Происхождение жизни на Земле до сих пор остается загадкой. Одна из самых смелых гипотез — панспермии — предполагает, что первые микроорганизмы прибыли сюда из космоса, а доставили их астероиды или кометы.
В XX веке эта гипотеза часто воспринималась скептически. Хотя к середине века начались первые эксперименты и космические полеты, суровые условия космоса — вакуум, радиация и экстремальные температуры — казались фатальными для любой формы жизни.
У гипотезы панспермии есть несколько популярных вариаций. Одна из них — литопанспермия — гласит, что камни, выброшенные с поверхности космического тела в результате столкновения с астероидом, могут служить транспортом для биологического материала от одного объекта к другому. Литопанспермия описывает перенос жизни между планетами внутри фрагментов пород.
Один из главных кандидатов на роль «родины жизни» — Марс. Ученые не раз находили фрагменты марсианских пород на Земле, которые были выброшены в космос миллиарды лет назад. Пример — знаменитый образец ALH84001 — фрагмент марсианского метеорита, найденный в Антарктиде в 1984 году, который вызвал споры из-за микроскопических структур, напоминающих окаменелые бактерии. Большинство ученых считают эти структуры небиологическими.
Доказательств существования жизни на Марсе пока нет. Следов вымерших организмов там не нашли. Поэтому гипотеза остается лишь гипотезой. Но команда американских планетологов и микробиологов под руководством Лили Чжао (Lily Zhao) из Университета Джонса Хопкинса решила проверить, способны ли бактерии пережить мощный удар и отправиться в космос вместе с выброшенными обломками.
На Земле присутствуют экстремофилы — группы существ (бактерии и другие микроорганизмы), адаптированные к экстремальным условиям. Эксперименты, проведенные в конце XX — начале XXI века, показали, что экстремофилы могут выдерживать высокие температуры, сильную кислотность и соленость. Например, некоторые бактерии и споры смогли выживать на обшивке Международной космической станции после многочисленных циклов нагрева и охлаждения.
Но одно дело — находиться в невесомости, и совсем другое — оказаться свидетелем удара.
Чжао и ее коллеги исследовали самую живучую бактерию на Земле — Deinococcus radiodurans. Это настоящий «супергерой» микромира, который не боится обезвоживания, ядовитых химикатов и радиации. Бактерия способна восстанавливать собственную ДНК даже после катастрофических повреждений, что делает ее весьма интересной моделью для различного рода экспериментов.
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).
Тут важно понимать: ученые моделировали не зону удара с высокими пиковыми давлениями и температурой, при которых породы плавятся, а зону периферии удара, где пиковое ударное давление в породе снижается до единиц гигапаскалей. Этого давления как раз достаточно, чтобы расколоть горные породы, а их обломки отправились в открытый космос.
Теперь о самом эксперименте. При первых ударах, когда давление составляло 1,4 гигапаскаля, выжило 95 процентов бактерий. При давлении 2,4 гигапаскаля — 60 процентов, а при 2,9 гигапаскаля — чуть менее 10 процентов.
Исследователи не смогли установить предел, при котором бактерии полностью погибают. Экспериментальная установка начала разрушаться раньше. Металлические элементы трескались и выходили из строя до того, как все микроорганизмы теряли жизнеспособность.
Чжао напомнила, что миллиарды лет назад Марс выглядел иначе. Тогда на его поверхности существовали озера и реки, возможно даже огромный океан. Если на планете была вода и более плотная атмосфера, то там вполне могла зародиться жизнь. Каждый крупный астероид, падающий в марсианский водоем, поднимал в воздух тонны пород вместе с бактериями и отправлял их в межпланетное путешествие.
Авторы исследования не доказывают марсианское происхождение жизни — ученые прямо говорят об этом в своей работе. Но они указывают на важную деталь: микроорганизмы способны пережить один из самых разрушительных процессов во Вселенной и использовать его как способ перемещения между планетами.
Чжао планирует продолжить эксперименты. Теперь она хочет проверить, как поведут себя другие бактерии, а также грибы и археи. Она предположила, что результаты окажутся схожими.
Выводы ученых представлены в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences NEXUS.