Изображение предоставлено NASA
Кажется, все начинается просто, а потом становится все сложнее. Жизнь такая. И, возможно, нигде это понятие не правдивее, чем когда мы исследуем происхождение жизни. Сложились ли самые ранние одноклеточные формы жизни из органических молекул здесь, на Земле? Или возможно, что - подобно одуванчикам, разносящим спору над весенней травой - космические ветры переносят живые существа из мира в мир позже, чтобы укорениться и расцвести? И если это так, то как именно возникает такая «диаспора»?
За 450 лет до нашей эры греческий философ Ионагорас из Ионии предположил, что все живые существа произошли от неких повсеместных «семян жизни». Сегодняшнее представление о таких «семенах» гораздо более изощренно, чем то, что Анаксагор мог бы себе представить - оно ограничивалось простыми наблюдениями за живыми существами, такими как подрастающее растение и цветущее дерево, ползающее и жужжащее насекомое, кричащее животное или ходячий человек; Не стоит также упоминать природные явления, такие как звук, ветер, радуга, землетрясения, затмения, Солнце и Луна. Удивительно современный в мышлении, Анаксагор мог только догадываться о деталях ...
Примерно через 2300 лет - в 1830-х годах - шведский химик Джинс Джекоб Берцелиус подтвердил, что в некоторых метеоритах, «упавших с небес», были обнаружены соединения углерода. Сам Берцелиус, однако, считал, что эти карбонаты были загрязнителями, происходящими с самой Земли - но его находка способствовала появлению теорий, предложенных более поздними мыслителями, в том числе врачом Г.Е. Рихтер и физик лорд Кельвин.
Панспермия впервые получила реальное лечение от Германа фон Гельмгольца в 1879 году, но это был еще один шведский химик - лауреат Нобелевской премии 1903 года Сванте Аррениус - который популяризировал концепцию жизни, происходящую из космоса в 1908 году. Возможно, удивительно, что эта теория основывалась на понятии, что радиационное давление от Солнца и других звезд «взорвало» микробов примерно как крошечные солнечные паруса - а не в результате обнаружения соединений углерода в каменистом метеорите.
Теория о том, что простые формы жизни путешествуют в изгнании из других миров? заложенный в скале, взорванный с планетарных поверхностей воздействием крупных объектов, - это основа «литопанспермии». У этой гипотезы есть множество преимуществ - простые, выносливые формы жизни часто встречаются в залежах полезных ископаемых на Земле в запретных местах. Миры - такие как наш или Марс - иногда подвергаются разрушению астероидами и кометами, достаточно большими, чтобы швырнуть камень на скорости, превышающие скорости побега. Минерал в горных породах может защищать микробов от ударов и радиации (связанных с ударными кратерами), а также от жесткого излучения Солнца, когда каменные метеоры движутся в пространстве. Самые выносливые формы жизни также обладают способностью выживать в холодном вакууме, переходя в стазис - сводя химические взаимодействия к нулю, в то же время поддерживая биологическую структуру достаточно хорошо для последующего оттаивания и размножения в более целительных средах.
На самом деле несколько примеров такого выброса в настоящее время доступны на земле для научного анализа. Каменистые метеоры могут включать в себя некоторые очень сложные формы органических материалов (были найдены углеродистые хондриты, которые включают амино и карбоновые кислоты). В частности, окаменелые остатки с Марса, хотя и могут подвергаться различным неорганическим интерпретациям, находятся в распоряжении таких учреждений, как НАСА. Теория и практика «литопанспермии» выглядит очень многообещающе - хотя такая теория может только объяснить, откуда берутся самые простые формы жизни, а не как она возникла с самого начала.
В статье под названием «Литопанспермия в звездообразующих кластерах», опубликованной 29 апреля 2005 г., космологи Фред С. Адамс из Центра теоретической физики Мичиганского университета и Дэвид Спергель из Отдела астрофизических наук Принстонского университета обсуждают вероятность распределения углеродистых хондритов микробной жизни в ранних звездных скоплениях. Согласно дуэту, «шансы распространения биологического материала из одной системы в другую значительно повышаются… из-за непосредственной близости систем и низких относительных скоростей».
По мнению авторов, в предыдущих исследованиях изучалась вероятность того, что жизнеспособные породы (обычно весом более 10 кг) играют роль в распространении жизни в изолированных планетных системах, и было обнаружено, что «шансы как метероидного, так и биологического переноса чрезвычайно велики. низкий." Однако «шансы переноса увеличиваются в более людных средах» и «Поскольку масштабы времени формирования планет и ожидаемое время жизни молодых звезд в скоплениях детей примерно сопоставимы, примерно 10–30 миллионов лет, обломки образования планет имеют хороший шанс быть перенесенным из одной солнечной системы в другую ».
В конечном итоге Фред и Дэвид заключают, что «молодые звездные скопления обеспечивают эффективный способ передачи скального материала из солнечной системы в солнечную систему. Если какая-либо система в совокупности рождений поддерживает жизнь, то многие другие системы в кластере могут захватывать жизненно важные породы ».
Чтобы прийти к такому выводу, дуэт выполнил «серию численных расчетов для оценки распределения скоростей выброса для горных пород» на основе размера и массы. Они также рассмотрели динамику ранних звездообразующих групп и скоплений. Это было важно, чтобы помочь определить скорость улавливания горных пород планетами в соседних системах. Наконец, они должны были сделать определенные предположения о частоте инкапсулированных в жизнь материалов и живучести встроенных в них форм жизни. Все это привело к ощущению «ожидаемого количества успешных случаев литопанспермии на кластер».
Основываясь на методах, использованных для того, чтобы прийти к такому выводу и думая только о существующих расстояниях между солнечными системами, дуэт оценил вероятность того, что Земля экспортировала жизнь в другие системы. По оценкам Фреда и Дэвида, на протяжении всей жизни на Земле (около 4,0 млрд.) Земля выбрасывала около 40 миллиардов жизненно важных камней. Из примерно 10 био-камней в год около 1 (0,9) высадится на планете, пригодной для дальнейшего роста и распространения.
Большинство космологов, как правило, обращаются к «трудным научным вопросам» происхождения Вселенной в целом. Фред говорит, что «ему по сути интересна экзобиология» и что он и «Дэвид были летними студентами вместе в Нью-Йорке в 1981 году», где они работали над «проблемами, связанными с атмосферой и климатом планет, проблемами, близкими к вопросам экзобиологии». Фред также говорит, что он «тратит большую часть времени на исследования проблем, связанных с образованием звезд и планет». Фред признает особую роль Дэвида в размышлении «над идеей рассмотрения панспермии в кластерах; когда мы говорили об этом, стало ясно, что у нас есть все кусочки головоломки. Мы просто должны были собрать их вместе.
Этот междисциплинарный подход к космологии и экзобиологии также побудил Фреда и Дэвида взглянуть на вопрос о литопанспермии между кластерами. Снова используя методы, разработанные для изучения распространения жизни внутри кластеров, а затем примененные для экспорта жизни с самой Земли на другие планеты, не относящиеся к Солнечной системе, Фред и Дэвид смогли сделать вывод, что «молодой кластер с большей вероятностью захватит жизнь извне, чем спонтанно порождать жизнь ». И «Однажды посеянный, кластер обеспечивает эффективный механизм усиления для заражения других членов» внутри самого кластера.
В конечном счете, однако, Фред и Дэвид не могут ответить на вопрос, где и при каких условиях появились первые семена жизни. На самом деле, они готовы признать, что «если бы спонтанное происхождение жизни было достаточно распространенным, не было бы необходимости в каком-либо механизме панспермии, объясняющем наличие жизни».
Но, по словам Фреда и Дэвида, когда жизнь где-то закрепляется, ей удается обходиться довольно легко.
Автор Джефф Барбур
