Клуб «Гипотеза» : Касательно происхождения жизни
Происхождение жизни на Земле —вполне серьезная междисциплинарная научная проблема, которой занимаются сотни экспериментаторов и теоретиков из самых разных областей науки. Существуют по меньшей мере три, а то и четыре серьезные научные гипотезы, каждая из которых на свой лад объясняет, каким именно образом могла возникнуть жизнь на нашей планете и каким именно образом она может (или не может) возникнуть на других планетах Солнечной системы (и других звездных систем тоже). Хороший и самый новейший обзор этих гипотез и всех «за» и «против» каждой из них содержится в вышедшей недавно книге австралийского физика и популяризатора науки Поля Дэвиса «Пятое чудо». Но кроме всего перечисленного, к той же проблеме адресуются гипотезы совершенно иного толка, и именно о них и пойдет здесь речь, ибо их с полным основанием можно назвать «безумными».
Заметим сразу, что определение «безумная идея» отнюдь не предполагает, будто идея обязательно глупа или вздорна. «Безумными» в свое время были многие радикально новые гипотезы и теории, сегодня пользующиеся всеобщим признанием и респектом. «Безумной» заставляет назвать идею скорее ощущение ее некой экстравагантности, выхода за общепринятые рамки, этакого «иконоборческого» характера или же, напротив, чрезмерной простоты и одновременно универсальности, за которыми ощущается безбрежный размах авторских претензий. Что не мешает, разумеется, даже такой идее иной раз оказаться научно состоятельной. Чтобы не множить эти туманные описания, приведем два конкретных примера, взятых как раз из круга, обозначенного названием этой заметки, — из круга идей касательно происхождения жизни. Для начала сведем вместе несколько научно доказанных фактов. Установлено, что Земля в ее раннем прошлом (4, 5—4 миллиарда лет назад) подвергалась интенсивной бомбардировке довольно крупными небесными телами—астероидами и даже целыми протопланетами. То было время формирования всех планет Солнечной системы из первичного газопылевого облака, окружавшего только что родившееся Солнце, и материала для бомбардировки в системе было даже больше, чем нужно. «Больше, чем нужно», потому что такая интенсивная бомбардировка то и дело вызывала на молодой Земле чудовищные катаклизмы, что, понятно, препятствовало возникновению жизни. Установлено далее, что первые живые организмы на Земле появились примерно 3, 8 миллиарда лет назад, то есть «почти сразу» (через 200 миллионов лет) после того, как космические окрестности Земли очистились от беспорядочно носившихся вокруг обломков и небесная бомбардировка изрядно стихла. Установлено также, что молодое Солнце в ту пору было много тусклее, чем сейчас, то есть излучало меньше энергии, и это как-то трудно увязать с возникновением жизни на Земле, потому что оно требует достаточного тепла. В антарктических условиях жизнь вряд ли возникла бы, а между тем установлено (это уже последний из нужных нам фактов), что еще 800 миллионов лет назад и вплоть до 540 миллионов лет назад ледники существовали даже на земном экваторе. (Эта последняя трудность иногда называется «парадоксом молодого Солнца». )
Как совместить все эти противоречивые факты? Ситуация так и просится быть объясненной «одним ударом», и одним ударом ее и объясняет очередная безумная идея, выдвинутая не так давно американским метеорологом Грегори Дженкинсом. Удар, который играет центральную роль в его теории происхождения жизни, произошел, по мнению Дженкинса, примерно 4, 5 миллиарда лет назад и был так силен, что повернул Землю «на бок». Иными словами, ось ее вращения, которая раньше была почти вертикальна (то есть перпендикулярна плоскости орбиты), легла почти горизонтально, под углом 70 градусов к вертикали. Естественно, экваториальные области при этом стали «приполярными», а учитывая еще и тусклость тогдашнего («молодого») Солнца, нетрудно понять, почему там появились ледники. Зато в бывших полярных областях установился теплый климат. Но главное—что благодаря новому положению Земли, вращавшейся теперь «на боку», этот теплый климат практически никогда не менялся: из года в год, из века в век, из миллионолетия в миллионолетие он оставался таким же теплым и благоприятным для возникновения жизни. Солнце, конечно, было тусклым, но это компенсировалось постоянно ровным потоком его энергии, падавшим на «полярные» области Земли. В этих климатически устойчивых условиях органическая эволюция получила достаточно времени для первых «проб и ошибок», которыми сопровождались ее «эксперименты» по созданию простейших живых организмов.
Дженкинс завершает свою «безумную» гипотезу столь же эффектной концовкой. Примерно 540 миллионов лет назад, говорит он, постепенное скопление материков вблизи южного полюса Земли вынудило планету совершить «кувырок» (об этой гипотезе «земного кувырка» мы уже не раз писали в нашей рубрике. —М. В. ), вернувший земную ось к ее нынешнему положению (наклон в 23 градуса относительно вертикали). При таком положении оси начались сезонные изменения климата на всех географических широтах, и это (утверждает Дженкинс) привело к бурному, взрывоподобному развитию новых живых форм на всей планете. Те из наших читателей, которые помнят, что именно 540 миллионов лет назад произошел так называемый Кембрийский эволюционный взрыв, сразу поймут, на что намекает Дженкинс.
Что, собственно, побуждает назвать гипотезу Дженкинса «безумной идеей»? Почему не отнестись к ней как к обычной научной гипотезе, которые то и дело высказываются в науке и составляют, если вдуматься, главную форму ее развития? Ведь все ее положения вроде бы вполне научны. Бомбардировка молодой Земли протопланетами, как мы уже говорили, происходила на самом деле, стало быть, мог произойти и такой удар, который уложил бы планету на бок.
Кувырок Земли под воздействием специфического расположения континентальных плит тоже скорее всего имел место, стало быть, Земля вполне могла в результате и вернуться к ее нынешнему положению. В чем же дело?
Видимо, дело в том, что в этой гипотезе явно ощущается некая «подогнанность». Этот сценарий происхождения жизни предусматривает слишком уж удачное стечение обстоятельств. Именно в нужный момент (4, 5 миллиарда лет назад) удар астероида или протопланеты укладывает Землю на бок, дабы она так лежала до следующего нужного (автору) момента. Именно в следующий нужный момент (540 миллионов лет назад) материки собираются так, чтобы повернуть Землю обратно и произвести Кембрийский взрыв. Между тем, как мы знаем, после первого «нужного» момента бомбардировка молодой Земли продолжалась еще добрых полмиллиарда лет, так что за это время она могла (если верить Дженкинсу) еще десятки раз менять свой наклон. А что до кувырка, вызванного движением тектонических плит, то наука пока еще не знает, был ли он вообще, а если и впрямь имел место, то один раз или многократно, а если был единичным, то совпал ли по времени с Кембрийским взрывом, а если совпал, то намного ли изменил наклон земной оси. Но у Дженкинса Земля кувыркается только тогда, когда нужно, — разумеется, для того, чтобы объяснить то, что нужно. Теперь —о второй новейшей гипотезе «касательно происхождения жизни на Земле». Она принадлежит американскому физику, профессору Ричарду Мюллеру. Не так давно, в марте прошлого года, группа исследователей из Геохронологического центра Калифорнийского университета в Беркли под руководством профессора Мюллера опубликовала в журнале «Сайенс» сообщение о том, что они завершили изучение 155 зерен оплавленного базальта, обнаруженных ими в одном грамме лунной почвы, доставленной на Землю экипажем «Аполло-14» в 1971 году. Такие зерна образуются при сильном локальном повышении температуры, вызванном ударом метеорита, кометы или астероида о лунную поверхность. Измерив концентрацию радиоактивного изотопа аргона в этих зернах (относительно его устойчивого изотопа) и зная скорость радиоактивного распада аргона, исследователи определили возраст каждого зерна. Это позволило им оценить, сколько таких зерен появилось в те или иные периоды истории Луны, иными словами— какова была частота бомбардировок Луны в те или иные эпохи. Оказалось, что Луна претерпела в прошлом два периода особенно интенсивной метеорной бомбардировки. Одно повышение этой активности пришлось на период с 4 до 3 миллиардов лет назад (с пиком при 3, 2 миллиарда), когда средняя частота катастрофических ударов была вдвое больше, чем между 2 и 0, 5 миллиарда лет назад, а второй период бомбардировок, причем той же интенсивности, что и первый, начался около 500 миллионов лет назад и тянется до сих пор. Подготовленные предыдущим рассказом, мы теперь уже не затруднимся опознать обе даты. Первый период, понятно, совпадает (примерно) с тем временем, к которому современная наука относит возникновение жизни на Земле, а второй (тоже весьма примерно)—ко времени Кембрийского взрыва. Поскольку Луна находится в достаточно тесной (по космическим масштабам) близости к Земле, можно думать, что и Земля испытывала усиление метеорной бомбардировки в те же периоды. Отсюда следует странное (на первый взгляд даже весьма странное) заключение: оба ключевых события биологической эволюции—возникновение жизни как таковой и самое бурное в истории возникновение ее новых форм—происходили как раз тогда, когда бомбардировка Земли небесными телами была особенно сильной. Странно это выглядит по той причине, что, с точки зрения здравого смысла, такая бомбардировка должна была бы как будто приводить к прямо противоположному результату—уничтожению появляющихся или уже появившихся форм жизни. Как же объясняют свой результат профессор Мюллер и его коллеги?
По их мнению, катастрофы, вызванные на Земле ударами падавших на нее небесных тел, играли не отрицательную, а благотворную роль в становлении и развитии жизни. Простейшие живые формы, считает профессор Мюллер, могли появляться в промежутках между такими катастрофами, а сами эти катастрофы служили своего рода «фильтром», пропускавшим (для дальнейшего развития) только самые приспособленные из этих форм. «Когда речь идет о выживании самых приспособленных, — говорит Мюллер, —имеется в виду не только способность конкурировать с другими видами, но и способность выжить в условиях общепланетарного катаклизма. Это требует высшей сложности и гибкости». Один из сотрудников Мюллера добавляет к этому, что усиленная бомбардировка Земли небесными обломками была благотворной еще и потому, что эти обломки приносили на поверхность планеты новые вещества и тем самым—возможности для более быстрого развития жизни, отсюда и совпадение Кембрийского взрыва со вторым пиком метеорной активности. «Мы привыкли считать, что метеоритные удары вредны для развития жизни, но теперь это уже не так очевидно».
Нельзя сказать, что эти рассуждения так уж убедительны, но это еще не конец. По убеждению Мюллера, эти периодические всплески метеорной активности вызваны одной общей причиной. Вот уже много лет он проповедует теорию, согласно которой наше Солнце имеет невидимого спутника, —тоже звезду, но слабую и очень далеко расположенную, которая совершает один оборот вокруг нашего светила каждые 26 миллионов лет. Мюллер назвал эту звезду Немезидой, по имени греческой богини мести, так как считает, что каждое ее приближение к Солнцу приводит к возмущению кометных и астероидных орбит и в результате—к увеличению частоты катастрофических соударений планет с этими небесными обломками. Каждое такое крупное соударение, по Мюллеру, может вызвать изменение наклона земной оси с последующим изменением земного климата (который поэтому многократно менялся на протяжении земной истории), а особенно сильные воздействия Немезиды на Солнечную систему приводят к обнаруженным сейчас группой Мюллера длительным всплескам метеорной активности, влияющим на развитие жизни на Земле. Теория эта пока остается качественной «на пальцах», и законченное сейчас исследование лунного грунта было и предпринято, собственно, для того, чтобы доказать существование 26-миллионолетнего цикла метеорной активности, вызванного гипотетической Немезидой.
Однако вместо цикла, как видим, были обнаружены лишь два всплеска, к тому же весьма длительной (в сотни миллионов лет) протяженности. Тем не менее Мюллер видит в этом косвенное подтверждение своей идеи. Список использованной литературы: Журнал "Экология и жизнь". Статья Михаила Вартбурга.