Самый продвинутый на сегодняшний день ровер НАСА в настоящее время летит к Красной планете, где на следующей неделе попытается приземлиться. И, если все пойдет по плану, после того как осядет красноватая пыль, марсоход Perseverance начнет кататься по высохшим руслам рек в первой прямой попытке найти ответ на вопрос, лежащий в основе большей части программ по исследованию Марса: есть ли там жизнь? Или хотя бы была она там когда-либо?
«Совсем недавно стало известно о некоторых вещах, которые решительно подтверждают, по крайней мере, правдоподобность предположения о происхождении жизни на Марсе и ее потенциального переноса на Землю», — говорит Кристофер Карр, планетолог из Технологического института Джорджии, который недавно опубликовал свою работу с обзором этой теории.
В последние десятилетия биологи реконструировали обширные участки генеалогического древа, связывающего все известные организмы. Окаменелости предполагают, что люди и обезьяны имели общего предка всего 13 миллионов лет назад, а киты, летучие мыши и люди — примерно 65 миллионов лет назад. Последний универсальный общий предок — микробный Адам или Ева — вероятно, жил в теплой водичке рядом с подводным вулканом примерно четыре миллиарда лет назад, как показали генетические исследования.
Все группы живых существ на Земле. Мы — вверху справа.
И дальше след теряется. Подробные генетические записи исчезают у основания древа жизни. Вполне возможно, что у универсального предка могли существовать какое-то время конкуренты, и они могли остаться в виде окаменелостей, но тектоника плит на планете уже давно разрушила большую часть этих самых ранних пород. Все, что мы знаем — Земля образовалась около 4,5 миллиардов лет назад, а полмиллиарда лет спустя жил общий предок всех организмов. Как он развился и откуда появились его предшественники, остается предметом споров.
Есть достаточно развитая теория панспермии, которая утверждает, что жизнь способна переноситься по космосу на астероидах — и это не особо удивительно, с учетом того, что хватает бактерий, которые легко выдерживают жесткие условия космоса на протяжении нескольких лет. Карр и некоторые другие ученые развили эту теорию дальше: по их словам, возможно, общий предок был потомком микробных «марсианских захватчиков», прилетевших к нам на так называемых астероидах с Марса. Такое предположение, конечно, не получило широкого распространения, однако Карр выдвигает две любопытные причины, которые заставляют задуматься о марсианском происхождении жизни.
По его словам, органические молекулы «обнаруживаются практически повсюду» во Вселенной. Но никто не знает, в каких именно химических реакциях они сливались в различные строительные блоки, необходимые для «сборки» клеток на Земле. Одно из предположений гласит, что самая дружелюбная среда для «приготовления жизни» — это богатая элементами земля в неглубоких водоемах, где ультрафиолетовый свет и тепло от вулканов или ударов астероидов могут правильно перемешать необходимые ингредиенты.
Однако ранняя Земля буквально тонула в воде. По оценкам исследователей, три с половиной миллиарда лет назад вся поверхность нашей планеты, за исключением пары процентов, находилась глубоко под водой, а ведь универсальный предок жил задолго до этого. Между тем, моделирования показывают, что молодой Марс был влажным, но все еще на нем хватало суши, что предлагает гораздо больше возможностей для зарождения жизни.
На Марсе изначально могло быть много воды, которую он со временем растерял.
Вторая причина еще интереснее и заключается в аминокислотах — строительных блоках, которые клетки используют для конструирования белков, необходимых для жизни. Все потомки общего предка создают свои молекулярные механизмы из одних и тех же 20 молекул, хотя большинство современных белков предположительно могут создаваться и из половины этого репертуара.
Но зачем же нужны остальные аминокислоты? Исследование 2018 года показывает, что они помогают организмам справляться окислением (ибо кислород, который нам необходим для жизни, достаточно сильный окислитель). И, раз у общего предка эти аминокислоты были, можно сделать вывод, что его предтечи эволюционировали в среде, богатой кислородом или другими окисляющими соединениями.
Но Земля была бескислородной в течение первых 2 миллиардов лет. То есть универсальному предку в его среде обитания «антиокислительные» аминокислоты были просто не нужны. Откуда же они тогда у него появилась? Корни его генеалогического древа, как подозревает Карр, могут уходить на Марс, где раньше чем на Земле возникли окислительные условия. Появившись там, жизнь могла попасть на Землю на одном из множества астероидов, которыми обменивались две планеты.
Однако другие исследователи сомневаются в том, что проблемы возникновения жизни на Земле достаточно серьезны, чтобы прибегать к межпланетным путешествиям. Да, на молодой Земле не было континентов, но, по словам Николаса Хада, биохимика из Технологического института Джорджии, хватало островов, подобных Гавайям, которых, вероятно, было более чем достаточно для возникновения жизни.
Как-то так мог выглядеть миллиарды лет назад кратер Джезеро — место, которое будет изучать новый марсоход.
Более того, многие ученые считают, что жизнь возникла на дне океанов, рядом с глубоководными жерлами вулканов: они выбрасывают из недр Земли множество нужных элементов, к тому же там тепло. Ну и под конец Хад подозревает, что организмы могут использовать дополнительные аминокислоты по причинам, не связанным с окислением.
Ряд исследователей на протяжении многих лет приводили аргументы в пользу того, что Марс когда-то был более благоприятной для жизни средой, чем Земля, но Хад еще не нашел ни одного, которое он счел бы убедительным. «Я считаю [перенос источника жизни на Марс] слишком драматичным», — говорит он. «Возможно, нам просто нужно лучше понять химию. Может быть, наша модель ранней Земли не так хороша, как должна быть».
Марсоход «Настойчивость», разумеется, не найдет признаки жизни на Марсе на следующей неделе сразу же после посадки, но его наблюдения, по крайней мере, начнут помогать исследователям уточнить их понимание прошлого Красной планеты. По мере того, как ровер будет исследовать кратер Джезеро, в который несли мутную воду речки со всей прилежащей долины, его инструменты помогут лучше определять, когда Марс начал ржаветь (или окисляться), анализируя поверхностные отложения (тем самым проверяя, что было раньше — появился общий предок на Земле или возможная марсианская жизнь стала подстраиваться под новую среду).
Карр является участником проекта MIT Search for Extra-Terrestrial Genomes, работающего в том числе над секвенатором генов, и он говорит, что после многих лет разработки их устройство приближается к летной готовности. Секвенатор генов служит для обнаружения генетического материала и «декомпилирования» его кода. Но, конечно, шанс обнаружить микробную жизнь на Марсе благодаря возможностям «Настойчивости» крайне низок — особенно если учесть, что на современной Красной планете относительно благоприятные условия находятся лишь глубоко под поверхностью.
Однако Карр все еще надеется, что его устройство в конечном итоге попадет на Марс. «Это действительно может быть сделано в рамках будущей миссии», — говорит он.
