Номер 09, 2011

Не упала ли жизнь с неба?

Когда метеорит «Париж» попал в национальную коллекцию, началось его тщательное исследование. В начале ноября французские лаборатории должны были получить образцы для анализа. Посетителям предлагают рассмотреть кусок метеорита с тщательно отполированной поверхностью и сравнить его с камнями того же возраста (4,5 миллиарда лет): оба камня относятся к хондритам (внеземные камни двух категорий: не дифференцированные метеориты, составляющие около 80% объектов, и более крупные дифференцированные метеориты – части более крупных объектов. Хондриты наиболее примитивные объекты Солнечной системы. Углеродные хондриты содержат до 5% органической материи).

Эти метеориты нашпигованы хондрами – кольцевыми образованиями размером от микрометра до сантиметра. В метеорите «Париж» они весьма индивидуальны, покрыты прозрачной оболочкой и сверкают всеми цветами радуги, тогда как в другом камне они выглядят тусклыми. Речь идет об исходных минералах нашей Вселенной. Они прекрасно сохранились, что вселяет надежду. Специалисты надеются лучше понять происхождение Земли. Результаты накапливаются и ведут к созданию новой гипотезы – о внеземном происхождении молекул жизни...

Метеорит был случайно найден около десяти лет назад. Его купил на распродаже коллекции музея Друо один из любителей, который и передал находку ученым. Метеорит оказался наиболее интересным и спорным из множества экспонатов мировых коллекций. Неизвестно, когда и как он упал на Землю, но его никогда не омывала проточная вода, и на него никогда не воздействовало повышение температуры. Он сохранился в исходном виде и является уникальным источником информации об условиях зарождения планет, когда начали возникать первые кусочки жизни.

Кольцевые хондры являются зернами силиката в «супе», давшем жизнь планетам. Этот булыжник может стать давно ожидаемым Граалем для исследователей. До сих пор у ученых был в распоряжении только сильно поврежденный метеорит «Мерчисон», упавший в Австралии в 1969 году. В нем содержалось 70 аминокислот, восемь из которых участвуют в белках жизни на Земле по своим химическим данным и оптическим особенностям. В основном, это левозавитые молекулы, иными словами – они поляризуют свет в левую сторону. Именно эту особенность биологи не могут объяснить, а химики воссоздать в лаборатории, а она и характеризует жизнь. Почему жизнь предпочитает левую жизнь? Никто этого не знает. И как упавший с неба камень может содержать формы, характерные для живых существ?

Первой реакцией было утверждение, что метеорит заражен. Ведь «Мерчисон» побывал в руках людей и лишь позже попал к ученым. Но анализ изотопов позволил отбросить эту гипотезу. Исследования нового метеорита позволят или не позволят подтвердить мысль, что молекулы жизни пришли из космоса.

Эта гипотеза, которую называют экзогенным вкладом, очень жизненна. «Париж», быть может, позволит разрешить и другие загадки, возникающие в процессе изучения. Непонятен механизм, как подобные молекулы прошли селекцию в космосе? Первые элементы ответа дали в 2000 году астрономы, обнаружившие в туманности Орион поляризованный свет, способный производить селекцию одной-единственной формы молекулы (левозавитую). Но ученые пока не нашли других примеров того же типа. Даже допустив, что молекулы жизни принесли метеориты, а они прошли обработку пучком поляризованного света, что вызвало некий избыток левых молекул, как объяснить подобное предпочтение?

И новое недавнее открытие подтверждает гипотезу космического происхождения жизни. Японские ученые обнаружили особую, так называемую автокаталитическую реакцию, которая позволяет избирательно увеличить количество левых или правых молекул, если начинается с существующим избытком. Далее она поддерживает сама себя, создавая те или иные молекулы.

Было ли их достаточно, чтобы оплодотворить Землю? Экзобиологии ссылаются на огромное количество метеоритов в Солнечной системе. Планеты образуются от последовательных столкновений пыли, зерен и даже планетоидов. Сейчас на Землю в год падает от 10 000 до 20 000 тонн метеоритов. Но был ли этот вклад постоянным или существовал «пик» примерно 3,9 миллиардов лет назад? Именно в этот период изменение орбит крупных планет дестабилизировало объекты из пояса Кьюпера, кометный резервуар, окружающий Солнечную систему. Одно точно – внесение органической материи было более мощным тогда, чем сейчас.

Еще один вопрос: почему хрупкие молекулы жизни не были разрушены излучениями во время их путешествия? Здесь свое дело сделали русские с их опытом «Уволюции». Органические соединения были подвергнуты воздействию прямого солнечного излучения. Их поместили в контейнер, стоявший у люка спутника «Фотон». Потом капсулу сбросили на землю в районе Казахстана. Было получено доказательство разрушения органики под ультрафиолетовыми лучами, когда она находилась на поверхности. Расположенные в глубине молекулы не пострадали. Именно так сохраняются органические молекулы в метеоритах. Они были в силикатах, покрытых коркой льда в протопланетарном облаке. Затем зерна слиплись, образуя метеориты, и органическая материя оказалась внутри.

И последний вопрос, на который, быть может, даст ответ «Париж»: приземлились ли драгоценные молекулы в защитном коконе, ведь среда на Земле была враждебной? 4,5 миллиарда лет назад юное Солнце было достаточно холодным, но температура на Земле была намного выше 0оС. Наша планета была покрыта океанами с несколькими континентами, а потому действовал так называемый парниковый эффект (пары воды и метана). Вода в океанах была горячее нынешней – около 70оС. Кроме того, Земля была защищена от ультрафиолетового излучения (сейчас его останавливает озоновый слой). В атмосфере было много защитных паров биоорганических соединений. Земля оказалась достаточно гостеприимной... Но мы по-прежнему не знаем, какое количество биомолекул мог переносить каждый метеорит – главная переменная для подтверждения происхождения жизни.

Откуда прилетают метеориты?

«Париж» содержит хондриты в исключительно сохранном виде. Они не испорчены проникновением воды.

По сравнению с «Парижем» «Мерчисон», бывший эталон, выглядит не блестяще.

Ежедневно около тонны внеземной материи проникает в верхние слои земной атмосферы. В основном это пыль и 2000–3000 метеоритов весом более килограмма. Когда они пересекают атмосферу, многие разогреваются, начинаются светиться, образуя в небе яркий след. Падающие звезды – это облака метеоритов, которые Земля пересекает на своем пути. Это осколки от столкновения планетных тел. Например, Персеиды, которые Земля встречает летом при прохождении созвездия Персея. Тела весом более нескольких сотен граммов достигают поверхности Земли, но теряют в весе при прохождении через атмосферу от 1 до 4 мм толщины за каждую секунду падения. Метеориты обычно считаются осколками астероидов – мелких объектов Солнечной системы, которые кружат между Марсом и Юпитером. Некоторые под воздействием гравитации при столкновении или прохождении вблизи других тел теряют орбитальную стабилизацию. Свое существование они кончают падением на поверхность планет.

Три возможных сценария

Как биомолекулы соединились для образования первых живых организмов? Эти вопросы являются предметом споров. Обзор основных существующих гипотез.

1. Экзогенный вклад, или биомолекулы из космоса

Внутри углеродных хондритов, но также и в межзвездном пространстве органических молекул – на основе углерода – очень много. Но только малая часть из них могут считаться биомолекулами, то есть имеющими ингредиенты жизни в виде аминокислот. Пока их содержат несколько метеоритов с углеродными хондритами. Многочисленные опыты показывают, что зерна-носители жизни могут добраться до поверхности Земли в неизменном виде, будучи спрятанными в толще падающего тела. Как они смогли объединиться в последующем? Самая главная гипотеза – свою роль сыграл гидротермический фактор в глубинах океанов. В первичных, более теплых водах первые биомолекулы могли черпать энергию, необходимую для объединения, из минералов. Как? Пока тайна.

2. Панспермия, или жизнь, пришедшая из космоса

Мысль, что живые клетки – в виде спор – существуют в космосе, зародилась в конце XIX века. Эти микроорганизмы прибыли на Землю с метеоритами. Размножились и диверсифицировались. Эта на время отброшенная гипотеза возродилась с метеоритом ALH 84001, найденном в Антарктике в 1984 году. В 1996-м группа ученых НАСА заявила, что обнаружила в нем следы реликтовой марсианской жизни. Но эту спорную идею разделяют не все. Гипотеза поддерживается группами Нью Эйдж и сектантами вроде рафаэлитов.

3. Атмосферные биомолекулы

До появления метеоритов химики рассматривали вопрос формирования биомолекул в земной атмосфере. Гипотеза была выдвинута Александром Опариным, русским биохимиком в конце XIX века. Эксперимент был проведен в 1953 году американцами Стенли Миллером и Харольдом Ури. Принцип в том, чтобы воссоздать смесь, воспроизводящую исходную атмосферу Земли такой, какой она считалась в ту дальнюю эпоху: вода, метан, аммиак и водород. В качестве энергии подавались электрические разряды. После этих опытов ученые констатировали образование 2% аминокислот. Результаты до сих пор изучаются. Правда, критикуется состав атмосферы: исходный кокон должен был быть богаче углекислым газом, о котором Миллер не подумал. Пока эта дорожка не заброшена.

К началу ^