Космические разносчики жизни

3 июля 2005 года космический корабль Deep Impact выпустил 400-килограммовый зонд, оставив его прямо на пути следования кометы Tempel 1, которая в это время неслась по своей орбите со скоростью 37 000 км/ч. Произошло столкновение, и зонд выбил в поверхности кометы воронку, а фонтан обломков рассеялся по окружающему космическому пространству.

Это аккуратно спланированное событие было запечатлено камерами с корабля Deep Impact, а полученные фотографии исследователи изучают до сих пор. В результатах этой искусственной катастрофы они надеются найти хотя бы намек на разгадку тайны зарождения жизни на нашей Земле.

Если мы поймем, как микробы зацепились за поверхность нашей планеты, легче будет искать планеты с правильной совокупностью необходимых условий. Вся жизнь на Земле построена из одних и тех же кирпичиков. Белки состоят из веществ, известных нам как аминокислоты. Все гены формируются из молекул (нуклеотидов), крепящихся к хребту из фосфатов и сахара (рибоза).

Главные загадки начинаются с вопроса, когда и как эти вещества попали на Землю. По всем прикидкам, жизнь могла зародиться от 4,55 (время зарождения планеты) до 3,45 (самая древняя не подлежащая сомнению датировка ископаемых земных микробов) миллиардов лет тому назад. Где-то в этом интервале какие-то компоненты жизни могли быть занесены на Землю кометой наподобие Tempel 1. Ученые, анализирующие результаты экспедиции Deep Impact, уже выяснили, что фонтан вещества, выброшенный из кратера, в изобилии содержит органические молекулы, из чего можно сделать вывод, что в составе самой кометы представлены существенные количества этих жизненно важных веществ.

Необходимое для жизни сырье могло самопроизвольно образоваться и на Земле. Два года назад ученые смогли искусственно получить рибозу, помогающую сформировать хребет ДНК. При синтезе были воспроизведены химические условия, которые могли бы сложиться в пустынях нашей планеты, когда она была еще молода.

Некоторые исследователи предполагают, что океанские волны забрасывали обогащенную органикой воду на болотистые равнины приливной зоны, где солнце и ритмичный прибой действовали наподобие катализаторов в этом биохимическом реакторе. Другие думают, что жизнь зародилась в гуще илистых отложений вдоль хребтов, пролегавших по дну океана. В этих зонах из трещин в земной коре выделялись богатые энергией минеральные вещества.

Четыре миллиарда лет назад на Марсе, судя по всему, была теплая, влажная атмосфера, а это значит, что там вполне могла зародиться жизнь. Но если всё, что необходимо для зарождения жизни, это смесь определенных ингредиентов и какой-либо источник энергии, тогда жизнь могла бы возникнуть и в менее гостеприимных мирах, например на Титане.

А если окажется, что кометы служат транспортом, доставляющим на планеты ключевые химические компоненты, тогда астрономам нужно искать такие планетные системы, которые окружены густыми облаками комет.

Как мы знаем, для жизни подобной земной необходима какая-либо жидкость. В газообразной среде молекулы носятся так быстро, что уже не способны участвовать в достаточно сложных химических реакциях. В твердых телах, напротив, они вообще не способны двигаться. Жидкость – это растворитель, абсолютно необходимый для протекания жизненных процессов.

Земля почти вся она покрыта океанами, озерами и реками. Ее атмосфера забита облаками, насыщена паром. У нас во всех жизненных процессах в качестве жидкого растворителя выступает вода – будь то в пустыне или в толще скальных пород. Значит ли это, что лишь вода способна поддерживать жизнь, или же просто жизнь на нашей планете воспользовалась для своих нужд самым доступным из подходящих для этой цели веществ?

Этот вопрос – один из самых обсуждаемых в астробиологии. Теоретически возможно, чтобы для какой-либо экзотической формы жизни на основе атомов углерода таким универсальным носителем послужил бы жидкий природный газ или еще какой-либо углеводород. А если жизнь будет строиться не на углероде, а на каком-либо другом элементе, скажем, на кремнии, она сможет развиваться и в среде с жидкостями другого типа.

Над Юпитером, к примеру, висят облака из жидкого аммиака. Венера скрыта под одеялом из серной кислоты. На фотографиях Титана можно увидеть что-то очень похожее на озера жидкого метана.

А какова роль Солнца в зарождении жизни? Например, на Земле микробы обитали на глубине более 5 км под землей в среде, которая никоим образом не была связана с поверхностными водами. Зона эта изолирована от земной поверхности уже в течение десятков миллионов лет.

Судя по всему, микробы существовали без солнечного света, питаясь органическими углеродными соединениями, которые возникали благодаря реакции СО и воды.

В свете этого открытия можно предположить, что жизнь существует на Марсе или на обледеневших лунах Сатурна и Юпитера. И ученые не исключают вероятности, что организмы прямо сразу образовались глубоко под поверхностью этих планет, где и существуют по сей день.

В поисках внеземной жизни трудно где-то найти такие комфортные условия для жизни, как на Земле. На поверхности Марса никакой защиты от космических лучей, ветер несет пыль на тысячи километров, а температура падает до минус 170 С. Тем временем Венера задыхается в углекислом газе, а температура на ее поверхности может достигать 4600С.

Впрочем, за последние годы ученые выяснили, что жизнь может существовать в исключительно суровых условиях. Особо теплолюбивые организмы (они называются "термофилы") могут жить при температуре 120С. Их можно обнаружить, например в гейзерах. Химический состав этих существ приспособлен к тому, чтобы существовать при высоких температурах.

Жизнь способна противостоять и лютым морозам. Микробиологи из Пенсильвании достали кусочки льда из-под самого основания одного из гренландских ледников толщиной 3000 метров. Этот лед пробыл там, по крайней мере, 120 000 лет. Под микроскопом в нем обнаружились разнообразные микроорганизмы.

Некоторые ученые придерживаются гипотезы, что в зарождении жизни на Земле ключевую роль сыграли именно термофилы. Если эта теория верна, тогда можно предположить, что жизнь способна зародиться на планетах, располагающих запасами горячей воды.

Но другие настаивают, что жизнь возможна на тех космических телах, где могут обитать микроорганизмы (психрофилы), живущие в холоде. Сейчас все взгляды прикованы к спутнику Сатурна Энцеладу. В марте NASA опубликовало фотографии, где гейзеры, расположенные на поверхности этого спутника, извергают в космос потоки ледяных кристаллов. В свете этого открытия можно предположить, что и другие заледенелые луны Сатурна и Юпитера могут на поверку оказаться приютом для психрофилов.

А является ли необходимым условием для зарождения жизни ДНК? Некоторые ученые пытались воссоздать простейшие формы жизни, используя для этого только РНК – вариант ДНК с одной нитью (ДНК – это спираль из двух нитей, в которой содержится вся генетическая информация клетки).

Возможно, что нынешняя жизнь развилась из организмов на базе РНК, и уже потом они уступили место более сложным формам. Некоторые исследователи допускают, что такие изначальные существа все еще живут вокруг нас, спрятавшись в еще не исследованных местах, например в мелких порах скальной породы.

Если жизнь способна формироваться только на основе ДНК, тогда она может зародиться лишь на тех планетах, где есть фосфор, азот и определенные типы сахаров. На некоторых планетах, например на Марсе, все эти ингредиенты могли оказаться в одном месте, в то время как на других, таких как Юпитер, это маловероятно. Если ученые сумеют разработать альтернативу ДНК, список планет, на которых стоит искать жизнь, принципиально расширится.

Конечно, нынешние разговоры об альтернативных формах жизни больше подходят не биологам, а голливудским сценаристам. Но покуда человечество полно решимости отправлять экспедиции в космос, хорошо было бы иметь представление о том, куда лететь и что мы там собираемся встретить.