Ирина Лагунина: В соответствии с теорией панспермии – внеземного происхождения жизни - биологические организмы были занесены на Землю вместе с космическими телами. Как и когда именно это могло произойти и каковы были дальнейшие механизмы развития живой природы рассказывает в продолжении цикла "Происхождение жизни" кандидат физико-математических наук, научный сотрудник Института ядерной физики Александр Панов.
С ним беседуют Ольга Орлова и Александр Марков.
Ольга Орлова: Александр, расскажите, пожалуйста, каков все-таки сам механизм панспермии?
Александр Панов: Выбивается порода, зараженная либо жизнью, либо преджизнью. Я пока буду иметь в виду только преджизнь. В результате вокруг каждой звезды, где эти процессы происходят, образуется некая нестерильная зона. Существуют оценки, она размером от одного парсека - это примерно три световых года, до нескольких, то есть достаточно большая. А все звезды, они хаотически друг относительно друга двигаются со скоростями, это называется пекулярные скорости, около 30 километров в секунду. Они похожи на газ атомов, только вместо атомов звезды. Когда две звезды пролетают друг относительно друга и у одной звезды есть нестерильная зона, то другая звезда очень легко может в нестерильной зоне подхватить эту заразу. Вот, допустим, в некоторой звездной системе предбиологическая эволюция достигла таких определенных высот и там образовался в некотором смысле хороший предбиологический продукт.
Ольга Орлова: Что значит хороший?
Александр Панов: Это значит образовалась некоторая устойчивая предбиологическая система, которая будет конкурентоспособна по сравнению с другими предбиологическими системами. Допустим, на другой звезде тоже шла предбиологическая эволюция, но там дела обстояли похуже. С этой удачливой звезды на менее удачливую переносится предбиологическая зараза. И что тогда происходит? Тогда более удачливая предбиологическая система в результате конкуренции подавляет местные менее удачливые предбиологические системы, и эта новая звезда сама становится тоже источником волны панспермии, зараженной удачливым предбиологическим продуктом. Все это приводит к тому, что в галактике со скоростью, равной пекулярной скорости звезд, распространяется волна панспермии, тридцать километров в секунду. Галактика обладает таким важным свойством, как дифференциальное вращение.
Ольга Орлова: А это что такое?
Александр Панов: Разные точки галактики, удаленные на разные расстояния от центра, делают оборот вокруг галактики за разное время и если посмотреть со стороны, то все это похоже на процесс размешивания сахара в стакане с чаем. Чем ближе к центру, тем быстрее, тем с большей угловой скоростью все это крутится. Это приводит к тому, что в той волне панспермии, которая сама по себе распространялась со скоростью 30 километров в секунду, галактику очень легко заразить. Очень легко сделать оценки, с какой скоростью будет заражена вся галактика некоторым высококонкурентным предбиологическим продуктом. Оказывается, что это величина порядка одного галактического года. Галактический год - это время, за которое Солнечная система делает оборот вокруг центра галактики, это примерно двести миллионов лет, здесь примерно получается около трехсот миллионов лет. К чему это приводит? Приводит это к тому, что предбиологическая эволюция ни на одной планете не может происходить самостоятельным образом. Предположим, где-то в галактике чисто случайно образовалась удачная предбиологическая система. В результате распространения этой волны панспермии, как я рассказывал, наполненной удачным предбиологическим продуктом, она за триста миллионов лет будет разнесена по всей галактике. И те места, где предбиологическая эволюция прошла не очень далеко, они будут заражены удачным предбиолоигческим продуктом и получается, что предбиологическая эволюция во всей галактике почти синхронно, но с точностью триста миллионов лет, сделает шаг вперед. Потом в другом месте возникнет удачный предбиолоигческий продукт, он снова распространяется по всей галактике. Предбиологическая эволюция снова делает шаг вперед опять во всей галактике. И получается, что предбиологическая эволюция - это не вещь, которая протекает на каждой планете отдельно, а это и есть единый когерентный общегалактический процесс.
Происходит не только синхронизация всей предбиологической эволюции в галактике, но происходит и унификация ее молекулярной основы. Потому что каждый раз удачливый предбиологический продукт, который возник, он становится одним и тем же во всей галактике. В конце концов это приведет к тому, что и жизнь должна возникнуть в галактике на одной и той же молекулярной основе. И этот процесс возникновения жизни, собственно говоря, напоминает общегалактический фазовый переход. То есть панспермия означает не просто зарождение жизни в другом месте, а это может означать совсем другой процесс.
Вот с этим другим процессом связаны другие очень интересные особенности. Существует точка зрения, что зарождение жизни – это событие не просто маловероятное, а что это событие вообще с исчезающе малой вероятностью. Грубо говоря, это означает, что предбиологическая эволюция может иметь какую-то естественную длительность для одной планеты, например, миллиард миллиардов лет. Это бессмысленно большая величина. Если бы эволюция протекала на одной планете, там жизнь просто никогда бы за время существования Вселенной, по крайней мере, не могла бы возникнуть. Но вот что интересно. Если существует единый когерентный общегалактический процесс предбиологической химической эволюции, то вероятность реализации какого-то крайне маловероятного события увеличивается во столько раз, сколько существует параллельно эволюционирующих планет. Если на какой-то одной планете вероятность событий была исчезающе малая, то если у нас есть миллиард планет, а судя по всему, примерно такое количество планет могло параллельно эволюционировать, то во всем этом сообществе вероятность такого события будет, грубо говоря, в миллиард раз больше. Поэтому крайне медленная и заторможенная предбиологическая эволюция, если это действительно так, будет ускорена, грубо говоря, в миллиард раз. И поэтому процесс панспермии может не только означать интересную синхронизацию предбиологической эволюции, вот этот интересный фазовый биологический переход, но он может оказаться ключом к возникновению жизни в том случае, если действительно возникновение жизни на одной единично взятой планете крайне маловероятно.
И наконец, в том, что я сейчас рассказывал, конечно, содержится куча разных упрощений. В частности, те процессы, о которых я говорил, могут протекать на фоне многих разных других интересных процессов. В частности, существует гипотеза, что предбиологические процессы могли идти не только на поверхности планет, но и в кометах. Во внутренних частях комет и температура может быть около нуля градусов, и жидкая вода там может присутствовать. Кроме того, хорошо известно из спектроскопических наблюдениях, что процесс синтезирования сложной органики идет в газопылевых облаках. Совершенно очевидно, что химические процессы в газопылевых облаках должны идти много медленнее, чем в жидкой среде на поверхности планеты. Но надо иметь в виду, что и масса органики, которая эволюционирует в газопылевых облаках, должна быть намного порядков больше, чем масса эволюционирующей органики на поверхности планет. И поэтому если планету рассматривать как отдельные быстрые химические процессоры или предбиолоигческие процессоры, то эти газопылевые облака представляют из себя более медленный химический процессор, но многократно распараллеленный. Это может привести к тому, что некоторые важные для предбиологической эволюции события могли произойти именно в газопылевых облаках. А дальше что происходит? Какой-то критически важный продукт, например, возник в газопылевом облаке, попал на поверхность какой-то планеты. На поверхности планеты это дало толчок предбиологической химической эволюции. Дальше включается механизм, о котором мы уже говорили, начинается переброс вещества с одной планеты на другую, все это начинает когерентно эволюционировать, возникает общий котел, в котором происходит предбиологическая эволюция и возникает жизнь.
Ольга Орлова: Но почему все это перешло в другую стадию - в стадию биологической эволюции только на Земле, если предбиологические стадии происходили как раз на разных планетах?
Александр Панов: Я имею в виду, что жизнь первый раз возникла, конечно, не на Земле, и дальше начинается нормальная биологическая панспермия просто как продолжение предбиологической панспермии.
Ольга Орлова: Какие у нас есть основания говорить о биологической панспермии в других местах? Пока у нас нет свидетельств.
Александр Панов: Все, о чем мы говорим - это существует только в форме гипотез, а основанием для гипотез является то, что жизнь на Земле возникла непонятно быстро. В других местах где-то она возникла первый раз, а после этого она везде стала возникать в каком-то смысле быстро. И более того, если действительно существует процесс биологический панспермии, то самостоятельная предбиологическая эволюция ни на одной планете невозможна. Она только начинается, как планета оказывается заражена жизнью с других мест, где жизнь уже существовала раньше.
Ольга Орлова: Теперь дело за малым - просто найти остальные места, где это произошло.
Александр Панов: На самом деле экспериментально проверяемая гипотеза. Что является критическим тестом этой гипотезы? Если мы сумеем найти метеорит из другой звездной системы и сумеем доказать, что в этом метеорите существуют остатки жизни на той же самой молекулярной основе, что у нас, то это будет очень сильным веским доводом этой гипотезы, которую очень трудно получить.
Александр Марков: К сожалению, мы в метеоритах из нашей системы не можем точно доказать существование следов жизни, не говоря уже о химической природе. В метеоритах находят что - это углистые хондриты, фактически из чистого углерода некие формы маленькие, нанометровых размеров. Никаких там ДНК, белков, естественно, нет.
Александр Панов: Там полициклические углеводороды обнаруживаются, но не более того.
Александр Марков: Отдельные молекулы, азотистые основания, какие-то компоненты. Это, конечно, звучит все очень интересно и впечатляюще. А какой срок по этим расчетам получается, какой срок должна провести, скажем, некая ценная молекула, возникшая на планете, до того, как она попадет на другую планету? Это сотни миллионов лет?
Александр Панов: Нет, это гораздо меньше. Тут немножко сложная оценка, по-разному можно оценивать. Характерное время переноса от одной близкой звезды до другой близко звезды выбитого из одной из планет метеорита порядка сотен тысяч лет – это не так много. Другое дело, что происходит потом. Тут существует два принципиально разных механизма захвата этих метеоритов. Во-первых, это есть механизм, который можно назвать прямым попаданием, когда этот метеорит слету врезается в планету. А другой механизм – это такое когерентное поглощение этого метеорита другой звездной системой, когда он выходит на орбиту сначала вокруг другой звезды, долго там крутится и потом в конце концов попадает на какую-то одну из планет этой звезды. Существует очень эффективный механизм захвата этих метеоритов на орбиту вокруг другой звезды, но зато долго приходится этому метеориту вокруг звезды крутиться прежде, чем он куда-то упадет, порядка десятков миллионов лет. Но оптимистические сценарии дают сотни тысяч лет. Вопрос, может ли просуществовать какая-то биологическая система в состоянии анабиоза, предбиологическая система или какие-то просто важные фрагменты биологической или предбиологической - это, конечно, вопрос в настоящее время совершенно открытый.
