Панспермия: Метеориты несущие "споры жизни"

Панспермия - это идея о том, что жизнь существует во всей Вселенной и зарождается на новых планетах благодаря кометам, метеорам и другим межзвездным путешественникам.

Читатели Википедии могут увидеть, что эта идея обозначена как "побочная" теория. Но так ли это? Или панспермия так же вероятна, как и идея о том, что жизнь на Земле возникла из супа химических веществ, под воздействием ударов молнии и тепла, как гласит наиболее широко принятая теория зарождения жизни на нашей планете?

Современная теория гласит, что варево из первобытных химических веществ было поражено молнией, сварено под воздействием тепла и превратилось в организм, способный к репликации. Этот первый шаг к жизнеспособным организмам, способным к репликации, вероятно, является самым трудным шагом, который должна пройти любая жизнь.

Интересно, что, несмотря на все свои достижения, современная наука так и не смогла повторить это развитие, за исключением нескольких перспективных химических компонентов. Поскольку этот первый шаг настолько труден и маловероятен, возможно ли, что он произошел всего несколько раз за время развития нашей Вселенной, и эти несколько проявлений жизни были перенесены через космос, чтобы "засеять" Вселенную жизнью.

В какой-то момент эта тема стала тем, что я хотел изучать в своей научной карьере. Вместе с профессором физики, который обладал прибором, позволяющим создавать сверхнизкий вакуум (до такой степени, что молекулы, просачивающиеся через три дюйма нержавеющей стали, были источником загрязнения), я решил изучить этот вопрос. Идея заключалась в том, чтобы взять микроорганизмы, споры и другие формы жизни и посмотреть, смогут ли они выжить в вакууме космоса; это, по сути, показало бы, что панспермия возможна.

Почему же мы этого не сделали? Потому что это уже было сделано. Со времен расцвета ранней космической программы НАСА финансировало именно такие исследования и обнаружило то, что мы изначально ожидали: панспермия возможна.

Истоки спорной теории

Теорию панспермии трудно назвать новой. Известно, что философы еще в 500 году до нашей эры утверждали, что жизнь существует во всей Вселенной. Более века назад шведский физик и химик Свантс Аррениус, вероятно, был одним из самых первых современных ученых, постулировавших возможность панспермии. Аррениус считал, что споры могли пройти через вакуум космоса и принести жизнь во вселенную, хотя, конечно, в то время это было невозможно проверить.

Совсем недавно были выдвинуты две различные версии того, как может происходить панспермия: "мягкая" панспермия, когда аминокислоты и нуклеиновые кислоты передаются через Вселенную, и "жесткая" панспермия, когда засеваются настоящие споры и организмы, а не просто строительные блоки жизни.

Другая теория "жесткой" панспермии заключается в том, что вместо путешествия через межзвездное пространство жизнь могла сформироваться на одной из ранних планет нашей Солнечной системы и в результате столкновений с метеорами и астероидами была перенесена с одной планеты на другую на космических выбросах.

Но каковы доказательства этой теории? Может ли жизнь выжить в космическом пространстве? Ученые признают, что млекопитающим, подобным нам, было бы трудно выжить там в одиночку; наши легкие разорвались бы в вакууме космоса, и нам было бы трудно переносить ультрафиолетовое излучение и необычайный холод. Вопрос сводится к тому, какой тип жизни мог бы выжить.

Для того чтобы панспермия могла функционировать, жизнеспособный организм должен покинуть атмосферу и гравитационный

одной планеты, путешествовать по космосу и выжить после возвращения через атмосферу на другую планету. Каждый из этих этапов был исследован, и для каждого из них существуют жизнеспособные маршруты. Фактически, сценарий "побега" может даже не потребовать таких вещей, как падение метеорита. На борту Международной космической станции (МКС) было обнаружено наличие жизнеспособных микробов и спор на низкой околоземной орбите. Похоже, что ключевым фактором является не способность выживать в прохладном вакууме космоса, а защита от ультрафиолетового излучения, которое быстро разрушает нуклеиновые кислоты, когда они подвергаются его воздействию, даже внутри клетки. Возможные формы защиты от ультрафиолета можно найти в метеоритах или даже в почве, где шероховатая поверхность позволяет создавать пространства, защищенные от радиации.

Пути через космос

Что касается жизнеспособных путей для панспермии, то изучались также методы перемещения через космос (именно этой областью я ранее интересовался профессионально). В 1985 году в журнале Nature была опубликована статья, в которой было показано, что панспермия возможна в смоделированном космосе, хотя и с ограничениями, о которых говорилось выше. На самом деле, более низкие температуры помогли стабилизировать споры. В дальнейшем это было изучено в космосе, и не только с помощью моделирования. В одном исследовании споры Bacillus subtilis выжили в космическом пространстве в течение шести лет, когда их защитили от ультрафиолетового излучения путем смешивания спор с материалами типа почвы на миссии PERSEUS. Это может показаться довольно ошеломляющим, но если посмотреть на устойчивость спор в сложных условиях здесь, на Земле, то, возможно, это не так. Споры чрезвычайно устойчивы и могут выдерживать высокие дозы радиации, холода и ультрафиолета; по крайней мере, если сравнивать их с живыми аналогами.

Но какими бы живучими они ни были, могут ли споры выжить после вхождения в атмосферу планеты? Как выяснилось, да, могут.

В работе "Выживание бактерий и спор под экстремальным ударным давлением", опубликованной в 2004 году в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, исследователи М. Дж. Бурчелл, Дж. Р. Манн, А. В. Банч обнаружили, что когда споры и живые бактериальные клетки подвергаются ударам, эквивалентным тем, которые они испытали бы при входе в атмосферу и ударе о планету, хотя они не особенно хорошо себя чувствуют, их выживаемость конечна и, как выяснилось, по крайней мере достаточна для зарождения жизни. Кроме того, они могут выжить и в условиях высокой температуры при входе в атмосферу, поскольку только ведущие внешние части метеоров и астероидов подвергаются экстремальному нагреву во время таких входов в атмосферу.

Но попадают ли межпланетные/межзвездные объекты на Землю? Короткий ответ - да: на Земле были обнаружены камни, которые, как было доказано, образовались на Марсе. Совсем недавно был обнаружен необычный межзвездный объект 'Oumuamua; хотя этот загадочный объект был очень большим, ничто не исключает возможности того, что гораздо меньшие объекты могут проходить через межзвездное пространство гораздо чаще, чем мы думаем.

Учитывая, что панспермия, безусловно, является реальной возможностью, каковы ближайшие последствия? Во-первых, было бы удивительно, если бы Марс и Земля не имели общего биологического фона. Наше относительно близкое соседство и знание того, что в прошлом мы обменивались объектами, может означать, что обнаружение жизни на Марсе - как в прошлом, так и в настоящем - должно быть разумным ожиданием. А вот отсутствие жизни (или хотя бы истории жизни в прошлом) на Марсе может быть более удивительным.

Мы также знаем, что жизнь может выживать в космосе. Значит ли это, что мы должны ожидать, что метан или газы преимущественно биологического происхождения, обнаруженные на других планетах, будут считаться биологическими, пока не будет доказано обратное?

В заключение, из наших исследований жизни на Земле мы знаем, что она вынослива и может выжить практически в любой экстремальной среде на нашей планете. В связи с этим возникает вопрос: почему то же самое нельзя сказать, если в космосе будут созданы подходящие условия?

Кертис Брэдли - имеет докторскую степень по молекулярной генетике и клеточной биологии в Чикагском университете.