Американские ученые провели лабораторные эксперименты, имитирующие условия, возникающие при столкновении астероида, чтобы определить, способны ли бактерии, известные своей исключительной устойчивостью, выдержать подобный удар и, возможно, межпланетное перемещение.
Вопрос о возникновении жизни на Земле до сих пор не имеет однозначного ответа. Среди наиболее перспективных теорий – гипотеза панспермии, согласно которой первые микроорганизмы могли быть занесены на нашу планету из космоса, будучи перенесенными астероидами или кометами.
В течение XX века эта гипотеза нередко вызывала сомнения. Несмотря на то, что к середине века были проведены первые эксперименты и осуществлены космические полеты, враждебная среда космоса – вакуум, радиация и резкие перепады температур – представлялась смертельной для любых живых организмов.
Существуют различные распространенные интерпретации гипотезы панспермии. Согласно одному из вариантов, известному как литопанспермия, камни, которые выбрасываются с поверхности небесного тела вследствие столкновения с астероидом, способны выступать в роли переносчиков биологического материала между различными объектами. Литопанспермия предполагает транспортировку жизни между планетами посредством фрагментов горных пород.
Марс часто называют потенциальным местом возникновения жизни. Исследователи неоднократно обнаруживали частицы горных пород марсианского происхождения на Земле, которые были занесены в космическое пространство еще миллиарды лет назад. Ярким тому подтверждением является известный образец ALH84001 — фрагмент марсианского метеорита, обнаруженный в Антарктиде в 1984 году, стал причиной дискуссий в связи с наличием микроскопических структур, визуально схожих с окаменелыми бактериями. Несмотря на это, большинство специалистов полагают, что эти структуры имеют небиологическое происхождение.
На данный момент доказательств существования жизни на Марсе не обнаружено. Ученые не нашли следов организмов, которые могли существовать в прошлом. Таким образом, данная гипотеза пока не получила подтверждения. Но группа американских планетологов и микробиологов под руководством Лили Чжао ( Lily Zhao) ученый из Университета Джонса Хопкинса провела исследование, чтобы выяснить, могут ли бактерии выжить при сильном воздействии и отправиться в космическое пространство, будучи унесенными обломками.
На нашей планете обитают экстремофилы — организмы (бактерии и другие микроорганизмы), приспособленные к жизни в экстремальных средах. Исследования, проведенные в период с конца XX до начала XXI века, продемонстрировали, что экстремофилы способны выдерживать высокие температуры, повышенную кислотность и соленость. В частности, отдельные бактерии и споры смогли пережить воздействие многочисленных циклов нагрева и охлаждения на внешней поверхности Международной космической станции.
Ощутить состояние невесомости – это одно, а стать очевидцем столкновения – совсем другое.
Чжао и ее коллеги изучили самую выносливую бактерию, обитающую на нашей планете — Deinococcus radiodurans. Этот микроскопический организм обладает выдающимися свойствами, позволяющими ему выдерживать обезвоживание, воздействие токсичных веществ и радиацию. Благодаря способности восстанавливать свою ДНК даже при серьезных разрушениях, бактерия представляет собой ценный объект для проведения разнообразных исследований.
Команда ученых поместила Deinococcus radiodurans между двумя стальными пластинами, которые имитировали куски породы. Затем по этому «бутерброду» выстрелили третьей пластиной со скоростью почти 500 километров в час. При столкновении возникало давление от одного до трех гигапаскалей. Для сравнения: это почти в 30 раз превышает давление на дне Марианской впадины (0,11 гигапаскаля).
Ключевым моментом является то, что ученые создавали модель не области непосредственного столкновения, характеризующейся экстремальными давлениями и температурами, способными расплавить горные породы. Они моделировали область, расположенную вокруг зоны удара, где пиковое давление снижается до нескольких гигапаскалей. Такого давления вполне достаточно для раскола горных пород, и образовавшиеся обломки были выброшены в космос.
В ходе проведения эксперимента установлено, что при первых воздействиях, когда давление достигало 1,4 гигапаскаля, выжило 95% бактерий. При давлении 2,4 гигапаскаля этот показатель снизился до 60%, а при 2,9 гигапаскаля – до незначительного уровня, чуть менее 10.
Ученым не удалось определить порог, при котором бактерии полностью уничтожаются. Экспериментальная аппаратура начала выходить из строя преждевременно. Трещины возникали в металлических компонентах, выводя их из рабочего состояния до того, как все микроорганизмы утрачивали способность к жизни.
Чжао подчеркнула, что миллиарды лет назад Марс представлял собой совершенно другую планету. В те времена его поверхность была покрыта озерами и реками, а, возможно, там даже простирался обширный океан. При наличии воды и более плотной атмосферы, на Марсе вполне могли возникнуть условия для зарождения жизни. Каждое крупное небесное тело, падающее в марсианский водоем, поднимало в воздух значительные массы горных пород, содержащие бактерии, и запускало их в межпланетное путешествие.
Ученые в своей работе прямо заявляют, что авторы исследования не приводят доказательств марсианского происхождения жизни. Однако они обращают внимание на значительный аспект: микроорганизмы обладают возможностью пережить один из самых мощных процессов во Вселенной и использовать его для межпланетных путешествий.
Чжао намерена продолжить исследования. В дальнейшем она планирует выяснить, как отреагируют на воздействие другие виды микроорганизмов, включая грибы и археи. По ее мнению, итоги будут аналогичными.
Выводы ученых представлены в журнале Материалы Национальной академии наук NEXUS .