Наука

Метеориты и жизнь, которую они на себе несут

admin
Всего просмотров: 275

Среднее время на прочтение: 13 минут, 18 секунд


Белый след, оставленный метеоритным дождем над Челябинском, 15 февраля 2013 года. Фото: Пустовая Марина/ИТАР-ТАСС/Corbis

В 1961 году ученые обнаружили инопланетную жизнь. Как, вы не помните? Их изображение даже было опубликовано в престижном научном журнале Nature. Правда, из благочинного заголовка, которым сопровождалось изображение, вы могли этого и не понять. К тому же инопланетяне были удручающе малого размера. Но в выпуске французского журнала Planète, вышедшем в начале следующего года, эта новость подавалась более прямолинейно, сопровождаемая картинкой из Nature и подписью: «Это первое изображение внеземного существа».

Эти сообщения казались наивысшей точкой развития вековой истории спекуляций по поводу метеорита, столкнувшегося с Землей близ города Оргейль во Франции в 1864 году. Этот окаменелый груз прибыл в наш мир, чтобы доказать существование жизни за пределами Земли. Тем не менее, эти заявления не прошли проверку временем. Они были немедленно оспорены; в течение нескольких лет они повсеместно отвергались и на сегодняшний день оказались по большей части забыты. В то же самое время, хотя детали спора стерлись, общее его полотно сохранилось на удивление хорошо.

Метеориты буквально «не от мира сего», они обеспечивают физическую связь между землей и небом. Если где-то там и существовала жизнь, падающие из космоса камни до недавнего времени оставались для ученых единственным способом заполучить ее в свои руки здесь, на Земле. В свете этого не удивительно, что метеориты долгое время остаются в центре внимания в лихорадочных спорах о связи земной жизни и всей остальной Вселенной. Эти споры продолжаются и по сей день.

Но их контекст со временем меняется. Оргейльский метеорит упал в середине 19 века, когда повсюду велись яростные споры об эволюции жизни и ее истоках. Полвека спустя научный интерес к метеоритам был приправлен идеями о том, что космические камни, возможно, распространили жизнь по всей Солнечной системе. К моменту выхода статьи в Nature в 1961 году представления о внеземной жизни попали в тиски напряженной атмосферы космической гонки Холодной войны, которая породила вопрос о том, что может быть обнаружено в космическом пространстве в скором времени.

В последнее время метеориты повлияли на наши взгляды и расстановку приоритетов в вопросе о том, что космические аппараты — а однажды, возможно, и живые исследователи — могли бы обнаружить на Марсе или других планетах. И теперь мы понимаем, что космическая доставка жизни со своим собственным происхождением, независимым от происхождения жизни на нашей планете, перевернули наши представления о масштабах жизни в известной нам Вселенной. Наследие Оргейльского метеорита учит нас тому, как следует относиться к подобным посланникам извне. То, как люди воспринимают метеориты, напрямую отражает метафизические проблемы тех лет, в которые они падают.

Само существование метеоритов было предметом множества споров на протяжении большей части истории. Примерно в 77 году нашей эры римский писатель Плиний писал в своем энциклопедическом труде «Естественная история»:

«Камни падают часто. В этом не усомнится никто»

Так как эти камни падали сверху, с небес, неудивительно, что они сразу наделялись духовным значением. Как и кометы, они считались божественными знаками, а в средневековой Европе к ним иногда относились как к священным предметам — или как к предвестникам Страшного суда.

Но в эпоху раннего Просвещения «Естественную историю» Плиния считали сборником наивных сказок, а метеориты высмеивались известными приверженцами натурфилософии, считавшими их выдумкой невежд. «Вы рациональные и просветленные: об этом говорит то, что вы посчитали идею падающих с неба камней шуткой», — утверждает Саймон Шаффер, историк в Кембриджском университете. Метеориты служили основой для определения границы между наукой и лженаукой так же, как в наши дни служат привидения и другие паранормальные явления.

Подобного рода отношение изменилось в Германии в 90-е годы 18 века, не в последнюю очередь благодаря ученому Эрнсту Хладни, пионеру экспериментальной акустики. Вдохновленный беседой в Гёттингене с полиматом Георгом Кристофом Лихтенбергом, Хладни решил изучить описания камней с неба в поисках общих факторов. Химический анализ некоторых из этих объектов показал, что они состоят из схожих элементов, преимущественно из железа. Хладни убедился, что объекты были подлинными. Что было более необычно, так это то, что он предположил, что метеориты — ни что иное, как космические обломки, кусочки Солнечной системы, которые остались после формирования планет из газа и пыли. Этот вариант происхождения Солнечной системы был выдвинут немецким философом Иммануилом Кантом в 1755 году, а в 1796 — развит французским ученым Пьером-Симоном Лапласом.

Практически все это было в книге Хладни «О происхождении природных железных масс» 1794 года: первый отголосок науки, названной впоследствии метеоритикой. Как утверждал Хладни, куски богатой железом космической породы загорались бы при вхождении в атмосферу Земли из-за трения о воздух. Их состав подобен земной породе из-за того, что все объекты Солнечной системы имеют одинаковое происхождение. Вместо классического греческого восприятия небес как отдельного мира, чье совершенство контрастировало с тленностью земной жизни, Хладни предложил небрежную целостность.

Предполагать, что небеса столь безобразно усыпаны осколками, было в то время все еще довольно смело. Но открытие в 1801 году первого астероида, Цереры, сделало эту идею намного более убедительной. Этому также поспособствовал огромный рост количества наблюдений метеоритов и метеоров в конце 18 века. И дело не в том, что произошла внезапная метель из космического мусора; скорее, крупные ученые вынуждены были сначала допустить возможность существования таких объектов, чтобы затем начать их видеть.

В апреле 1803 года во Франции возникла замечательная возможность подвергнуть новые идеи испытанию. Метеорит упал неподалеку от городка Л’Эгль в Нормандии, разбросав вокруг тысячи осколков, свидетелями чего стало множество наблюдателей. Молодой ученый Жан-Батист Био был послан из Парижа для проведения исследования. Его доклад поставил точку в споре: в нем утверждалось, что метеориты подлинны. В записи о метеоритах во французском «Справочнике естественной истории» 1824 года авторы выразили свое удивление тем, что даже в последнее время некоторые эрудиты «насмехались над теми, кто защищал их существование» — как будто наука все это время знала, что обычный человек говорит правду.

Камни и железо из космоса — это было достаточно пугающе, но метеорит, который упал в коммуне Алэ на юге Франции в 1806 году был намеком на еще более удивительную связь земли и неба. В отличие от многих других, этот метеорит был мягким и рыхлым. Химический анализ показал, что он на 2,5% состоял из углерода. Французский химик Луи-Жак Тенар заявил, что метеорит настолько похож на торф, что «некоторых было сложно убедить, что он им не является». Это было поистине странно. Торф — это остатки разложившейся растительности, потому падение Алэйского метеорита сразу же подняло вопрос: присутствие, по всей видимости, органического вещества в нем означает наличие жизни в космосе?

В некотором смысле, эта идея показалась бы ученым того времени менее шокирующей, чем могла бы показаться сегодня. Практически сразу, как только в XVII веке поняли, что Луна и планеты — это такие же миры, как наш с вами, почти без сомнения утверждалось, что на них есть жизнь. Когда немецкий химик Фридрих Вёлер изучал образцы богатых углеродом метеоритов в конце 50-х годов XIX века, он с уверенностью писал, что их органические (углеродные) материалы «могли быть сформированы только из органических тел» — другими словами, из живых организмов.

Вёлер был очарован разделением живого и неживого. В 1828 году он синтезировал соединение мочевины, созданной живыми организмами, из цианата аммония, который считался неорганическим веществом. Этот процесс, казалось, выявил неразделимость биотического и абиотического миров. До начала 19 века многие химики считали, что живые и неживые субстанции отличаются неким загадочным механизмом, который приводит к образованию живых существ — «жизненной силой». Но химический синтез мочевины, осуществленный Вёлером, дал основания полагать, что эту грань можно перейти.

Непрерывность между органическим и неорганическим мирами согласуется со старой идеей о самозарождении: убеждение, что живые существа могут внезапно возникнуть из неживой материи, например, личинки, которые образуются в мертвом, гнилом мясе. К середине 19 века конкретно этот пример казался надуманным, но появилась новая возможность самозарождения, которая возникла благодаря тщательному изучению биологического распада и связанного с этим процесса брожения. Ученые поняли, что эти процессы вызываются микроорганизмами. Активно обсуждалось, появляются ли эти незримые микроскопические организмы спонтанно или они каким-то образом «засеваются».

В 1859 году французский химик Луи Пастер, казалось, решил этот вопрос, сделав вывод, который противоречил непрерывности живой и неживой материи по Вёлеру. Пастер показал, что вареный мясной бульон не портится, если хранить его в колбе, открытой для воздуха, но с горлышком, изогнутым таким образом, чтобы частицы в воздухе (которые переносят микроорганизмы) не попадали внутрь. Для Пастера это подтверждало, что живая и неживая материя — две абсолютно разных субстанции, которые не могут быть взаимопреобразованы.

«Жизнь — это бактерия, а бактерия — это жизнь», — заявил он в 1864 году

В то десятилетие мировая, и в частности французская наука кипела этими противоречивыми идеями о том, как начинается жизнь и что это вообще такое. А затем, кажется, сам Бог своей рукой плеснул масла в огонь.

В субботу 14 мая 1864 года небо над Оргейлем, маленькой живописной коммуной в Юг-Пиренеях, взорвалось. Согласно сообщениям газет, светящийся голубовато-зеленый объект появился в небе и рос, сделавшись сначала белым, а затем желтым и красным. Когда он стал размером с пол-Луны, раздался звук пушечного залпа, и объект исчез, оставив в небе белое облако. Через несколько мгновений в воздухе повис запах серы, и град мелких камешков посыпался на землю. Некоторые из этих камешков были переданы на хранение в Музей естественной истории в Монтобане.

В докладе для местной газеты профессор физики по имени Перидье утверждал, что ему удалось заполучить фрагмент мягкого метеорита, который внутри был черного цвета. Когда он поместил его в воду, тот растворился, и раствор был «черный, как крем для обуви». В течение следующих нескольких лет множество французских химиков изучали кусочки Оргейльского метеорита, и некоторые из них подтвердили его торфяные свойства. Габриэль Огюст Добрэ, старейшина французских метеоритиков, предупредил, что «ничто не доказывает, что в этих фрагментах содержатся организованные существа животного или растительного происхождения», но другие не были так в этом уверены. Астроном и популяризатор науки Камиль Фламмарион (Нил Деграсс Тайсон тех времен, я бы сказал) решил, что химический анализ Оргейльского метеорита «указывает на существование организованных существ на планете, с которой они пришли»: другими словами, пришельцев.

Кто лучше решит эти противоречия, чем знаменитый Пастер? Из своих исследований брожения он знал, как просто испортить образец земными микроорганизмами. Он раздобыл кусочек метеорита и использовал стерильное сверло для извлечения материала из ядра, поместил его в раствор питательных веществ, чтобы посмотреть, будут ли расти бактерии. Они не росли. Пастер посчитал результаты такой досадной накладкой, что даже не стал публиковать их.

Тем не менее, Оргейльский метеорит продолжал порождать домыслы и небылицы. Даже если он не содержал в себе жизнь, он вполне мог переносить элементы жизни. Эта идея перекликалась с предположениями Чарльза Дарвина, выдвинутыми в то же время. В 1871 году, вспоминая о происхождениивсех видов, он предположил, что жизнь спонтанно появляется на Земле в каком-то «маленьком теплом пруду», питается «аммиаком и фосфорными солями», светом, теплом и электрическими разрядами. Это было началом теории о происхождении жизни из «первичного бульона».

Если так было здесь, то почему бы и не везде? В 1903 году шведский химик Сванте Аррениус предположил, что жизнь на Земле не могла начаться с нуля. Вместо этого ее семена — примитивные формы жизни — могли возникнуть в каком-то другом месте и дрейфовать на кусках комического мусора, таких, как пыль или метеориты. Гипотеза Аррениуса ныне известна как панспермия, то есть буквально «смесь всяких семян»; она придала богатым углеродом метеоритам, таким как Оргейль, новый и местами зловещий смысл.

Представление о метеоритах как о спасательных шлюпках для пришельцев перекликается с веяниями времени. Теория эволюции Дарвина обеспечила научную базу для размышлений об инопланетной жизни, а идея путешествия от планеты к планете стала выглядеть не только правдоподобно, но и пугающе. Уэллс в «Войне Миров» (1898) предположил, что если и есть жизнь на Марсе, нам, возможно, не стоит с ней связываться.

Панспермия казалась чем-то еще более пугающим в период паранойи после Второй мировой войны. Захват Земли плотоядными растениями в романе Джона Виндхэма «День триффидов» (1951) произошел из-за «ливня» зеленых метеоров, которые ослепили большую часть человечества. Во всей книге Виндхэма чувствуется ледяное дыхание Холодный войны. Также как и в схожих по тематике фильмах вроде «Вторжения похитителей тел» (1956), в котором инопланетные стручки, падавшие с неба, принимали человеческую форму.

В эпоху освоения космоса метеориты в очередной раз стали темой для обсуждения в рамках дискуссий о космическом пространстве. К этому времени исследователи готовились отправиться за внеземными породами к их источнику. В мае 1961 года президент Джон Ф. Кеннеди объявил, что Соединенные Штаты отправят человека на луну до конца десятилетия. Что бы они там нашли?

Как будто по заказу, падает Оргейльский метеорит и приносит с собой новый провокационный ответ. Спустя всего несколько месяцев после эпохальной речи Кеннеди на встрече престижной Нью-Йоркской академии наук венгерско-американский ученый Бартоломью Надь и его коллеги сообщили, что они проанализировали углеводородные соединения из осколка Оргейльского метеорита и обнаружили, что их состав очень схож с составом продуктов животного происхождения, таких как масло. Вывод, к которому пришел Надь, повторяет заключение Вёлера, к которому тот пришел более чем за столетие до этого: чтобы появилась такая смесь, жизнь обязана существовать где-то еще во Вселенной.

Спустя несколько месяцев после заявления, появившегося во всех заголовках, Надь и микробиолог Джордж Клаус сделали еще более экстраординарное заявление: в ходе исследований Оргейльского и другого похожего метеорита, упавшего возле реки Ивуна в Танзании в 1938 году, они обнаружили легко различимые окаменелые останки крошечных организмов, таких как водоросли. Исследователи включили в работу схематическое изображение того, что они назвали «организованный элемент» (микроскопическое «одноклеточное» образование, часто имеющее явно выраженные двойные стенки, поры, шипы и так далее — прим. Newочём) — гексагональную структуру, напоминающую вирус, окруженный чем-то вроде сферической оболочки. Этот элемент и был теми «инопланетянами», так взволновавшими журналистов из Planète.

Подобно тому, как Оргейльский метеорит появился во время дебатов по поводу самозарождения и витализма в середине 19 века, открытия Надя также появились в подходящее время. В 1953 году химики Гарольд Юри и Стэнли Миллер, работавшие в Чикаго, провели эксперимент, в котором они пропускали электрические искры через смесь простых газов, по всей вероятности, имитируя молнию в ранней атмосфере Земли — обновленная версия дарвиновского «маленького теплого пруда». На следующий день в нижней части своего аппарата они обнаружили аминокислоты — структурные единицы белков, ключевые молекулы жизни.

Юри, лауреат Нобелевской премии по химии, скептически отнесся к заявлениям Надя, но он допускал мысль о том, что внеземные формы жизни могут существовать. В специальном выпуске журнала Nature в 1962 году, посвященном теме «Формы жизни в метеоритах», Юри предположил, что, возможно, вначале луна была «засеяна» земными микроорганизмами, которые «выбивались» астероидами — что-то вроде обратной панспермии. Тогда Оргейльский метеорит может оказаться куском лунного камня, который переправил остатки примитивных «жителей Луны» обратно на их прародину. С этой точки зрения космос похож на сад, полный дрейфующих семян, которые дают возможность для перекрестного опыления.

Пыльца и семена там действительно были — но не из космоса. Одним из ученых, скептически отнесшихся к утверждениям Надя, был эксперт по метеоритам из Чикаго Эд Андерс. В 1962 году он сообщил, что многие «организованные элементы», описанные Бартоломью, на самом деле всего лишь минеральные кристаллы, и что Оргейльский метеорит, равно как и метеорит из окрестностей Ивуны, просто были загрязнены наземными частицами пыльцы. Надь оспорил эти выводы, поэтому Андерс и его команда еще более тщательно обследовали один из первоначальных образцов метеорита Оргейль, который хранился в музее в Монтобане. То, что они нашли, шокировало сообщество изучающих метеориты.

В 1964 году, к столетию с момента падения метеорита, Андрес сообщил, что найденные им семена и частицы пыльцы были намеренно вклеены в камень, а затем покрыты поддельным слоем угля. Другими словами, это было не случайное загрязнение, а фальсификация 19 столетия.

Кто же мог пойти на такое? Возможно, это был кто-то, желающий подорвать утверждения Пастера о том, что жизнь могла возникнуть только из бактерий? Или, так как фальсификация рано или поздно скорее всего была бы раскрыта, может быть это была попытка скомпрометировать противников Пастера? В любом случае, Шаффер утверждает: «Это слишком сложная махинация, чтобы быть просто шуткой. За всем этим стоит что-то намного более интересное и зловещее». Мы можем так никогда и не добраться до сути этой тайны, но последствия фальсификации очевидны: даже если не конкретно эти приклеенные семена и частицы ввели в заблуждения Надя, разоблачение Андреса окончательно разрушило любые аргументы в пользу его утверждений.

Во многом история Оргейля повторилась в 1996 году, когда ученые из НАСА сообщили об обнаружении доказательств наличия жизни внутри метеорита ALH84001: куска породы с Марса, «оторвавшегося» от планеты миллионы лет назад и извлеченного из льдов Антарктиды в 1984 году. Во время пресс-конференции на площадке у Белого дома президент Билл Клинтон подчеркнул, что этот камень «свидетельствует о возможности наличия жизни». Доказательства, тем не менее, с самого начала были косвенными и весьма спорными. В частности они основывались на результатах химического анализа, который показал, что в породе содержатся углеродсодержащие соединения, которые могли иметь, но далеко не факт, что действительно имели органическое происхождение. Также в минералах обнаружились микроскопические червеобразные структуры, которые, как предположили в НАСА, могли быть останками марсианских бактерий — но которые в то же время могли просто-напросто возникнуть вследствие необычного роста кристаллов.

В те годы хорошенько раскрученная история «открытия» послужила рекламой для роботизированной миссии руководителя НАСА Дэна Голдина. Целью миссии должен был стать поиск ископаемых, хранящих следы древней жизни, или той среды, которая могла бы ее поддерживать. На сегодняшний день, однако, большинство ученых-метеоритиков и планетологов считают случай с ALH84001, равно как и историю с Оргейльским метеоритом, ложной тревогой.

Да, Оргейль не был предвестником внеземной жизни, но он отнюдь не бесполезен при изучении связи между эволюцией солнечной системы в целом и Земли в частности. В настоящее время этот метеорит принято считать одним из обломков, оставшихся с самых ранних времен существования солнечной системы. Это яркий пример того, что сегодня называют «углистым хондритом». Хондрит — это метеорит, в котором содержатся элементы, которые не пострадали от плавления или распадения внутри небесного тела, в котором они возникли, и которые, таким образом, представляют собой образец первоначальных газа и пыли, сохранившихся в неизмененном виде.

В большинстве своем хондриты являются каменистыми породами. Хондриты, содержащие большое количество углерода, встречаются редко и ценятся очень высоко. Моника Грейди, профессор планетарных и космических наук в Открытом университете в Великобритании, утверждает: «Оргейль — один из самых важных метеоритов, когда-либо падавших на Землю». Содержащийся в нем углерод — один из первых материалов в солнечной системе, он возник почти 4,6 миллиарда лет до момента формирования планет. «Изучая Оргейль, мы смотрим сквозь все эти миллиарды лет, чтобы прочитать записи о том, что сформировало Землю и другие планеты», — объясняет Грейди.

Метеориты, богатые углеродом, такие, как Оргейль, вдохновили ученых заново обратиться к гипотезе панспермии. Даже если кометы и метеориты не переносят сюда жизнь как таковую, они, несомненно, переносят ее потенциальные зародыши. Было установлено, что Оргейль и прочие богатые углеродом метеориты содержат аминокислоты, идентичные тем, которые изучали Юри и Миллер. Следовательно, для появления первых белков и клеток необязательным было использование компонентов с Земли. Строительные элементы жизни могли в готовом виде прибыть из космоса.

Подобным образом жизнь могла распространяться с Земли вовне. Компьютерное моделирование показало, что на ранних этапах существования солнечной системы «астероидные бомбардировки» переносили большое количество материала с планеты на планету. Метеориты вроде ALH84001 — доказательство того, что этот процесс продолжается до сих пор. Таким образом, идея Юри о том, что земные организмы могли «распылиться» на Луну, кажется не просто возможной, но и вполне вероятной. Точно так же земные породы, несомненно, достигли Марса и Венеры. Другой вопрос, перенесли ли метеориты с Земли жизнь в целости и сохранности, а также смогли ли живые организмы пережить такое путешествие. Но по крайней мере теперь нам известно, что некоторые микроорганизмы на удивление стойко переносят вакуум и космическую радиацию. В 2008 году ученые сообщили о том, что кромочные животные, именуемые тихоходками, пережили десятидневное космическое воздействие на спутнике.

Совершала ли жизнь подобные перемещения в обратном направлении, зарождаясь в далеких мирах или в самом космическом пространстве? Доказательств панспермии может и не быть, но также нету ничего, что бы позволило считать эту гипотезу несостоятельной. Некоторые ученые находят новые основания полагать, что органические составляющие, обнаруженные внутри метеоритов, могли возникнуть благодаря живым организмам. Аминокислоты бывают «зеркального» вида — право- и левовращающие — и некоторые исследователи (в том числе Надь) сообщают, что среди аминокислот в Оргейле и других углистых хондритах наблюдается преобладание одной направленности над другой. Единственной известной причиной возникновения подобного дисбаланса являются биохимические реакции. Тем не менее, эти утверждения являются спорными в силу тех же проблем с загрязнением образцов, о которых говорил Пастер полутора веками ранее.

Возможно, на наши представления о метеоритах по-прежнему оказывает большое влияние философская или научная ортодоксия или менее очевидные и более глубоко укоренившиеся установки. Но также возможно, что это лучшее из того, что мы можем делать. Метеориты, как правило, приносят с собой лишь полустертые следы своих историй, остальное нам приходится додумывать самостоятельно. И занимаясь этим, мы обнажаем наши надежды, мечты и страхи, касающиеся жизни и Вселенной.

Автор: Филип Болл.
Оригинал: Aeon.

Перевели: Полина Пилюгина, Варвара Болховитинова и Денис Пронин.
Редактировали: Дмитрий Грушин, Варвара Болховитинова и Роман Вшивцев.