого исследования профессор Джозеф Киршвинк из Калифорнийского технологического университета сделал важное открытие. Он нашел химическое подтверждение того, что в ходе своего путешествия с момента выброса с Марса и до попадания на Землю большие части камня никогда не нагревались выше 40 °C (104 °F) [59]. Это подтверждало более ранние теоретические расчеты профессора Джея Мелоша из Университета штата Аризона, который на основе расчетов ударных взаимодействий предсказал, что куски горных пород могут быть выброшены планетой, не испытав чрезмерного нагрева [60]. Экспериментальное подтверждение Киршвинка математических выкладок Мелоша очень важно, поскольку это означает, что вещество может перемещаться между планетами, не подвергаясь стерилизации. Таким образом, если в ALH84001 были бактерии во время его выброса Марсом, они могли бы пережить путешествие на Землю.
Конечно, ALH84001 прибыл на Землю только 13 000 лет назад, и любые марсианские организмы, прибывшие верхом на нем, были бы встречены ордами земных бактерий, полностью адаптированных к окружающей среде своей родины и стремящихся съесть странных пришельцев. Но как насчет более далекого прошлого? Марсианские камни падали на Землю (а земные камни – на Марс) с рождения Солнечной системы. Меньший по размеру Марс охладился из своего первоначального расплавленного состояния раньше, чем это сделала Земля. У жизни был бы шанс возникнуть на Марсе прежде, чем на Земле. Так что, если марсианские бактерии попали на Землю раньше, чем здесь появились местные бактерии, которые могли им противостоять? Что если жизнь на Землю пришла с Марса? Открытие Киршвинка свидетельствует в пользу того, что вероятность этого очень велика.
Тогда, осенью 2000 года, эту сенсационную гипотезу стали обсуждать. Одним из самых именитых ее сторонников был астробиолог Имре Фридман. В 1974 году Фридман, по существу, основал астробиологию как науку, обнаружив первые известные криптоэндолитические организмы – бактерии, способные выживать в крайне холодных и сухих средах, скрываясь внутри камня (отсюда название крипто-эндо-лит), – в образцах горных пород, включенных в число личных вещей ученого-исследователя Вольфа Вишняка, который разбился во время поисков жизни в скалах Антарктиды в декабре 1973 года [61, 62]. К концу 1990-х годов Фридман был уже в годах, но, как покажут события, мог постоять за себя. И еще как.
Шопф проигнорировал заявления о магнетите первой команды ALH84001, потому что она не нашла ни одного линейного образования или цепи. Кристаллы магнетита, образованные чувствительными к магнитному полю бактериями, укладываются в цепи. В противоположность этому, магнетитовые кристаллы, образованные не биологическими процессами, не имеют такой геометрической организации.
Фридман нашел магнетитовые цепи. Они действительно были в этом метеорите, и в статье, опубликованной в феврале 2001 года, ученый показал их миру [63]. Мало того, команда Фридмана (состоящая из Фридмана, Яцека Вирзхоса из Университета Льейды, Испания, Кармен Аскасо из мадридского Центра наук об окружающей среде и Майкл Винкльхофер из Геофизического института Мюнхенского университета) сообщила, что обнаружила набор критериев, который очень убедительно указывал на биологическое происхождение цепей. Эти критерии, «которые не могли присутствовать в абиотически сформированных цепях кристаллов магнетита (такие цепи никогда еще не наблюдались в природе)», были следующими: i) одинаковые размер и форма кристаллов в пределах цепей; ii) промежутки между кристаллами; iii) ориентация удлиненных кристаллов вдоль оси цепи; iv) следы ореола мембраны вокруг цепей и v) гибкости (искривление) цепей. Фридман и его коллеги не деликатничали: «Мы пришли к выводу что цепи непрозрачных для электронов частиц в ALH84001 являются "магнитными ископаемыми", поскольку ни одна другая последовательная версия не объясняет эти находки».
Несмотря на опровержения со стороны оппонентов, команда Фридмана действительно прекратила споры по поводу метеорита из Аллан Хиллз. Если экстраординарным заявлениям требуются экстраординарные подтверждения, они, разумеется, их предоставили. Однако в свете найденного Киршвинком доказательства того, что бактерии могут перемещаться между планетами, к 2001 году заявление о следах жизни в ALH84001 вовсе не было экстраординарным. В конце концов, мы знаем, что на Земле жизнь существовала 3,6 миллиарда лет назад, в то время, когда по Марсу текла вода. Кроме того, для ранней Солнечной системы были характерны более частые астероидные удары, которые могли обеспечить микроорганизмам подходящий транспорт. Так что на Марсе в то время должны были быть какие-то бактерии, причем именно с Земли. Настоящий вопрос заключается в том, что стало источником бактерий. Мы вскоре вернемся к этому.
Но, доказав присутствие «магнитных ископаемых» в ALH84001, команда Фридмана доказала существование в прошлом не просто жизни, а конкретной ее формы, чувствительных к магнитному полю микроорганизмов. Сейчас на Земле чувствительные к магнитному полю бактерии используют свои маленькие компасы, позволяющие перемещаться вверх и вниз, чтобы достичь места, где концентрация кислорода в жидкой среде подходит им лучше всего. Поэтому появились они только тогда, когда концентрация кислорода в атмосфере достигла значительного уровня – примерно 2,3 миллиарда лет назад. Читатели, которые знакомы с геологической историей, могут удивиться. В конце концов, хорошо известно, что фотосинтезирующие цианобактерии появились на Земле около 3,5 миллиарда лет назад. Почему на нашей планете так долго не начинался процесс обогащения кислородом? Причина в том, что фотосинтез, осуществляемый ограниченным количеством примитивных цианобактерий, не мог превзойти способность тектонических плит Земли возвращать фиксированное количество углерода в атмосферу в виде углекислого газа.
Выводы Фридмана, таким образом, говорят о том, что на Марсе свободный кислород присутствовал в значительных количествах более чем за миллиард лет до того, как он стал доступен на Земле. Это не слишком удивительно. Так как Марс по размеру меньше Земли, его тектоническая активность значительно слабее, сегодня она фактически почти отсутствует. Таким образом, Красная планета не возвращала в атмосферу биологически связанный углерод так же эффективно, как это происходило на Земле, и это могло дать примитивным цианобактериям шанс заполнить атмосферу планеты кислородом гораздо быстрее.
И вот начинается самое интересное. Исследования подтверждают, что скорость эволюции на Земле коррелировала с концентрацией кислорода в атмосфере. Между этими факторами существует четкая статистическая корреляция, но также между ними существует и логическая причинно-следственная связь. Наличие кислорода обеспечивает течение более энергичных химических реакций и, следовательно, существование более энергичных и сложных организмов. Например, если мы рассмотрим развитие животных, то каждое из этих сложных, дышащих кислородом существ представляет собой огромную систему дышащих кислородом ядерных клеток. Эти ядерные клетки, или эукариоты, сами представляют собой сложно организованные наборы подсистем, таких как митохондрии (клеточные генераторы энергии), которые когда-то в далеком прошлом были свободноживущими бактериями. Согласно ныне общепринятой теории, известной как симбиогенез, разработанной биологом Линн Маргулис из Бостонского университета, считается, что сложные ядерные клетки, из которых состоят все высшие животные и растения, сами возникли из колоний бактерий, эволюционировавших так, чтобы специализироваться на различных видах деятельности. Следовательно, бактерия имеет такое же отношение к животной (или растительной) клетке, как одноклеточные животные к многоклеточным животным [64].
При исследовании окаменелостей и геологических профилей было определено, что появление клеток, использовавших митохондрии, коррелирует с повышением концентрации атмосферного кислорода в диапазоне от 1 до 2 % нынешнего атмосферного уровня. Хлоропласты (органеллы, то есть специализированные структуры клетки, осуществляющие фотосинтез) появились примерно 2 миллиарда лет назад, когда уровень кислорода вырос до 5 % от современного. Около 600 миллионов лет назад, когда уровень кислорода возрос примерно до 20 % от нынешнего, многоклеточные животные ворвались на сцену с внезапностью, из-за которой их появление стали называть «кембрийским взрывом».
Значимость соотношения между уровнями атмосферного кислорода и марсианской эволюции была впервые выявлена астробиологом Крисом Маккеем в серии смелых статей, опубликованных в 1996 году [65, 66]. В этих статьях Маккей утверждал, что мы не должны воспринимать темпы эволюции на Земле как единственно возможную модель. Земле понадобились 3,2 миллиарда лет с окончания периода тяжелой астероидной бомбардировки, который начался 3,8 миллиарда лет назад, чтобы произвести многоклеточную жизнь, но так как скорость эволюции обусловлена присутствием кислорода, на Марсе этот процесс предположительно мог пойти гораздо быстрее. Теплый и влажный период юности Марса длился всего около 1 миллиарда лет, прежде чем атмосфера из CO2 разредилась и планета потеряла свой благотворный парниковый эффект. На Земле эволюция, действуя в течение такого промежутка времени, могла только образовать бактерии. На Марсе при наличии больших количеств свободного кислорода эволюция могла бы пойти намного дальше. Она могла произвести ядерные клетки. Она даже могла произвести сложных многоклеточных животных и растения.
В 1996 году, когда Маккей предложил эти идеи, многие люди, в том числе и я, посчитали их слегка фантастичными. Но, когда Фридман продемонстрировал марсианские чувствительные к магнитному полю бактерии, взгляд на идеи Маккея изменился. Он показал, что на Марсе всего через 200 миллионов лет после окончания тяжелой бомбардировки были создания, аналогичные тем, что на Земле появились только через 1,6 миллиарда лет. Внезапно идеи Маккея показались не такими уж странными.
Марс и происхождение жизни на Земле
Происхождение жизни на Земле остается загадкой. Несмотря на столетия исследований, предпринимаемых бесчисленными учеными, так и не удалось получить хоть каких-то доказательств того, что на Земле есть или были когда-либо в прошлом любые свободно живущие микроорганизмы проще, чем бактерии. Поразительный факт: хотя о бактериях часто думают как о простейших формах жизни, на самом деле это очень сложные молекулярные машины, использующие хитроумные механизмы, чтобы обеспечить себе выживание, метаболизм, рост, размножение, мобильность и бесчисленное множество других функций. Таким образом исключено, что бактерии могут на самом деле представлять самые ранние формы жизни, которая возникла из химических соединений. Значит, был период предварительной эволюции, начавшейся с гораздо более простых форм – они развились в сложные организмы, которые мы называем бактериями. Тем не менее у нас есть хорошие окаменелые останки существовавших на Земле 3,5 миллиарда лет назад цианобактерий, по виду похожих на современные формы. То есть они появились всего через 300 миллионов лет после окончания тяжелой бомбардировки, которая делала зарождение жизни невозможным. Это чрезвычайно короткий срок, чтобы земные бактерии могли эволюционировать из химических соединений. К тому же окаменелости показывают, что в течение последующих 2 миллиардов лет темпы эволюции на нашей планете были гораздо медленнее.
С математической точки зрения очевидно, что наиболее быстрыми темпами эволюционные изменения в биосфере идут в настоящее время, и чем дальше мы заглядываем в прошлое, изучая известные окаменелости, тем медленнее, как показывают данные исследований, там идет эволюция. Таким образом, бактериям понадобились 2 миллиарда лет, чтобы развиться достаточно для появления ядерных одноклеточных организмов (эукариотов), и еще всего 900 миллионов лет, чтобы произвести первые настоящие многоклеточные растения и животных. В следующие 400 миллионов лет мы видим сложные сосудистые растения, рыб, амфибий, рептилий и предков млекопитающих, а в следующие 200 миллионов лет – деревья с семенами, травы, цветущие растения, динозавров, птиц, млекопитающих и человека. Как мы уже знаем, этот темп коррелирует с концентрацией кислорода в атмосфере. Но общая закономерность прослеживается еще в том, что чем более развитой становится жизнь, тем больше ее способность к еще ускоренной эволюции. Поэтому трудно представить, что простейшие формы жизни, которые предшествовали бактериям, сумели преодолеть огромную эволюционную пропасть, отделяющую органические соединения от сложных бактерий, в мгновение ока по геологическим меркам, а затем эволюция притормозила на следующие 2 миллиарда лет. Если уж на то пошло, простейшие предки бактерий, жившие в среде, лишенной кислорода, должны были добиваться эволюционного подъема самыми утомительными способами.
Кроме того, как упоминалось выше, на Земле не сохранилось примеров организмов этого класса. Это выглядит странно и не очень хорошо объясняется предположением, что подобные существа пришли в упадок из-за более высокоразвитых бактерий. В конце концов, несмотря на появление более сложных эукариотов, бактерии все еще очень многочисленны, и одноклеточные эукариоты живут довольно неплохо, несмотря на то что эволюция пошла дальше в сторону более сложных животных и растений. Сложность всегда достигается ценой затрат на эволюцию, оставляя достаточно места для более простых организмов, которые предшествуют более сложным формам.
Таким образом, хотя бактерии могли быть не первой формой жизни, и окаменелости, и текущие биологические исследования решительно поддерживают утверждение, что бактерии были на самом деле первой формой жизни на Земле. Единственный способ разрешить это противоречие – предположить, что бактерии эволюционировали не на Земле, но прибыли сюда полностью оформившимися из космоса. Эта гипотеза, широко известная как «гипотеза панспермии», подтверждается наблюдением, что многие разновидности бактерий имеют приспособления, которые позволяют им переживать длительную спячку в условиях глубокого вакуума, чрезмерного холода и высокого уровня радиации, то есть в условиях, характерных только для космоса. Обычно в биологии за все приспособления приходится платить, и те, в которых нет пользы, исчезают. Если бы мы нашли вид сухопутного животного с рудиментарными органами для жизни в воде, мы бы предположили, что его предки пришли из моря. Аналогичным образом, можно утверждать, что приспособленность к жизни в космосе среди бактерий подтверждает: их предки явились именно оттуда.
Гипотеза панспермии непопулярна среди исследователей происхождения жизни, потому что она обходит стороной ключевой вопрос в интересующей их области: происхождение живых существ из неживых химических соединений. Действительно, панспермия не имеет отношения к этой проблеме, поскольку предполагает, что жизнь, возможно, возникла в более благоприятной среде, чем была на ранней Земле. Это могла быть планета с химически восстановленной средой, благоприятной для образования аминокислот, что показали в 1950 году эксперименты Миллера и Ури [67]. В этих экспериментах Стенли Миллер, аспирант профессора Гарольда Ури, обеспечил себе научное бессмертие, смешав метан, аммиак и водяной пар в колбе и пропустив через смесь электрическую искру, чтобы произвести большое количество аминокислот, которые в биологии считаются основными (а до исследований Миллера считались единственными). Эти эксперименты были подвергнуты критике как не относящиеся к происхождению жизни, потому что в ранние периоды земная среда была более окислительной и реакции Миллера – Ури пошли бы в ней не сразу. Однако если панспермия возможна, то эти критические замечания спорны. Независимо от того, имеет ли гипотеза панспермии отношение к вопросу распространенности жизни во Вселенной, она бросает на него обширную тень.
Перенос жизни между Землей и Марсом
Как обсуждалось выше, в настоящее время хорошо известно, что на протяжении всей своей истории Земля была объектом многочисленных столкновений с астероидами и кометами. Это могло способствовать выбросу большого количества не подвергавшегося воздействию ударных волн и, следовательно, нестерилизованного вещества в межпланетное и межзвездное пространство. Коллеги профессора Джея Мелоша из Университета штата Аризона, например шведский биолог Курт Милейковски, опубликовали расчеты, показывающие, что значительные количества этого вещества могли добраться до близлежащих планет, таких как Марс, за отрезки времени, которые очень малы по сравнению с продемонстрированными продолжительностями жизни находящихся в «спячке» бактерий [60]. Таким образом, на протяжении геологической истории бесчисленные бактерии почти наверняка были перенесены с Земли на Марс. Более того, если на Марсе есть или когда-либо была бактериальная жизнь, также происходил естественный перенос этих организмов с Марса на Землю. Действительно, по оценкам, на Землю каждый год падает 500 килограммов нестерильных марсианских пород. Это наблюдение показывает, что современные дорогостоящие программы «планетарной защиты», учрежденные различными космическими агентствами, чтобы предотвратить транспортировку микроорганизмов между планетами на космических аппаратах, бессмысленны. У микроорганизмов уже есть множество собственных кораблей, и они регулярно путешествовали в течение последних 3,5 миллиарда лет.
То, как легко бактерии перемещаются между Землей и Марсом, делает маловероятным, хоть и не невозможным, тот факт, что прошлая или настоящая марсианская жизнь могла зародиться отдельно от земной. Для того чтобы эти процессы протекали независимо, они должны были быть почти одновременными, поскольку в противном случае планетарная жизнь, которая возникла первой, имела бы преимущество в распространении. Более вероятно, что и Земля, и Марс были «засеяны» одновременно из внешнего, по-видимому, межзвездного источника или что жизнь развивалась из местных химических соединений или на Земле, или на Марсе и попала на другую планету, как только приобрела форму, способную выжить в космическом полете. Мы видели из недавнего обсуждения, что отсутствие предшествующих бактериям организмов на Земле заставляет предположить, что исконно жизнь развивалась на Земле. Таким образом, наиболее вероятные альтернативы следующие: а) жизнь возникла на Марсе, а затем была посеяна на Земле или б) Земля и Марс были засеяны одновременно из межзвездного источника.
Я не рассматриваю вариант, при котором только Земля, а не Марс была засеяна извне. Я делаю это, поскольку теперь ясно, что по поверхности Марса в течение сотен миллионов лет его ранней истории текла жидкая вода. Таким образом, если существовал бы межзвездный источник бактерий, Марс, конечно же, тоже был бы засеян.
Если свести варианты появления бактерий на планетах к приведенным выше пунктам а и б, это заставляет решающим образом переформулировать вопросы, связанные с поиском жизни на Марсе. Вопрос о существовании в прошлом бактерий на Марсе перестает быть ключевым, они почти наверняка там были. Важнее другое: есть или были ли когда-то на Марсе организмы – предшественники бактерий? Если мы сможем найти доказательства этому, то мы должны заключить, что а верно. Если не сможем, то мы вынуждены будем сделать вывод б.
Последствия любого из этих результатов будут захватывающими. Например, если на Марсе обнаружат предшественников бактерий, тогда мы наконец получим представление о фундаментальных этапах перехода от химии к жизни. Кроме того, поскольку большая часть поверхности Марса достаточно хорошо сохранилась за 3,8 миллиарда лет, у нас была бы возможность непосредственно по окаменелостям прочитать историю развития жизни из неживой материи. В сущности, мы бы получили возможность читать книгу самой жизни.
С другой стороны, если поиск жизни на Марсе позволит обнаружить только доказательства присутствия того же рода хорошо развитых и способных к космическому перелету бактерий, которые нам известны как самые ранние обитатели Земли, то это значило бы, что обе планеты были засеяны из межзвездных источников. Это бы доказало справедливость теории межзвездной панспермии и, следовательно, означало бы, что микробная жизнь может быть обнаружена почти на всех из многих миллиардов подходящих для микроорганизмов планет, которые, предположительно, рассеяны по всей нашей Галактике. Так как микроорганизмы способны эволюционировать в высшие формы, это также в значительной степени увеличивает шансы на то, что мы найдем высокоорганизованную и даже разумную жизнь.
Поиск на Марсе живых и окаменелых предшественников бактерий, таким образом, невероятно важен для понимания жизни и места человечества во Вселенной. Совершенно ясно, что грамотно провести поиски могут только люди-исследователи, работающие на поверхности планеты. Окаменелости предшественников бактерий могут быть очень древними и потому редкими. Кроме того, если Маккей прав – а теперь кажется, что это возможно, – тогда нам также нужно будет искать окаменелые останки макроскопических животных и растений. Так как влажный период существования Марса закончился 3 миллиарда лет назад, любые окаменелости этих существ будут не менее древними и значительно более редкими, чем кости динозавров на Земле. Поэтому было бы крайне неразумно надеяться, что такие ископаемые обнаружатся в килограмме вещества, доставленного на Землю в ходе роботизированной миссии.
Но настоящая неожиданная научная удача на Марсе явится нам, если мы обнаружим живые организмы, либо предшественников бактерий, либо, если нам очень повезет, бактерий или даже эукариотов изолированного происхождения. Нам нужны живые организмы, если мы хотим изучить их структуру и узнать подробности о том, какие стадии прошли их предшественники, чтобы осуществить переход от химических соединений к жизни. Нам нужны живые организмы, если мы хотим наверняка определить, имеют ли марсианские бактерии общее происхождение с земными, или же они сформировались изолированно. И если марсианская жизнь развивалась отдельно, только живые образцы покажут нам, какой путь развития она выбрала.
Для получения таких образцов нам нужно будет установить буровые установки, способные проникнуть на глубину километра или более под поверхность Марса, чтобы достичь жидких грунтовых вод и активной биосферы, которую они, вероятно, содержат. Это задача не для малых автоматических зондов.
Если мы хотим узнать правду о природе жизни, на Марс придется лететь людям-исследователям.