Вопрос происхождения жизни на Земле так и остается нерешенным. Здесь существует несколько гипотез, которые можно разделить на две группы: жизнь могла зародиться на Земле или в другом месте нашей Галактики, а на нашу планету ее принесли кометы. Возможно, что точку в спорах поставят ближайшие космические эксперименты.
О том, где в Солнечной системе могут существовать предбиологические молекулы, благодаря которым и совершился загадочный скачок от неживого к живому, или ранние примитивные формы жизни, корреспонденту Infox.ru рассказал доктор физико-математических наук, заведующий отделом ядерной планетологии ИКИ РАН Игорь Митрофанов. Этой же теме был посвящен доклад ученого на международной научной конференции «Всеволновая астрономия. Шкловский-100», которая недавно прошла в Институте космических исследований РАН и была посвящена 100-летнему юбилею Иосифа Шкловского – выдающегося советского астрофизика.
Луна
Сравнительно недавно было установлено, что в реголите лунных полюсов присутствует лед воды и другие летучие соединения, попавшие туда из самых далеких областей Солнечной системы, а возможно из галактической межзвездной среды.
На лунных полюсах есть низменности на дне кратеров, куда никогда не попадает солнце (поскольку у Луны есть удивительное свойство - ее ось вращения практически перпендикулярна к Солнцу, отклонение составляет всего 1,5 градуса). В этих низменностях всегда холодно, поэтому они играют роль «молекулярных холодных ловушек». Представьте, на Луну прилетает комета – это большая глыба льда. Она ударяется о поверхность, взрывается и образует временную атмосферу, большая часть которой сразу испаряется, но некоторые соединения «прилипают» к холодной поверхности – оказываются в «молекулярных ловушках.
«Вполне возможно, что там сохранились не только простейшие летучие соединения, такие как вода или метан, но и предбиологические молекулы и структуры, а возможно даже и примитивные формы жизни, которые туда приносили кометы. Получается, за миллиарды лет столкновений с кометами и астероидами, в этих ловушках могло накопиться много всего интересного», - говорит Игорь Митрофанов.
В ближайшее время, если все получится, состав «молекулярных ловушек» станет понятным. Планируется, что полярный реголит будет изучаться в рамках лунных проектов, которые в этом году Совет РАН по космосу включил в Федеральную космическую программу 2016-2025 гг.
Уже сейчас Роскосмос и РАН с учетом новейших научных данных о полярных районах Луны разработали концепцию первого этапа российской программы «Луна-автоматы». Этот этап продлится до 2025 года, и у него будут как практические задачи – поиск наиболее благоприятного района для размещения на нем в будущем лунного полигона, так и чисто научно-фундаментальные – изучение приполярного реголита. Первая посадка российского автоматического лунного аппарата «Луна-25» запланирована на период с октября до декабря 2019 года в южном приполярном районе Луны.
«Доставка на Землю и изучение образцов полярного реголита с Луны помогут понять, что же приносили кометы на раннюю Землю. И тогда мы сможем ответить на вопрос – образовалась ли жизнь на Земле из неживого, или же качественный скачок от неживого к живому произошел где-то далеко во Вселенной», - говорит Игорь Митрофанов.
Марс
Другая лаборатория, где мы можем изучать эволюцию и происхождение жизни – это Марс, говорит Игорь Митрофанов.
Удивительно, но первые этапы геологической истории Марса и Земли были примерно одинаковыми. Марс и Земля – ровесники, они образовались вместе со всей Солнечной системой около 4,6 млрд лет назад.
Как показывают модели, точно так же как и Земля, Марс в самом начале своей истории обладал океаном, глубина которого могла достигать 1,5 км, плотной атмосферой и глобальным магнитным полем.
Максимальное сходство Марса с Землей продолжалось примерно первые 500 миллионов лет их истории.
В это время на Земле предположительно уже возникла примитивная жизнь: современные исследования показывают, что первые живые организмы могли появиться на Земле уже 4,1 миллиарда лет назад. Известно, что наследственная информация первых организмов кодировалась не в молекулах ДНК, как это происходит сейчас у всех живых существ (за исключением некоторых вирусов), а в молекулах РНК.
Однако РНК, основу которой составляют мономеры сахара рибозы и фосфатные основания, слишком сложна, чтобы сразу возникнуть из неорганических молекул. Поэтому, как она появилась – вопрос не решенный.
Сейчас существуют предположения, о том, что сначала роль РНК выполняла пептидная нуклеиновая кислота, остовом которой служила цепочка, образованная мономерами N-(2-аминоэтил) глицина (АЭГ). Именно к этой цепочке могли прикрепляться азотистые основания, такие, как аденин или гуанин. АЭГ, ее составной элемент, легко синтезируется из простейших веществ, входивших в состав первичного океана - CH4, N2, NH3 и воды.
Но все это лишь гипотезы, поскольку никаких следов примитивной жизни на Земле найти невозможно – все они если и были, то растворились и переработались в первичном океане.
«Проблема заключается в том, что на Земле следов той примитивной жизни мы не видим: все, что мы знаем про остатки жизни на Земле, - это последние 500 млн лет. Все, что было ранее, отсутствует, это был океанический бульон, который давно переработан в земной биосфере. Возможно, что примерно 4,1 млрд лет назад - в то же самое время, что и на Земле - жизнь появилась и на Марсе, ведь условия там были очень похожими на земные. Но если на Земле остатков этой ранней жизни не сохранилось, то на Марсе произошедшая в первые 500 млн лет катастрофа могла все следы такой жизни законсервировать в вечной мерзлоте, и если мы сможем найти в ней реликтовые остатки каких-то органических соединений, белки или аминокислоты, это было бы очень важно для понимания вопросов о возникновении и эволюции жизни», - говорит Игорь Митрофанов.
Что же это за катастрофа, которая могла законсервировать следы первой марсианской жизни?
Согласно современным моделям, примерно 4 млрд лет назад Марс потерял свое магнитное поле и плотную атмосферу, и это событие определило всю дальнейшую судьбу Красной планеты. Одна из самых правдоподобных гипотез говорит о том, что это произошло из-за столкновения с крупным небесным телом.
«В пользу гипотезы о том, что это было именно столкновение, говорит геологическое строение Марса. В его южном полушарии находится большой кратер Эллады (по-видимому, столкновение произошло именно в этом месте, в результате чего кратер и образовался). А в северном полушарии – прямо напротив этого кратера находится район, в котором происходила активная вулканическая деятельность. Известно также, что южное полушарие Марса старше, чем северное. Создается такое впечатление, что южная часть сохранилась с самого начала его образования . А северная имеет более молодую геологическую историю. По-видимому, действительно это было мощное столкновение, что и стало причиной того, что Марс утратил свое сходство со своей ровесницей - Землей», - говорит Игорь Митрофанов.
Из-за потери магнитного поля его поверхность оказалась беззащитной перед губительной космической радиацией, а поток плазмы солнечного ветра напрямую стал взаимодействовать с атмосферой. В итоге, Марс потерял как атмосферу – ее сдул солнечный ветер, так и океан. Очевидно, что в таких условиях жизнь, по крайней мере, ее формы, основанные на воде, существовать и развиваться не могли.
Наступил период холодного и сухого Марса, который длится до сих пор.
Но вода на Марсе все же осталась. Как показали исследования с помощью нейтронных детекторов, установленных на космических аппаратах, вода на Марсе сохранилась в виде вечной мерзлоты под поверхностью на глубине от одного метра.
Возможно, что именно в этой мерзлоте и законсервировались следы ранней марсианской жизни.
А если ни на Луне, ни на Марсе никаких признаков жизни не обнаружится?
Следующее место, где надо искать жизнь, основанную на воде, - это океаны Европы и Энцелада - спутников планет-гигантов, говорит Игорь Митрофанов. Но, по его словам, если не будет обнаружено следов жизни ни там, ни на Марсе, ни на Луне, это станет великой загадкой природы - почему именно на ранней Земле образовался природный «инкубатор», в котором возникла и начала развиваться жизнь.
