Возникает ли жизнь независимо на разных планетах галактики? Или оно распространяется из мира в мир? Или он делает и то, и другое? Новое исследование показывает, как жизнь может распространяться по простому пути: через космическую пыль.
За последние несколько десятилетий учёные поняли одну вещь: жизнь на Земле могла зародиться очень рано.
Земле около 4,53 миллиарда лет, и некоторые данные показывают, что простая жизнь существовала здесь по крайней мере 3,5 миллиарда лет назад. Некоторые данные свидетельствуют о том, что жизнь существовала здесь еще до этого, всего примерно через 500 миллионов лет после того, как Земля образовалась, когда она остыла. Жизнь была бы чрезвычайно простой, но она, возможно, была там.
Но жизнь могла зародиться не здесь. Исследователи задаются вопросом, было ли достаточно времени для самопроизвольного появления жизни на ранней Земле.
Новое исследование рассматривает идею о том, что космическая пыль может быть ответственна за распространение жизни по галактике посредством панспермии. Жизнь возникла в другом месте и была доставлена на молодую Землю. Это не новая идея, но в данной работе автор подсчитывает, насколько быстро это может произойти.
Исследование находится в предпечатной версии и еще не опубликовано. Единственным автором является З.Н. Османов, преподаватель физического факультета Свободного университета Тбилиси (Грузия).
Сколько бы мы ни размышляли и не исследовали происхождение жизни, мы не знаем, как она зарождается. У нас есть представление о типе среды, которая могла бы его породить, но даже эта идея была скрыта миллиардами лет.
«Ясно, что главная проблема — это происхождение жизни или абиогенез, детали которого нам пока неизвестны», — пишет Османов.
Но как-то это началось. Оставляя пока в стороне первоначальный облик жизни, Османов переходит к вопросу о том, как она могла распространяться.
«Принимая предположение о том, что частицы планетарной пыли могут уйти от гравитационного притяжения планеты, мы рассматриваем возможность выхода пылинок из системы звезды посредством радиационного давления», - пишет Османов.
Идея о том, что сама жизнь может путешествовать по космосу на кометах и астероидах, знакома многим людям. Считается, что когда эти объекты врезаются в планеты, возникает жизнь, путешествующая автостопом, и если есть ниша, которую можно использовать, так и будет. Но как простая пыль могла добиться того же самого?
Чтобы пыль могла нести жизнь, она должна происходить с планеты, на которой есть жизнь. Это может произойти при определенных обстоятельствах. Исследования показывают, что частицы пыли с Земли в высокогорной атмосфере планеты могут рассеиваться на частицах космической пыли.
Статья 2017 года в журнале Astrobiology показала, как сверхскоростная космическая пыль может взаимодействовать с земной пылью, создавая мощные импульсные потоки. Небольшая часть частиц планетарной пыли может быть ускорена достаточно, чтобы избежать гравитации планеты.
Освободившись от гравитации своей планеты, пыль оказывается во власти давления звездного излучения.
«Если аналогичный сценарий произойдет в других системах, то частицы планетарной пыли, уже будучи свободными от гравитационного поля планеты, могут покинуть звездную систему за счет радиационного давления и начальной скорости, распространяя жизнь в космосе», - объясняет Османов. .
Жизнь должна быть очень выносливой, чтобы выжить на пылинке, путешествующей по межзвездному пространству. Ему придется избегать таких опасностей, как радиация и тепло. Если сама жизнь не могла этого сделать, возможно, сложные молекулы, ведущие к жизни, смогли бы. Если мы допустим, что это возможно, следующий вопрос будет заключаться в том, как быстро оно может распространиться.
«Было показано, что за 5 миллиардов лет пылинки достигнут 10 5 звездных систем, а с учетом уравнения Дрейка показано, что вся галактика будет заполнена планетарными пылевыми частицами», - поясняет Османов.
Османов указывает на другие исследования панспермии и на то, как она может произойти в окрестностях галактики.
«В частности, отмечено, что благодаря давлению солнечной радиации мелкие пылинки, содержащие живые организмы, могут за девять тысяч лет добраться до ближайшей солнечной системы - Альфа Центавра», - пишет Османов. Нашим мощным ракетам, таким как Space Launch System и Falcon Heavy, потребуется более 100 000 лет, чтобы совершить путешествие.
Это интригующая идея. Османов подсчитал, что значительное количество пылинок переживет межзвездное пространство, сохранив жизнь или сложные молекулы. Но в какой-то момент его мышление сталкивается с проблемой.
Он делает смелый шаг за пределы наших нынешних знаний, когда пишет: «С другой стороны, естественно предположить, что число планет, по крайней мере, с примитивной жизнью, должно быть огромным». Возможно, это естественное предположение, но доказательств его истинности мало. Это догадка, стимулирующая догадка, но тем не менее догадка.
Используя статистический подход к уравнению Дрейка, Османов пишет, что число планет, на которых возникла жизнь, находится «порядка 3×10 7».
«Эта величина настолько огромна, что если частицы пыли могут путешествовать на расстояние порядка нескольких сотен световых лет, можно сделать вывод, что МВ диаметром 100 000 световых лет должна быть полна сложных молекул, распределенных по всей галактике», - поясняет Османов. «Даже если предположить, что за это время жизнь будет уничтожена, подавляющее большинство сложных молекул останется нетронутым».
Это очень интересная работа. Но самое неприятное во всей этой теме то, что мы до сих пор не знаем, как появляется жизнь и как часто она появляется. Итак, все наши мысленные эксперименты и расчеты, в том числе Османова, имеют в центре упрямый самородок неизвестного.
Если нам повезет найти, например, убедительные доказательства существования жизни на Марсе, то этот тип исследований и разговоры, которые они порождают, приобретут новый блеск. Но на данный момент работа Османова и аналогичные работы других исследователей ставят нас в забавное положение: мы можем представить и рассчитать, как жизнь может распространяться, как далеко и как быстро.
Османов утверждает, что количество планет с примитивной жизнью огромно. Мы этого не знаем. Планеты чрезвычайно сложны, и существует ошеломляющее количество переменных. Даже если существует огромное количество планет с примитивной жизнью, многие из них будут массивнее Земли. Смогут ли, например, частицы пыли, несущие жизнь, или сложные органические молекулы вырваться из гравитационного захвата суперземли?
Это исследование показывает, как жизнь или, по крайней мере, ее строительные блоки могут покинуть планеты и пережить межзвездное путешествие в другой мир. Если это правда, и панспермия может объяснить появление жизни на Земле вскоре после того, как она сформировалась и остыла, то это меняет наше понимание нашего происхождения и даже остальной Вселенной.
Но мы не знаем, насколько это правда, и мы до сих пор не знаем, как это начинается.
