Книга: Солнечная система (Астрономия и астрофизика)

Микроокаменелости в метеорите ALH 84001

В августе 1996 г. все информационные агентства мира сообщили о так долго ожидавшемся открытии, — о следах внеземной жизни в метеоритном теле, найденном в Антарктиде. Обычно метеориты мало выделяются на фоне почвы, поэтому их редко находят. Удобными для их поиска оказались снежно-ледовые пустыни Антарктиды. Разумеется, при падении горячие метеориты уходят глубоко в лед и снег, поэтому на находку свежих образцов надеяться не приходится. Но при выветривании старых льдов вмороженные когда-то метеориты выходят на поверхность. Так в Антарктиде удается найти до 400 образцов за год, и так были найдены метеориты ЕЕТА 79001 в 1979 г. и ALH 84001 в 1984 г., отнесенные к группе SNC.

Метеоритный материал этой группы встречается очень редко. На 1997 г. было известно 12 метеоритов SNC. Это аббревиатура от названий населенных пунктов, вблизи которых нашли эти метеориты: Шерготти, Накла и Шассиньи (Shergotty, Nakhla, Chassigny). Четыре метеорита SNC удалось обнаружить сразу после выпадения, поэтому они не были загрязнены земными материалами. Метеорит Накла (Египет, близ Александрии), который выпал в 1911 г., долгое время был известен главным образом тем, что при падении убил собаку. Эта жертва — единственный известный случай в истории. Но наибольшую известность SNC-метеориты (их часто называют «шерготитами») получили по другой причине: они пришли с Марса. Еще несколько лет назад в это просто не верили. Но подробные исследования показали, как это происходит.

Чтобы покинуть поле тяготения Марса, осколки от метеоритного удара должны разлететься со скоростями не менее 5 км/с. Теория указывает, что для этого давление взрыва в момент удара должно достигать 1,5 Мбар, но при таких давлениях материал разрушается и плавится. По признакам, которые содержит материал самих метеоритов, выяснилось, что фактически они испытали лишь 1/4 давления, предсказанного теорией. Дело в том, что высокие давления в момент взрыва имеются только на достаточно большой глубине. Разрушенный и выброшенный материал подхватывает обломки на поверхности, которые таким образом приобретают необходимую скорость, но сами не разрушаются. Так шерготиты оказались в космосе. Дальнейший путь марсианских камней был очень запутанным и продолжался много миллионов лет. Часть таких метеоритов возвращается в конце концов на Марс, часть захватывается полем Юпитера и частично попадает в его атмосферу, часть выбрасывается из Солнечной системы. Наконец, небольшая часть достигает Земли и, возможно, Венеры и становится своего рода «обменным фондом» между планетами.

Несомненно, что такие же выбросы возможны и с Земли. Метровые обломки породы, выброшенной из большого (24 км.) метеоритного кратера Риис (Ries) в южной Германии, найдены в Швейцарии. Для этого их начальная скорость должна была составлять 1,4 км/с. А еще более мощные удары могли выбрасывать обломки и за пределы земного тяготения.

Шерготиты обладают интересными особенностями. Обломок, который выпал в Индии в 1965 г., содержит следы его образования в глубоком резервуаре магмы на другой планете. Другой представляет собой кусок слоистого материала, содержащего карбонаты, что может дать некоторые данные о прошлом климате Марса. Этот образец был недавно найден в Антарктиде. (Возникает вопрос, надо ли посылать на Марс экспедицию за образцами грунта). Наконец, если на Марсе когда-либо была жизнь, возможно, следы ее сохранились в этих метеоритах.

Сейчас столкновения крупных тел очень редки, и на Землю попадает мало марсианского материала, по оценкам, всего 1/2 тонны за год. Но на ранних этапах истории Солнечной системы планетных обломков должно было быть очень много.

Быстрое развитие технологии позволило создать научные приборы, которые способны провести анализ состава вещества на основе всего нескольких десятков тысяч его атомов. С использованием таких приборов в 1980 г. удалось выполнить изотопный анализ газа, содержавшегося в микроскопических количествах в метеорите ЕЕТА 79001. Результаты оказались сенсационными: состав газа и соотношение изотопов в нем такие же, как в атмосфере Марса по данным «Викингов». Изотопный состав — это своеобразный паспорт; химический состав может значительно изменяться, но изотопный очень стабилен. Так удалось доказать, что ЕЕТА 79001 и другие шерготиты действительно возникли на Марсе.

Метеорит ALH 84001 очень не похож на остальные. Довольно крупный, весом 1,9 кг, он пролежал после находки 10 лет, не привлекая внимания исследователей. Но в 1993—94 гг. удалось доказать, что изотопный состав содержащегося в нем кислорода также соответствует марсианскому, а метеорит обладает скрытыми признаками шерготитов.

В августе 1996 г. группа ученых объявила о возможном присутствии в этом метеорите древних окаменелостей биологического, но не земного происхождения. (Как правило, все метеориты загрязнены земной флорой. Вопреки распространенному мнению, Антарктида вовсе не стерильное место, микроорганизмов там сколько угодно).

Методы современной физики и химии позволяют определить возраст таких обломков и длительность их пребывания в открытом космосе. Возраст 11 образцов SNC не очень большой, от 180 до 1300 млн. лет. Но ALH 84001 оказался самым старым. По первым определениям, он возник из жидкой магмы 4,5 млрд. лет назад, когда Марс еще даже не до конца сформировался. Затем (3,9 млрд. лет назад) он подвергся сильному удару, который оставил в нем многочисленные трещины. За 16 млн. лет до нас еще более мощный удар выбросил его с поверхности Марса в космос, где он путешествовал до встречи с Землей. 13 тыс. лет назад он выпал на льды Антарктиды в районе Алан Хиле, где его и нашли.

«Мы уверены, что где бы ни образовался этот метеорит, что-то в нем жило, — писала газета Нью-Йорк Таймс. — Состав углеводородов указывает на биологическую активность». Эта цитата относится, однако, вовсе не к образцу ALH 84001. История повторяется. В 1961 г. сенсационные статьи посвящались метеориту Оргей, выпавшему во Франции в 1864 г. Его исследовал еще Луи Пастер. В 1961 г. группа специалистов в США объявила о том, что органические включения в метеорите имеют биологическое происхождение. Споры в научной прессе длились 14 лет, но закончились признанием, что включения «имеют земное происхождение».

Состоявшуюся в августе 1996 г. пресс-конференцию по итогам 1,5-летней работы с образцом ALH 84001 провели ученые, представлявшие различные научные направления. Кроме того, были независимые критические выступления. Заподозрив присутствие в метеорите микроокаменелостей древних бактерий неземного происхождения, ученые провели тщательные исследования по нескольким независимым направлениям, используя самую совершенную технику. Они не утверждали, что какое-либо из выбранных направлений привело к категорическому выводу о марсианских микроорганизмах. Скорее выводы можно сформулировать так, что ни одно из проведенных исследований не отвергает такой возможности.

Во-первых, вблизи поверхности (но не у самой оплавленной корки) обнаружена колония многочисленных овальных, а в некоторых случаях — удлиненных и червеобразных образований, очень похожих на окаменелые колонии древнейших земных бактерий. Но критики замечают, что земные бактерии с типичными размерами 0,5—20 мкм. в 100—1000 раз больше этих образований. Последних скорее следует отнести к «нанобактериям», так как их размеры всего 10—100 нм., и увидеть их удалось лишь благодаря большому прогрессу в технике электронных микроскопов. (Есть сообщения, что что-то похожее найдено и на Земле.) Другое серьезное возражение касается невозможности разместить в столь малом объеме элементарный аппарат наследственности (ДНК/РНК), а также все клеточные механизмы. Не обнаружены ни следы стенок (клеточных мембран), удерживающих протоплазму, ни образования в стадии деления. Наконец, остается вопрос, как и почему окаменелости нанобактерий оказались в изверженной, а не в осадочной породе.

Второе доказательство (в пользу исследователей) — присутствие заметных следов особых органических соединений — полициклических ароматических углеводородов, которые образуются после разложения погибших микроорганизмов. Вокруг каждого из пятнышек, которые могут быть такими следами, имеются также отложения карбонатов, окислов, сульфидов и сульфатов железа. Именно такие образования сопутствуют земным окаменелостям, это продукты их жизнедеятельности и разложения после гибели. Ученые считают, что они образовались около 3,6 млрд. лет назад, причем кроме радиоизотопного определения возраста об этом же говорят проходящие через отложения трещины, возникшие еще на Марсе. Интересен изотопный состав карбонатов. В ферментах (и в следах земных бактерий) изотопа углерода-13 меньше, чем в природных материалах. Именно это и обнаружено в ALH 84001 методами тонкой лазерной спектрометрии.

Третий аргумент — возраст образований, совпадающий с тем, когда климат Марса был благоприятным для возникновения жизни. Но и здесь оппоненты представили другую оценку возраста того же образца, — всего 1,39 млрд. лет, а это уже совсем другие условия на Марсе.

Рассматривались и другие стороны проблемы. В частности, если жизнь на Марсе была, то почему ее нет сейчас? Возникшую однажды жизнь уничтожить очень непросто. Жизнь приспосабливается к окружающей среде и приспосабливает ее к себе. Поэтому многие высказывают мнение, что жизнь на Марсе, если бы она сейчас существовала, было бы трудно не обнаружить.

Последующие результаты исследований показали, однако, что основные аргументы в пользу окаменелостей все же выглядят недостаточно убедительными. Было доказано, что в образце присутствуют земные биозагрязнения и что при образовании подозрительных следов он находился в условиях таких высоких температур, которые исключают их биологическое происхождение. Вместе с тем, столь категорически отрицательных результатов, как те, что дали «Викинги», получено не было. Вполне возможно, что земная биота не единственная в своем роде, и что физические условия, подобные земным, могут реализоваться еще на какой-то планете.

Пожалуй, это и все, чем мы ныне располагаем для оптимизма в отношении жизни на Марсе.

В более широком смысле можно отметить, что все почти 50-летние поиски разумных сигналов из космоса не дали ровно ничего. Для объяснения этого факта приводятся самые тонкие и остроумные идеи, но ученые все больше склоняются к тому, что разумная жизнь крайне редкое, если не уникальное явление. «Великое Молчание Вселенной», по-видимому действительно определяется крайне малой вероятностью перехода от простейших одноклеточных к сложным многоклеточным организмам. Только эволюция последних может привести к появлению разума. Половина жизненного пути Солнца и 5/6 истории Земли понадобилось, чтобы 570 млн. лет назад состоялся, наконец, «кембрийский взрыв», — внезапное и необъяснимое появление на Земле многоклеточных, пишет Стивен Гулд в своей книге «Удивительная жизнь» (Gould. S.J. Wonderful Life, 1989). Сколько сотен миллионов лет понадобится, чтобы эта вероятность реализовалась где-то еще во Вселенной? Факт доисторического существования простейшей жизни на Марсе, если ALH 84001 действительно его содержит, может быть посланием об одиночестве нашей цивилизации во Вселенной, безмерные пространства которой если где-то и населены, то скорее всего, одноклеточными. Можно закончить такими словами из передовой статьи в выпуске журнала «New Scientist», целиком посвященному находкам в ALH 84001: «Возможно, мы — одна из первых развитых цивилизаций в Галактике, обреченная блуждать в космосе и находить массу протоплазмы, но никого, с кем можно было бы поговорить».

Удастся ли найти такую «протоплазму» на Марсе?