Земля родилась «живой»

Если бы вы спросили профессионала в 1970-х годах — биолога, археолога или геолога — насколько стара жизнь на Земле, вы бы получили очень осторожный ответ «я не знаю».

Мы знаем, что Земля была обитаема еще до появления млекопитающих, птиц, динозавров, рептилий, рыб, ракообразных и даже морских звезд и медуз — до кембрийского взрыва, который случился 500-600 миллионов лет назад.

Мы знаем, что она была живой планетой, но доказательств этому у нас невероятно мало. Несмотря на то, что за полмиллиарда лет накопилась весьма внушительная ископаемая летопись, сам процесс образования ископаемых накладывает определенные ограничения на наши возможности заглянуть назад в прошлое. Обычно тела животных покрываются водой, а сверху — грунтовыми отложениями, и так образуются ископаемые, которые мы можем изучать. Ведь в противном случае Земля была бы усеяна трупами умерших тварей и гадов.

Но есть осадочная горная порода, в которой хранятся окаменелости. Однако если разместить слишком много слоев поверх ваших окаменелостей, сочетание давления и времени приведет к изменениям в этих породах, а значит, и в их содержимом. В породе, которая начинает меняться, окаменелости будут оставаться, только если порода изменится частично. В полностью преобразованных породах уже ничего не останется. Поэтому если бы вы спросили ученого, который изучает естественную историю Земли, 40 лет назад, насколько старая жизнь на Земле, он бы сказал вам, что один-два миллиарда лет — это уже точно, но может и больше — но доказать не получится.

В конце концов, мы не можем просто вернуться назад во времени и узнать, что тогда было; единственное, что у нас осталось с тех времен, это крошечные кусочки ископаемых. Земля сильно изменилась с тех пор. Если бы три миллиарда лет назад по нашей планете бродили гигантские фонарные столбы, которые пользуются сотовой связью, мы могли бы об этом никогда и не узнать.

И все же с 1970-х годов мы кое-что узнали: даже если самих окаменелостей больше нет, если их уже не разобрать, не различить, останки органического вещества оставляют особую сигнатуру в форме углерода. Это «углеродное датирование» можно использовать, измеряя соотношение углерода-14 и углерода -12 в организмах, поскольку обе формы углерода поглощаются органическим веществом, а углерод-14 рождается в верхних слоях атмосферы под действием космических лучей и распадается с периодом примерно в 5700 лет. Пока вы живете, вы дышите и вдыхаете обе формы углерода; когда вы разлагаетесь, углерод-14 распадается и не заменяется новым углеродом-14. Следовательно, если бы вы могли измерить соотношение углерода-14 и углерода-12, вы могли бы выяснить — грубо, с погрешностью в несколько тысяч лет — как давно умер этот конкретный организм.

Радиоуглеродное датирование позволяет нам вернуться назад во времени на несколько сотен тысяч лет или около того, прежде чем содержание углерода-14 станет слишком низким, чтобы оставаться эффективным. Но есть и другая форма углерода, о которой мы еще не упоминали, и все в том же глотке воздуха: углерод-13, который, как и углерод-12, стабилен и содержание которого составляет примерно 1,1% от других форм углерода.

Живые организмы — насколько мы смогли выяснить — предпочитают углерод-12 углероду-13, поскольку метаболические ферменты реагируют с первым более эффективно. Если вы обнаружили древний источник углерода, богатый углеродом-12, а не -13, это хорошее свидетельство в пользу того, что перед вами останки древней формы жизни. Изучая графит, форму чистого углерода, отложившуюся в высокой степени метаморфизованных породах (циркон), мы смогли заглянуть много глубже барьера в 1-2 миллиарда лет и сместили появление жизни на Земле до точки в 3,8 миллиарда лет назад — то есть всего спустя 750 миллионов лет после образования Земли. Но в 2015 году мы превзошли сами себя.

Обнаружив месторождения графита в цирконах, которым 4,1 миллиарда лет, особенно богатые углеродом-12, теперь мы располагаем твердыми доказательствами того, что жизнь на Земле сопровождала планету на протяжении 90% ее истории, а может и дольше. В конце концов, если найти останки органического вещества в определенном месте — значит, органическая материя будет как минимум такой же старой, как и место ее погребения, а может и еще старше. Настолько старше, что можно было бы подумать, что Земля появилась вместе с жизнью. Возможно, так и было.

Существует гипотеза, известная как гипотеза панспермии, и пока за нее будут горой стоять авторитетные люди, она будет в некоторой степени авторитетной. Видите ли, Земля родилась спустя более девяти миллиардов лет космической эволюции. Начинка, которая впоследствии легла в основу нашей планеты, до этого была другими поколениями звезд, которые стали планетарными туманностями, останками сверхновых и даже нейтронными звездами, щедро одарив нашу Вселенную тяжелыми элементами.

Во многих случаях эти тяжелые элементы были связаны вместе в чрезвычайно интересных молекулярных цепочках, которые мы сегодня считаем «истинно органической материей».

Когда на Землю попадают метеориты, вроде метеорита Мерчисон, мы можем проанализировать, что у них внутри. Мы находим всевозможные интересные органические молекулы, но самое интересное в них — это аминокислоты. Несмотря на то, что важную роль в процессах жизни на Земле играют порядка 20 аминокислот, в этом метеорите мы нашли около 100 уникальных аминокислот. Очевидно, ингредиенты жизни в изобилии присутствуют по всей Вселенной. Мы даже нашли аминокислоты на Луне, а это указывает, что кто бы ни принес аминокислоты на Землю, это произошло еще до формирования Луны, меньше чем 100 миллионов лет спустя после формирования Солнечной системы.

И если все ингредиенты на месте, может, и какая-нибудь примитивная форма жизни должна присутствовать при этом всем? Если у всей жизни на Земле есть универсальный общий предок, может ли во Вселенной существовать много форм ультрапримитивной жизни, один из видов которой лучше всего адаптировался к окружающей среде молодой Земли, выжил, расцвел, эволюционировал и превзошел другие? У нас недостаточно свидетельств, чтобы предпочесть эту гипотезу другим, но если мы продолжим отодвигать порог все дальше и дальше: 4,3 миллиарда лет назад, 4,4 миллиарда, 4,45 миллиарда… нам не останется ничего другого, как прийти к выводу, что Земля родилась «живой» в некотором смысле.

Возможно, гейзеры Энцелада, «черные курильщики» на спутнике Нептуна Тритоне или даже заснеженные хребты Плутона содержат эти примитивные формы жизни, и что именно бомбардировка кометами и другими объектами пояса Койпера принесла эти примитивные формы жизни к нам. Лучшее в этой теории то, что мы можем проверить ее, если решимся отправить миссию к этим мирам.