Жизнь пережила смерть с небес

Примерно через 100 миллионов лет после своего формирования нашей планете пришлось пережить самое мощное потрясение в своей истории. 4,5 миллиарда лет назад Земля столкнулась с планетой, подобной по своим размерам Марсу. Не успевшая остыть Земля вновь «закипела», а из обломков мирозданья возникла Луна. На поверхности последней, лишённой атмосферы и гидросферы и связанных с ними процессов выветривания, записана вся дальнейшая совместная история Земли и Луны.

Один из эпизодов этой истории называется поздней тяжёлой бомбардировкой. Спустя 600–800 миллионов лет после появления Луны, ей и Земле снова пришлось несладко. Миграция планет в молодой Солнечной системе дестабилизировала орбиты многочисленных малых тел, не успевших соединиться в большую планету, и поздняя тяжёлая бомбардировка десятки, а то и пару сотен миллионов лет непрерывно «украшала» земную поверхность большими и маленькими кратерами. Именно это эпохальное событие полностью изменило облик нашей планеты, основательно перепахав земную кору и не оставив на поверхности даже минералов, возраст которых превышал бы 3,8 миллиарда лет.

Неудивительно, что биологи предпочитают даже не спорить с геологами, соглашаясь, что если жизнь на Земле и успела возникнуть вскоре после образования Луны, то точно исчезла во время поздней метеоритной бомбардировки.

Олег Абрамов и Стивен Мойзис из Университета Колорадо решили существенно подкорректировать конформистскую точку зрения.

По их мнению, жизнь в нашем понимании могла спокойно пережить бомбардировку. И даже благополучно возникнуть в это самое время.

Сразу стоит отметить, что в статье, опубликованной в последнем номере Nature, и речи не идёт о панспермии. Авторы остаются в рамках теории биохимической эволюции Опарина-Миллера. Она тоже не даёт точного ответа на вопросы датировки и продолжительности зарождения жизни, зато предоставляет ученым самых разных специальностей возможность заполнить свои пробелы.

Один из самых животрепещущих вопросов – количество этих самых «зарождений». Нетрудно представить, что сотен миллионов лет с момента образования Луны до тяжёлой метеоритной бомбардировки (даже за вычетом времени на охлаждение) было вполне достаточно для появления примитивных форм жизни – хотя бы биополимеров вроде белков и нуклеиновых кислот, а может быть, и первых прокариот.

Если это так, то Абрамову и Мойзису, не без некоторых допущений, удалось доказать главное утверждение, из которого возможность сохранения жизни следует простым логическим путём.

Стерильные зоны, образующиеся во время бомбардировки, никогда не перекрывались в достаточной степени, чтобы полностью уничтожить жизнь.

В любой момент истории Земли максимум 37% её поверхности были стерилизованы, и лишь на 1/10 температура превышала 500^oC.

Это коренным образом меняет взгляд на роль тяжёлой бомбардировки в истории жизни. Во-первых, бомбардировка, кроме стерилизации, наверняка оказывала и другое, весьма благотворное для жизни влияние, ускоряя распространение бактерий. Метеориты, способные в доли секунды испарить тонны воды, существенно повышали влажность и скорость воздушных и водных потоков. Эти факторы, если не брать в расчет животных-переносчиков, и сейчас являются ключевыми в распространении бактерий по Земле.

Во-вторых, ареал обитания примитивных форм жизни не ограничивается несколькими сантиметрами от поверхности планеты. Есть экспериментальные свидетельства самостоятельной жизни прокариот на глубине 3 и даже 3,5 километров безо всякого фотосинтеза, а теоретики называют глубины до 5,3 км и даже больше. По данным Абрамова и Мойзиса, 4 километров было бы вполне достаточно.

В-третьих, молекулярный и генетический анализ свидетельствует, что первые из современных бактерий, давшие начало всем остальным, были термофилами, свободно переносившими температуру как минимум в 110^o, а может быть, и больше. Притом поздняя бомбардировка не должна была стать чем-то вроде «бутылочного горлышка», через которое пролезли лишь термофилы: из расчетов следует, что и неэкстремофильным бактериям хватило бы времени перебраться на новое место жительства.

Если исходить из этих допущений, для того чтобы заселить вновь образованный кратер диаметром около 200 км, прокариотам, с учетом скорости миграции и остывания поверхности, требовалось около 20 тысяч лет. И если с точки зрения стерилизации несколько относительно небольших объектов, от 1 до 10 км в диаметре, оказывали такой же эффект, как и огромные 100-километровые астероиды, то с точки зрения жизни последние все равно доминируют. Больше масса – больше энергия – больше тепла, следовательно, и остывать такой кратер будет гораздо дольше. И даже в случае меньшей площади заселяться гораздо медленнее бассейна, сформированного несколькими булыжниками поменьше.

Авторы публикации отдельно отметили, что их работа ничего не может сказать о времени возникновения жизни. Она вполне могла возникнуть уже после бомбардировки или в самом её конце, а метеориты могли способствовать протеканию реакций химического синтеза. Но если новые генетические или геологические изыскания выдадут нам возраст жизни 4,2 миллиарда или больше, это число можно будет признать вполне правдоподобным.