Действительно ли человечество ищет следы внеземной жизни там, где их возможно найти, и не совершили ли мы фатальных ошибок в далеком прошлом? В новом выпуске программы Event Horizon ведущий Джон Майкл Годье обсудил эти вопросы с известным астробиологом, профессором Технического университета Берлина Дирком Шульце-Макухом. Учёный выдвинул сенсационную гипотезу о том, что первые марсианские миссии могли случайно уничтожить обнаруженные микроорганизмы, а также объяснил, почему земная жизнь на самом деле может иметь марсианское происхождение.
💧 Ошибка миссий Viking: как учёные могли «утопить» марсианские микробы 21:14
В конце 1970-х и начале 1980-х годов посадочные аппараты миссий Viking провели первые прямые эксперименты по поиску жизни на Марсе. Дирк Шульце-Макух отмечает, что для своего времени это были великолепно спроектированные тесты, однако исследователи исходили из предвзятого предположения: марсианская биосфера должна быть аналогична земной и критически нуждаться в обилии жидкой воды. По мнению учёного, это привело к трагической ошибке — марсианские микробы, адаптированные к ультрасухой среде, были попросту утоплены в ходе проведения анализов.
В качестве доказательства этой гипотезы астробиолог приводит исследование сторонних учёных (Ауры Буос), проведённое в чилийской пустыне Атакама. В самом засушливом районе этой пустыни — Юнгай — после редкого сильного дождя внезапно погибло около 80% местных эндемичных микроорганизмов. Шульце-Макух объясняет, что существа, приспособленные поглощать влагу исключительно из относительной влажности воздуха в микроскопических дозах, гибнут от гипергидратации при контакте с жидкой водой. Именно это, как считает гость, произошло во время тестов Viking.
Кроме того, интерпретация результатов Viking долгое время считалась строго отрицательной из-за убеждения, что на Марсе нет органики. Прибор GC-MS обнаружил следы органических соединений, но руководитель проекта Джеффри Соффен объявил их земным загрязнением от чистящей жидкости. Однако последующие миссии — Phoenix, Curiosity и Perseverance — доказали повсеместное наличие коренных органических соединений в марсианском грунте. Шульце-Макух подчёркивает, что обнаруженные Viking следы были хлорированными органическими соединениями, которые идеально соответствуют естественной марсианской химии.
🧂 Соляные камни и экстремальные ниши: где искать жизнь на Марсе 14:52
По мнению Дирка Шульце-Макуха, наиболее перспективным местом для поиска живых организмов на Красной планете являются соляные породы. Данные орбитальных аппаратов зафиксировали огромные запасы солей на Марсе: в Южном нагорье преобладает хлорид натрия (NaCl), а в зонах работы марсоходов обнаружены сульфаты, хлораты и перхлораты.
Учёный объясняет механизмы выживания в таких условиях:
- Микроорганизмы используют гигроскопичные соединения для извлечения влаги напрямую из разреженной атмосферы.
- При высоком уровне влажности соли подвергаются расплыванию (deliquescence), самостоятельно превращаясь в жидкий рассол, доступный для биологических процессов.
Шульце-Макух приводит бытовую аналогию с солонкой, в которую добавляют рисовые зёрна: рис более гигроскопичен, поэтому забирает влагу себе, оставляя соль сухой. Если же оставить обычную соль на столе, она станет влажной и комковатой, активно впитывая воду из воздуха. Данный принцип работает и на Марсе, где относительная влажность воздуха по ночам может достигать 100%, что подтверждается фиксацией инея аппаратами Viking и Phoenix.
Помимо соляных пластов, перспективными нишами для жизни гость называет лавовые трубки и ледяные пещеры, защищающие от жёсткой радиации. Для защиты от космического излучения микробам достаточно слоя породы толщиной всего в 1 сантиметр. В качестве примера стойкости Шульце-Макух упоминает земную бактерию Deinococcus radiodurans, выживающую в водных контурах ядерных реакторов благодаря кольцевой структуре ДНК, способности быстро восстанавливать разорванные цепочки и наличию нескольких копий генома. При этом к подлёдным озёрам Марса, обнаруженным радарами, учёный относится скептически: по его расчётам, они состоят из сверхконцентрированных рассолов перхлората магния, остающихся жидкими при температуре до -70°C. Эксперименты его группы с земными дрожжами-экстремофилами показали, что такая среда слишком токсична для известной нам биологии.
☄️ Межпланетный транзит: почему Земля может быть колонией Марса 5:58
Дирк Шульце-Макух считает теорию литопанспермии — переноса жизни между планетами с метеоритами — крайне вероятной в пределах внутренней Солнечной системы. На сегодняшний день на Земле найдено около 100 марсианских метеоритов (преимущественно в пустыне Сахара), чьё происхождение точно установлено благодаря изотопному анализу включений газа, полностью совпадающему с данными Viking.
Особое внимание исследователь уделяет знаменитому метеориту ALH 84001 возрастом более 4 миллиардов лет. Хотя заявление Билла Клинтона о нахождении в нём окаменелой жизни позже было оспорено научным сообществом, анализ показал, что внутренняя часть этого картофелеподобного камня никогда не нагревалась выше 40°C во время полёта и падения. Каменистая порода служит идеальным щитом от космической радиации, что делает межпланетное путешествие микробов вполне безопасным.
При этом перенос жизни с Марса на Землю значительно более вероятен, чем в обратном направлении, по нескольким причинам:
- Гравитация Марса намного слабее земной, поэтому выбить осколки породы с его поверхности в результате падения астероидов значительно проще.
- Выбитые с Марса камни летят в сторону Солнца, выступающего мощным гравитационным центром, и Земля оказывается прямо на их пути. Посадка на Землю дополнительно смягчается плотной атмосферой.
- В начале истории Солнечной системы Марс остыл и стал пригодным для жизни раньше Земли. Столкновение молодой Земли с гипотетической планетой Тейя, приведшее к формированию Луны, надолго превратило поверхность нашей планеты в океан лавы, тогда как на Марсе в это время уже могли существовать стабильные океаны и первичная биосфера.
🪐 Альтернативные миры: облака Венеры и океаны Европы 10:49
☁️ Жизнь в серной кислоте Венеры
Обсуждая Венеру, Шульце-Макух отмечает, что на высоте около 50 километров в её атмосфере существуют условия с температурами от 30 до 80°C. Несмотря на критически малое количество воды и экстремально низкий pH (уходящий в отрицательные значения, тогда как земные экстремофилы выдерживают максимум до pH 0), атмосфера Венеры остаётся интересным объектом. Обнаружение фосфина в объёмах нескольких частей на миллиард (ppb) в венерианских облаках может служить биосигнатурой, поскольку в окислительной атмосфере Венеры этот газ не должен формироваться абиотически (в отличие от Юпитера).
Ещё 20 лет назад Шульце-Макух опубликовал гипотетическую статью о возможности жизни в атмосфере Венеры. По его мнению, древняя Венера 3–4 миллиарда лет назад имела жидкие океаны, а по мере разогрева планеты организмы могли мигрировать в облака как в последнее пригодное убежище. Загадочный «неизвестный УФ-абсорбер» в атмосфере планеты, как предполагает учёный, может быть объяснён наличием микробов, покрытых защитным слоем кристаллической циклооктасеры ($S_8$) ярко-желтого цвета, хотя не исключена и обычная неорганическая пыль.
🌊 Скрытый океан Европы
Спутник Юпитера Европа, по мнению астробиолога, предоставляет великолепную среду обитания в своём подлёдном океане, где под каменистой мантией могут функционировать гидротермальные источники («чёрные курильщики»). Однако ключевой проблемой остаётся зарождение жизни. Если правы сторонники теории зарождения жизни у гидротермальных вентов, то шансы найти биосферу на Европе велики. Если же правы те (включая самого Шульце-Макуха), кто считает, что для абиогенеза необходимы условия суши — приливные зоны, циклы высыхания и увлажнения, температурные контрасты — то океан Европы окажется абсолютно безжизненным. Тем не менее, Европа остаётся единственным местом в Солнечной системе, помимо Земли, где потенциально возможно развитие примитивной многоклеточной жизни.
🔬 Проблема «бесконечности над бесконечностью» и новые методы поиска 25:26
🧬 Как переделать тесты на жизнь: хиральность и подвижность
Для будущих миссий на Марс Шульце-Макух предлагает принципиально иные методы детекции, не завязанные на поиск ДНК, которой у марсианской жизни может не быть. В эксперименте Viking Labeled Release (разработанном Гилбертом Левиным и Патрицией Страат) фиксировался метаболизм, но не учитывалась хиральность (зеркальность) вводимых питательных веществ. Земная биология строго хиральна: она использует только «левые» аминокислоты и «правые» сахара. Учёный объясняет это необходимостью плотной подгонки макромолекул друг к другу при строительстве белков.
Если марсианские микробы будут усваивать питательную смесь противоположной «зеркальности», это станет железным доказательством независимого происхождения жизни. Другой метод, разрабатываемый группой Шульце-Макуха — фиксация естественной подвижности (motility) микробов с помощью чипов и её математическое отличие от хаотичного броуновского движения частиц.
🧪 Ограниченность эксперимента Миллера — Юри
Знаменитый эксперимент Миллера — Юри 1950–1960-х годов, по словам гостя, продемонстрировал лишь абиотический синтез аминокислот из метановой смеси, но не приблизил нас к пониманию создания живой клетки. Аминокислоты в избытке находят даже в межзвёздном пространстве с помощью радиотелескопов. Попытки воссоздать жизнь «в пробирке» Шульце-Макух называет фантастическими, напоминая, что у природы в распоряжении были колоссальные масштабы планеты и как минимум 100 миллионов лет непрерывных химических комбинаций.
🌌 Парадокс зарождения жизни
Астробиолог разделяет понятия «возникновение жизни» и «устойчивость жизни». С выживанием у биологии проблем нет — она невероятно адаптивна. Но сам абиогенез остаётся загадкой. Для формирования первой клетки должны одновременно и в одном мизерном пространстве совпасть три элемента: защитная мембрана, механизм генерации энергии (пептиды) и система репликации (нуклеотиды).
Шульце-Макух описывает это как математическую дилемму «бесконечности над бесконечностью»:
- Вероятность случайного соединения этих компонентов в масштабах химии стремится к единице, делённой на бесконечность ($1/\infty$).
- Количество микросред и локаций на молодой планетарной поверхности, где происходят химические реакции, само по себе бесконечно велико.
Результатом деления бесконечно малой вероятности на бесконечное число попыток может стать любая величина: от единицы (мы абсолютно одни во Вселенной) до бесконечного множества обитаемых миров.
🌿 Оптические иллюзии экзопланет и «суперпригодные» звёзды 56:07
Касаясь темы поиска биосигнатур на далеких экзопланетах, Дирк Шульце-Макух выражает скепсис относительно возможностей современных телескопов, включая космическую обсерваторию Джеймса Уэбба (JWST). По его мнению, удалённые наблюдения газов в атмосфере не могут дать неопровержимых доказательств, так как для любого распределения газов учёные всегда смогут подобрать гипотетическое абиотическое объяснение. Единственное, что могло бы твёрдо убедить исследователя — это фиксация огромных массивов хлорофилла, чьё спонтанное неорганическое появление полностью исключено.
Земная биосфера использует феномен, известный как «вегетативный красный край» (vegetative red edge) — резкое изменение отражения света растениями в ближнем инфракрасном диапазоне спектра. Однако инопланетные экосистемы могут использовать совершенно иные пигменты (каротин, родопсин) или вообще другие источники энергии: магнитные поля, осмотические или температурные градиенты вместо классического фотосинтеза.
В финале беседы Шульце-Макух поделился результатами эксперимента своей аспирантки, которая выращивала клоповник посевной (Garden Cress) и цианобактерии под симулированным излучением звёзд спектрального класса K (оранжевые карлики). Оказалось, что цианобактерии развивались под светом K-звезды даже лучше, чем под солнечным излучением класса G. Учитывая, что оранжевые карлики гораздо более многочисленны и стабильны во времени, чем наше Солнце, это полностью подтверждает концепцию «суперпригодности» (superhabitability) таких систем для долгосрочной эволюции жизни.
