Теория космического происхождения человека выдвигает гипотезу, что формы жизни, способные выжить в условиях космоса (например, экстремофильные бактерии - способные жить и размножаться в экстремальных условиях окружающей среды), могли попасть в области мусора и пыли, выбрасываемые в космическое пространство после столкновения планет, на которых могла существовать жизнь, а также малых тел Солнечной системы. Такой процесс называется панспермией.
Бактерии могли путешествовать в состоянии покоя на протяжении длительного периода времени перед тем, как случайно попасть на другую планету или
смешаться с околопланетным веществом. Если они встречали на новых планетах идеальные условия, бактерии восстанавливали свою активность и начинался процесс эволюции.
Панспермия не отвечает на вопрос, как жизнь началась, а лишь объясняет способы её поддержания и распространения. Кроме того, она не предлагает, что жизнь обязательно возникла лишь единожды. Но если она возникла, она может распространятся в другие сферы обитания, которые подходят для репликации.
Предлагаемый механизм
Механизм межзвёздной панспермии гипотетичен и в данный момент недоказанный. Панспермия может быть межзвёздной (между звездными системами) или межпланетной (между планетами одной звездной системы). Её транспортировочный механизм может включать радиационное давление и литопанспермию (перемещение микроорганизмов в твердых телах, например, метеоритах). Также считается, что может существовать преднамеренная панспермия - с космоса на Землю или с Земли в другую звездную систему. Инженер Томас Дегель (Thomas Dehel) предлагает, что сгустки магнитного поля, которые выбрасываются из магнитосферы, могут перемещать небольшое количество спор, поднятых из атмосферы Земли, с достаточной скоростью, чтобы пересечь межзвездное пространство до того момента, как споры будут разрушены.
Межпланетное перемещение вещества хорошо задокументировано, например, подтверждено метеоритами с марсианскими формами жизни, найденными на Земле (рис. 1-2). Подробнее смотрите
тут
.
(нажмите для просмотра в оригинальном размере)
Рис. 1-2. Метеорит ALH84001
Космические зонды также могут быть транспортным механизмом для межпланетного опыления. Например, миссией Аполлон-12 были найдены живые земные микроорганизмы на прилунившемся зонде Сервейер-3, поэтому космические агентства осуществляют тщательную стерилизацию, чтобы избежать планетарного опыления.
Исследования
Пока большая часть галактики обследуется на наличие признаков жизни или гипотетических инопланетных цивилизаций, гипотезы панспермии в их самом широком смысле будет трудно проверить.
Ранняя жизнь на Земле
Запись докембрийских ископаемых показывает, что жизнь появилась вскоре после образования Земли. Это должно означать, что жизнь появилась в течение нескольких сотен миллионов лет, когда условия на Земле стали благоприятными. Общепринятые научные оценки возраста Земли указывают на её формирование (наряду с остальной частью Солнечной системы) примерно 4550 миллионов лет назад.
Наиболее древние из известных осадочных пород датированы не моложе 3850 млн. лет. Самые старые из известных ископаемых строматолитов или бактериальных образований датируются в 3,5 миллиарда лет. Бактерии, которые образуют строматолиты и сине-зеленые водоросли являются фотосинтетическими. Большинство моделей происхождения жизни указывают на получение ранними организмами энергии от разложения химических веществ, а более сложный механизм фотосинтеза появился позже.
В период Позднего Тяжелого Бомбардирования около 3,9 млрд. лет назад (рис. 3) (о чем свидетельствуют лунные образцы Программы Аполлон) интенсивность ударов метеоритов об нашу планету могла быть в 100 раз выше, чем до этого периода (прим. Позднее Тяжелое Бомбардирование (англ. Late Heavy Bombardment) - период времени, когда вся Солнечная система была поглощена метеоритными дождями). Из анализа лунных пород и исследования подобных лунным кратеров на высокогорьях Марса, ученые Кринг и Коэн предположили, что Позднее Тяжелое Бомбардирование было вызвано ударами астероидов, которые повлияли на всю внутреннюю солнечную систему. Это могло стерилизовать всю планетарную поверхность Земли, в том числе подводные гидротермальные системы, которые однако в противном случае могли быть и защищены.
(нажмите для просмотра в оригинальном размере)
Рис. 3. Иллюстрация Луны в период Позднего Тяжелого Бомбардирования (сверху) и Луна сегодня (снизу)
Наилучшая оценка происхождения Вселенной сделана аппаратом
Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (космический аппарат НАСА, предназначенный для изучения реликтового излучения); она гласит о возрасте Вселенной 13,7 миллиардов лет. Тем не менее, необходим хотя бы один последовательный цикл рождения и смерти звезды для синтеза углерода, азота и кислорода - необходимых для жизни элементов, а такой процесс мог занять несколько миллиардов лет. Это переносит факт возникновения жизни во Вселенной на период не ранее 12,7 млрд. лет назад. При этом существует очень высокая неопределенность в продолжительности такого необходимого для синтеза периода времени. Поэтому, если жизнь возникла на Земле, то произошло это за период не более 1 млрд. лет (от 4,5 до 3,5 миллиардов лет назад).
ЭкстремофилыАстробиологи особенно заинтересованы в изучении экстремофилов, так как много организмов этого типа способны выживать в условиях, аналогичных тем, которые, как известно, присутствуют на других планетах. Некоторые организмы более устойчивы к экстремальным условиям, чем считалось ранее, и могут выживать в течение очень длительного времени, может быть, даже в глубоком космосе, и, гипотетически, могли бы путешествовать в состоянии покоя между сферами, подходящими для их жизни.
Жизнь некоторых бактерий и животных процветает возле океанических гидротермальных источников с температурой выше 100°C; исследование показало, что часть бактерий переносят броски температуры до 250°C в вакууме, в то время как аналогичные температуры при нормальном атмосферном давлении приводят к полной гибели образцов. Одни бактерии могут развиваться в сильно едкой среде, другие - при экстремальных давлениях на глубине 11 км, а ещё другие выживают в крайне сухих условиях, в морозном холоде, вакууме или кислой среде.
Недавние эксперименты показывают, что если бактерии каким-то образом защищены от космического излучения (возможно, внутри толстых метеоритов или в ледяной комете), то они могут находиться в состоянии покоя миллионы лет. Deinococcus radiodurans является радиорезистентной бактерией, которая может пережить высокий уровень радиации (рис. 4).
Рис. 4. Deinococcus radiodurans
Споры
Споры - еще один потенциальный вариант транспортировки жизни через негостеприимную и враждебную среду, такую как глубины межзвездного пространства. Споры вырабатываются на этапе нормального жизненного цикла многих растений, водорослей, грибов и некоторых простейших. Эти структуры могут быть весьма устойчивыми к ультрафиолетовому и гамма-излучению, высушиванию, лизоциму, температуре, голоду и к химическим дезинфицирующим средствам тогда, когда их метаболизм отключен. Споры прорастают, когда благоприятные условия будут восстановлены.
Потенциальные места обитания для жизниНекоторые исследования позволяют предположить, что существует много других потенциальных мест обитания для жизни, кроме Земли. Наличие в прошлом жидкой воды на Марсе, что предполагалось из-за подобных рекам и озёрам формирований на красной планете, было подтверждено миссией по исследованию Марса (смотрите
Mars Exploration Rover Mission - на англ. языке).
Водные океаны могут существовать на Европе, Энцеладе, Тритоне и, возможно, на других спутниках в Солнечной системе. Такие космические тела могут быть чрезвычайно распространены во Вселенной. Озеро Восток в Антарктиде, которое было запечатано в течение миллионов лет и которое может содержать необычные формы жизни или же быть стерильным, является возможным полигоном для испытания способов изучения таких спутников. Кроме того, были обнаружены бактерии, проживающие в теплых слоях в глубине земной коры.
Космические органические молекулы В 2008 г. анализ изотопного соотношения органических соединений, которые содержатся в метеорите
Мёрчисон, указывает на внеземное происхождение этих молекул, а не на наземное загрязнение, как считалось раньше (рис. 5). Биологически важные молекулы включают урацил, азотистые РНК и ксантин. Эти результаты показывают, что многие органические соединения, которые являются составной частью жизни на Земле, присутствовали уже в ранней Солнечной системе и, возможно, сыграли ключевую роль в происхождении жизни. В августе 2009 года ученые НАСА идентифицировали в комете один из основополагающих элементов химической жизни - аминокислоту глицин.
(нажмите для просмотра в оригинальном размере - 1001х1127)
Рис. 5. Метеорит Мёрчисон
Вопросы, оставшиеся без ответа
Из четырех биологических экспериментов, выполненных марсианским аппаратом
Викингом в 1976 году, только эксперимент
LR дал результат, который изначально свидетельствовал о жизни (метаболизм). Тем не менее, многие факты говорят о том, что такие результаты были следствием неживых химических реакций, а не биологического метаболизма.
Метеорит с Марса, известен как
ALH84001, как было показано в 1996 году, содержит микроскопические структуры, напоминающие маленькие земные нанобактерии. Когда об открытии только заявили, многие сразу же предположили, что эти окаменелости и являются первым свидетельством внеземной жизни. Общественный интерес вскоре начал сокращаться, поскольку большинство экспертов начали приходить к тому, что эти структуры не были указывающими на жизнь, а могли быть сформированы абиотически из органических молекул. Однако в ноябре 2009 года группа ученых в Космическом Центре имени Джонсона, в том числе Дэвид Маккей, подтвердили, что на метеорите находятся "убедительные доказательства того, что жизнь могла существовать на древнем Марсе", после того, как метеорит был пересмотрен и были найдены кристаллы магнетита. (Вы можете почитать об ALH84001
тут - на укр. языке)
11 мая 2001 г. два исследователя из Университета Неаполя заявили, что нашли живые внеземные бактерии внутри метеорита. Геолог Бруно Д'Аргенио (Bruno D'Argenio) и молекулярный биолог Джузеппе Джераси (Giuseppe Geraci) заявили, что бактерии заклинились внутри кристаллической структуры минералов, но были "воскрешены", когда образец породы был помещен в благоприятную среду. Они считают, что бактерии внеземные, потому что они выжили, когда образец стерилизовался при очень высокой температуре и промывался спиртом. Они также утверждают, что ДНК бактерий не похож ни на какой другой на Земле. Они представили доклад 11 мая 2001, заключив, что это первое подтверждение существования внеземной жизни.
Индийско-английская команда исследователей под руководством Чандры Викрамасингха (Chandra Wickramasinghe) в 2001 г. сообщила, что пробы воздуха над Хайдарабадом в Индии, собранные в стратосфере Индийской организацией космических исследований, содержат купы живых клеток. Викрамасингх называет это "однозначным свидетельством наличия сгустков живых клеток в купах воздуха на высоте 41 км, выше которых воздух не может подниматься".
В ответ на это NASA высказала скептицизм, ведь земная жизнь не может находиться на таких высотах. Макс Бернстайн, космический исследователь SETI и Ames, утверждает, что полученные результаты следует интерпретировать с осторожностью, отметив, что "легче убедить человека, что земные организмы каким-то образом были перемещены туда наверх, чем то, что внеземные организмы упали туда сверху".
В 2005 г. ISRO (Индийская организация космических исследований) провела улучшенный эксперимент. Пробы воздуха были взяты в шести различных местах на разных высотах от земли, начиная от 20 км до более чем 40 км. Были приняты адекватные меры предосторожности, чтобы исключить попадание любых микроорганизмов в сборочную трубку до начала взятия проб. Образцы были протестированы в двух лабораториях Индии. Они нашли 12 бактериальных и 6 грибковых колоний в этих образцах. Из 12 бактериальных 3 были определены в качестве новых видов. Эти три новых вида показали, что они более устойчивы к ультрафиолетовому излучению, нежели аналогичные бактерии на Земле.
Перевод с английского: Уткин А.В.
Видеоиллюстрация
