Лев
я могу Анализировать
Только вперед!
Лев Каменцев
Все записи
текст

Автостопом по галактике

"ММ" №2/113 2015, с. 76
В 80-е годы прошлого века ученым удалось доказать, что вместе с некоторыми метеоритами на Землю попали образцы вещества с поверхностных слоев Марса и Луны. Обычно космические отщепенцы сразу падают обратно на поверхность родительской планеты. И лишь самая малая их часть полностью преодолевает притяжение родной земли и навсегда покидает ее, выходя на орбиту вокруг Солнца. 

В ходе изучения залетных космических гостей появился даже специальный термин – «планетные метеориты», обозначающий небольшого размера объекты, выброшенные с поверхности планет земной группы или с крупнейших спутников.
Механизм их «запуска» таков: при взрыве, сопровождающем столкновение космического тела с поверхностью планеты, часть вещества выбрасывается по баллистическим траекториям и падает на незначительном расстоянии. 
Расследование природы космических странников тесно связано с проблемой возникновения и распространения жизни в космосе (теория панспермии). Согласно этой теории, на Землю попали уже готовые, хотя и примитивные микроорганизмы, которые постепенно эволюционировали до организмов высших, в том числе и многоклеточных. Начиная с 60-х годов среди специалистов, занимающихся проблемой возникновения внеземной жизни, началось активное обсуждение проблемы сохранности микроорганизмов при миграции их между небесными телами. В дальнейшем интерес к гипотезе панспермии несколько ослабел в связи с общим спадом интереса науки к проблеме внеземной жизни. Однако он вернулся, когда в 80-е годы среди уже известных ранее типов каменных метеоритов – ахондритов – обнаружили образцы марсианского вещества. Когда же в них обнаружили еще и остатки микроорганизмов, это произвело настоящий фурор. Группа американских исследователей предприняла попытку найти свежие марсианские кратеры, а астрономы дружно принялись анализировать возможные «маршруты» космических пришельцев.


Существуют две основные гипотезы о происхождении жизни на Земле. Согласно одной из них, жизнь зародилась непосредственно на Земле, согласно другой – попала уже в готовом виде из космоса. 
В последние десятки лет датировка самых древних микроорганизмов постоянно увеличивалась с 3 до 3,7 млрд лет. Получается, если наша планета существует чуть более 4,5 млрд лет, то в случае возникновения жизни на Земле интервал, отведенный на этот процесс, составляет максимум около 400 млн лет. Не слишком ли это мало? Скорее всего, его продолжительность была еще меньше, ведь почти наверняка исследователи обнаружили далеко не первые следы существования жизни.

Но раз при столкновениях астероидов и ядер комет с планетами некоторое небольшое количество вещества может покидать сферу их притяжения, то не может ли и Земля порождать соответствующие планетные метеориты и в будущем стать источником распространения жизни?

Разберемся в этом вопросе подробнее.
Планетные метеориты легко стартуют, если в момент отрыва от родной планеты достигают второй космической скорости. Ясно, что кроме скорости большое значение имеет и наличие атмосферы. Получается, что «стартовать» с Марса, Земли или Венеры космическим странникам существенно сложнее, чем их собратьям, выброшенным с планет, не имеющих атмосферы. Важнейшее в связи с этим обстоятельство – первоначальное торможение при входе в атмосферу, которое исключает столкновение с другими телами и, следовательно, возможность порождать метеориты. Разумеется, степень выраженности подобного фактора тоже зависит от плотности атмосферы. Например, у Земли минимальный размер тел, способных порождать планетные метеориты, существенно больше, чем у Марса, чья атмосфера менее плотная. В некоторых редких случаях достаточно крупное, но рыхлое ядро кометы может частично или полностью разрушиться в атмосфере планеты и не породить метеориты. В то время как в безатмосферном пространстве, при прочих равных условиях, метеориты после столкновения появятся.
Для планет, расположенных ближе к Солнцу, скорость ударяющего тела будет больше (при приближении к Солнцу скорость увеличивается), следовательно, и энергия взрыва увеличится как минимум в несколько раз. Выходит, наиболее энергетически мощными и порождающими наибольшее количество планетных метеоритов будут столкновения с поверхностью Меркурия. Однако встает вопрос: почему в астрономических коллекциях находится порядка 40 метеоритов с Марса, чуть меньшее количество с Луны и при этом ни одного меркурианского? Возможным, но далеко не исчерпывающим объяснением этого факта может быть большая удаленность Меркурия от орбиты Земли.
Недавно вышла интереснейшая работа группы американских исследователей, в которой они попытались проанализировать возможность заселения земными микроорганизмами других планет Солнечной системы. Ученые хотели показать, что выброшенный с поверхности Земли материал может стать источником формирования примитивной биосферы с ее дальнейшей (в случае благоприятных условий) эволюцией и возникновением более сложных форм жизни. 
Для этого ученые провели масштабное моделирование импактных событий на Земле и Марсе и попытались спрогнозировать дальнейшую судьбу 100 тыс. планетных метеоритов, стартовавших в этих условиях. Судьба космических странников сложилась совершенно неожиданным образом. Некоторая часть из них вернулась в «родное гнездо», часть упала на соседние планеты земного типа, часть нашла приют на планетах-гигантах вроде Юпитера и Сатурна. Некоторые отщепенцы достигли Солнца, и, наконец, кое-кто из них вышел даже за пределы Солнечной системы. Временные рамки подобных событий могут составлять несколько миллионов лет.
Если рассматривать итоги моделирования подробнее, то выясняется, что 40 % метеоритов остается на достаточно стабильных орбитах, существующих десятки и сотни миллионов лет. По сути, то же самое характеризует и обычные метеориты, ежегодно падающие к нам из космоса. Следовательно, среди падающих на поверхность Земли метеоритов могут быть и такие, что содержат горную породу с образцами фауны предыдущих геологических периодов Земли. Другое дело, что эти образцы, если они найдены сразу после падения, должны обладать признаками прохождения слоя атмосферы – корой плавления и регмаглиптами (характерными ямками – следами атмосферной обработки). Наиболее крупные объекты могут фрагментироваться прямо в атмосфере – образовывать метеоритные дожди и иметь кору плавления разной интенсивности. К таким метеоритам относится около 40 % фрагментов, упавших на нашу планету обратно за первые несколько сотен тысяч лет после импакта. В дальнейшем возвратный поток обломков от конкретного ударного события резко ослабевает. Таким образом, порядка 80 % земного вещества имеет шанс вернуться на ее поверхность, и из них почти половина делает это в первые десятки и сотни тысяч лет после «старта».


Наиболее необычна судьба метеоритов, улетевших из Солнечной системы, – порядка 5 % их навсегда покинут гравитационное поле Солнца и начнут обращаться вокруг центра нашей галактики – Млечного пути. В этом случае шансы метеоритов встретить какое-либо небесное тело неизмеримо малы. А значит, и вероятность занесения живых микроорганизмов практически равна нулю, ведь за это время любые из них просто потеряют способность к существованию. Именно эти конкретные временные и микробиологические условия не принимались во внимание поклонниками теории межзвездной панспермии в XIX и XX веках. Впрочем, и в условиях Солнечной системы подавляющая часть выброшенных с планетными метеоритами микробов за отведенные им сотни тысяч лет блуждания в нашей галактике также могут потерять способность к воспроизведению. Разница между межзвездной и межпланетной панспермией заключается лишь в масштабах – вероятность успешного осуществления первой из них можно грубо оценить в миллионные доли процента, но и в этом случае для развития жизни необходима подходящая среда.
Но вернемся к результатам моделирования. 
Те полтора процента метеоритов, что приземлились на Солнце, сделали это в результате торможения их большими планетами, такими как Юпитер. Кстати, Юпитер часто «тормозит» и гораздо более крупные объекты, такие как ядра комет, что неоднократно наблюдалось астрономами и солнечными космическими станциями.
Ну и, наконец, метеориты, попавшие на ближайшие к Земле планеты. В случае с Меркурием ни о какой панспермии речь идти не может, поскольку он не имеет атмосферы и бактериям просто негде развиваться. Если бы возможные одноклеточные пассажиры обломков земной коры попали на Венеру, то погибли бы еще быстрее: температура ее поверхности достигает 500 °С. 
На Марс попадает лишь 0,2 % космических странников, и этот показатель особенно важен для определения возможности панспермии в начальные этапы развития Солнечной системы, то есть 4,3–3,1 млрд лет назад. По мнению ученых, сравнительные оценки притока вещества с Марса превышает аналогичный поток с поверхности нашей планеты во много раз.
Самой интересной является судьба земного вещества, отправившегося в системы внешних планет-гигантов – Юпитера и Сатурна. В силу приближенности к Земле на Юпитер и его спутники выпадет почти 0,5 % извергнутых с земной коры обломков, а в систему Сатурна – менее 0,01 %. Разумеется, даже из представленной процентной доли видно, что лишь ничтожная часть космических путешественников с нашей планеты сможет достичь Европы, Титана и Энцелада. В случае попадания микроорганизмов на ледяную поверхность Европы и Энцелада они достаточно быстро – за несколько сотен тысяч лет – могут попасть в подледный океан, находящийся под ледяной корой этих спутников. Поэтому, даже если один-единственный из десятков миллионов земных метеоритов достигнет поверхности Европы или Энцелада, то содержащиеся в нем зародыши жизни, попав через какое-то время в благоприятные (температура, химический и газовый состав) условия подледного океана, могут быстро размножиться и основать новую уникальную биосферу. Скорее всего, подобный сценарий мог реализоваться на начальных этапах существования жизни во время активной «метеоритной бомбардировки». 
В случае открытия свидетельств существования жизни в породах возрастом 3,9–4,0 млрд лет гипотеза панспермии получит достаточно весомое подтверждение. Однако самым важным в этом смысле будет обнаружение жизни или предбиологических органических структур на телах Солнечной системы. Если эти микроорганизмы будут обладать генетическим кодом, структурами ДНК или РНК, то можно с большой долей вероятности заявлять о существовании общего предка этих микроорганизмов и земных одноклеточных. Подобные исследования открывают невероятные перспективы в плане разрешения загадки происхождения жизни. 


***
В последнее время накопилось много данных в пользу того, что до обычных прокариотных ДНК-архей и бактерий существовали гораздо более примитивные РНК-организмы. Сегодня подобные организмы не встречаются, они длительное время являлись единственными представителями микромира. Появился даже специальный термин «Мир РНК организмов». После детальнейших исследований клеточных органелл прокариотов ученые пришли к выводу о существовании еще более примитивных доРНК организмов, появившихся уже непосредственно в ходе длительной предбиологической эволюции. Благодаря этим открытиям шансы на вариант возникновения жизни в космосе и последующего заражения ею Земли существенно возрастают. Среди ученых, поддерживающих эту точку зрения, существует мнение, что на Землю, кроме примитивных бактерий, попали и существенно более развитые цианобактерии – сине-зеленые водоросли.


Читать эту статью в онлайн версии журнала "ММ": http://www.21mm.ru/#075 
Всего 0 комментариев
Комментарии
OK OK OK OK OK OK OK
Яндекс.Метрика