Мы все «марсиане»: ученые доказали, что жизнь с Красной планеты могла долететь за несколько лет

Ученые давно подозревали, что земная жизнь может иметь марсианское происхождение. Однако до недавнего времени эта гипотеза оставалась лишь красивой догадкой, не подкрепленной убедительными расчетами и лабораторными опытами. Теперь группа исследователей из Австралии решила проверить теорию панспермии самым прямым образом, смоделировав путешествие бактерий между планетами в условиях, максимально приближенных к реальным.

Результаты получились настолько убедительными, что вопрос «могла ли жизнь попасть на Землю с Марса?» теперь звучит иначе: «при каких именно условиях это произошло?». Как же могло происходить заселение нашей планеты?

Симуляция подтверждает

Чтобы оценить временные масштабы перелета, исследователи провели серию компьютерных симуляций с помощью программного пакета Mercury. Они отслеживали судьбу ста тысяч невесомых частиц, выброшенных с поверхности Марса в разные моменты его орбитального движения. Учитывались два ключевых параметра: положение планеты (перигелий — ближайшая к Солнцу точка, или афелий — самая удаленная) и направление выброса (вперед по движению Марса или назад, против него).



Земля в космосе — крошечная мишень, как горошина на футбольном поле. Попасть в нее с первого раза почти невозможно. Поэтому ученые пошли на хитрость: в симуляциях они надули нашу планету до миллиона километров в поперечнике. Такой гигантский шар ловил частицы пачками, и исследователи наконец-то набрали статистику для расчетов. А потом, зная, что количество попаданий растет пропорционально площади, они просто пересчитали цифры обратно на реальные размеры.

Самый удачный сценарий (выброс назад в перигелии) дал всего несколько настоящих столкновений за всю симуляцию. На первый взгляд это кажется мелочью. Но не забывайте: в расчетах участвовало только сто тысяч пробных частиц. А за миллиарды лет реальной жизни Марса по нему долбили астероиды несчетное количество раз. Каждый такой удар рождал миллиарды обломков, летящих в нашу сторону.

Испытание ультрафиолетом

Однако просто долететь — недостаточно. Нужно еще выжить в межпланетной среде. Главный враг для микроорганизмов там — это жесткое ультрафиолетовое излучение (UVC), которое в открытом космосе не ослабляется атмосферой. Кроме того, космическая погода включает в себя солнечный ветер и галактические космические лучи, разрушающие любые органические молекулы на поверхности незащищенного обломка.



Авторы использовали классическую бактерию Bacillus subtilis. Она умеет формировать эндоспоры, которые представляют собой многолетние капсулы. В них бактерия может пережидать неблагоприятные условия десятилетиями. Эндоспоры выдерживают вакуум, перепады температуры, давление и даже удары при гиперскоростных столкновениях. Именно их и отправили в лабораторную камеру с ультрафиолетовой лампой, которая имитировала внеатмосферное излучение.

В предыдущих экспериментах команда ученых выяснила, что быстрое вращение обломка (период в минуты или часы) снижает выживаемость. Из-за этого споры получают частые дозы UVС и не успевают восстановиться.

В новом эксперименте ученые сосредоточились на медленном вращении: облучение длилось 6, 12, 24 или 48 часов, а затем следовал такой же по длительности перерыв. При этом споры были частично прикрыты слоем лизированных (разрушенных) бактерий толщиной 10 микрометров. Эта органическая пленка имитировала остатки колонии, которая могла бы защитить внутренние споры после гибели внешних клеток.

Результат оказался неожиданным даже для самих исследователей. При одинаковой общей дозе UVC шестичасовые интервалы убивали споры гораздо быстрее, чем 48-часовые. То есть редкие, но продолжительные облучения менее губительны, чем частые короткие вспышки.

Эксперимент длился 16 дней. Это оказалось достаточно, чтобы понять, как все могло происходить в реальных условиях. Тенденция такова: если обломок вращается медленно (периоды в десятки или сотни часов, что часто встречается среди астероидов), и споры находятся не на самой поверхности, а под тонким слоем органики или породы, их шансы выжить резко возрастают.

Нужны нормальные условия

Соединив астрофизику и биологию, ученые получили цельную картину. С одной стороны, моделирование подтверждает: Марс постоянно бомбардируют астероиды и кометы. Каждое крупное столкновение выбрасывает в космос тысячи тонн породы. Часть этой породы, как показали расчеты, добирается до Земли за срок от нескольких месяцев до нескольких лет.



С другой стороны, эндоспоры бактерий способны сохранять жизнеспособность в вакууме под защитой тонкого слоя минералов или лизированных клеток на протяжении такого полета.

Однако дьявол скрывается в деталях. В лаборатории ученые использовали дозы UVC, значительно уступающие реальным в открытом космосе. За пределами земной атмосферы поток ультрафиолета на несколько порядков выше. К нему надо добавить еще солнечный ветер и космические лучи. Поэтому органический слой толщиной 10 микрометров, как в опытах, за несколько лет полета почти гарантированно разрушится.

Авторы прямо пишут: выживание на поверхности обломка маловероятно. Но если споры находятся глубже, внутри силикатной или углеродистой породы (а такие породы на Марсе распространены), то проникающая способность UVC резко падает. Уже несколько миллиметров камня обеспечивают почти полную защиту.

Кроме того, эндоспоры способны выдерживать ударное давление при выбросе. Ранее проведенные эксперименты с гиперскоростными ударами показали, что споры Bacillus subtilis остаются живыми после ускорения до скоростей, типичных для марсианских метеоритов (от 5 до 13 километров в секунду). То есть момент катапультирования с планеты сам по себе не является для этих бактерий смертельным.

Таким образом, для успешной трансплантации жизни с Марса на Землю необходимо стечение нескольких факторов: выброс должен произойти в оптимальной геометрии (против движения Марса, желательно в перигелии), обломок должен быть достаточно крупным, чтобы укрыть споры на глубине от радиации, а время перелета — минимальным. Такие события редки, но за миллиарды лет они обязательно случались.

Заключение

Разумеется, авторы исследования не утверждают на 100%, что жизнь на Землю прилетела с Марса. Но ученые убедительно доказали, что шансы были. Мы пока не знаем, существовала ли жизнь на Марсе в ту эпоху, когда Земля была еще стерильной после гигантского столкновения с Тейей (около 4,5 миллиарда лет назад). Марс остыл быстрее и, возможно, стал обитаем раньше.

Что же дальше? Нынешние марсоходы, включая Perseverance, собирают образцы породы, которые в будущем планируется доставить на Землю. Если в этих образцах найдут окаменевшие микроорганизмы или органические молекулы с характерными изотопными метками, это станет весомым аргументом в пользу марсианского происхождения земной жизни.

Пока что точно ясно только одно: естественный перенос жизни с одной планеты на другую вполне возможен. А у Земли и Марса он может даже сейчас. Осталось лишь найти следы этого великого переселения.