Жизнь может быть намного, намного старше Земли.
Жизнь обосновалась на Земле примерно на 4 миллиарда лет. Это значительная часть истории Вселенной, насчитывающей 13,77 миллиарда лет. Предположительно, если жизнь возникла здесь, она могла появиться где угодно. И для достаточно широких определений жизни возможно даже, что жизнь появилась всего через несколько секунд после Большого взрыва.
Чтобы исследовать происхождение жизни, сначала мы должны дать ей определение. Существует более 200 опубликованных определений этого термина, которые показывают, насколько сложно разобраться с этой концепцией. Например, живые ли вирусы? Они размножаются, но для этого им нужен хозяин. А как насчет прионов, патогенных белковых структур? Продолжаются споры о границе между жизнью и неживым. Но для наших целей мы можем использовать чрезвычайно широкое, но очень полезное определение: Жизнь - это все, что подвержено дарвиновской эволюции.
Это определение удобно, потому что мы будем исследовать происхождение самой жизни, что, по определению, размывает границы между жизнью и неживым. В какой-то момент, глубоко в прошлом, Земля не была живой. Тогда это было. Это означает, что был переходный период, который естественным образом расширит границы любого определения, которое вы можете подобрать. Кроме того, по мере того, как мы углубляемся в прошлое и исследуем другие потенциальные варианты существования жизни, мы хотим расширить наше определение, особенно по мере того, как мы исследуем более экстремальные и экзотические уголки Вселенной.
Исходя из этого определения, жизнь на Земле возникла по меньшей мере 3,7 миллиарда лет назад. К тому времени микроскопические организмы уже стали достаточно сложными, чтобы оставлять после себя следы своей деятельности, которые сохраняются по сей день. Те организмы были во многом похожи на современные: они использовали ДНК для хранения информации, РНК для преобразования этой информации в белки, а белки для взаимодействия с окружающей средой и создания копий ДНК. Эта трехсторонняя комбинация позволяет этим партиям химических веществ испытать дарвиновскую эволюцию.
Но эти микробы не просто упали с неба; они эволюционировали из чего-то. И если жизнь - это то, что эволюционирует, то должна была существовать более простая версия жизни, появившаяся еще раньше в прошлом Земли. Некоторые теории предполагают, что первые самовоспроизводящиеся молекулы и, следовательно, простейшая из возможных форм жизни на Земле могли возникнуть сразу после охлаждения океанов, более 4 миллиардов лет назад.
И Земля, возможно, была не одинока — на Марсе и Венере в то время были похожие условия, так что, если жизнь возникла здесь, она могла возникнуть и там.
Первая жизнь среди звезд
Но солнце не было первой звездой, которая загорелась в результате термоядерного синтеза; это продукт длинной череды звезд предыдущих поколений. Жизнь в том виде, в каком мы ее знаем, требует нескольких ключевых элементов: водорода, кислорода, углерода, азота и фосфора. За исключением водорода, который появился в первые несколько минут после Большого взрыва, все эти элементы образуются в сердцевинах звезд в течение их жизненных циклов. Итак, пока у вас есть по крайней мере одно или два поколения звезд, живущих и умирающих, и, таким образом, распространяющих свои элементы по более широкой галактике, во вселенной может появиться жизнь, подобная Земной.
Это отодвигает время возможного первого появления жизни более чем на 13 миллиардов лет назад. Эта эпоха в истории Вселенной известна как космический рассвет, когда сформировались первые звезды. Астрономы точно не уверены, когда наступила эта преобразующая эпоха, но это было где-то в пределах нескольких сотен миллионов лет после Большого взрыва. Как только эти звезды появились, они могли начать создавать необходимые элементы для жизни.
Итак, жизнь, какой мы ее знаем — построенная на цепочках углерода, использующая кислород для транспортировки энергии и погруженная в ванну с жидкой водой, — может быть намного, намного старше Земли. Даже другие гипотетические формы жизни, основанные на экзотической биохимии, требуют аналогичной смеси элементов. Например, некоторые инопланетные формы жизни могут использовать кремний вместо углерода в качестве основного строительного блока или использовать метан вместо воды в качестве растворителя. Несмотря ни на что, эти элементы должны откуда-то взяться, и это "где-то" находится в ядрах звезд. Без звезд не может быть жизни на химической основе.
Первая жизнь во вселенной
Но, возможно, возможна жизнь и без химии. Трудно представить, какими могли бы быть эти существа. Но если мы примем наше широкое определение — что жизнь — это все, что подвержено эволюции, - тогда нам не нужны химические вещества, чтобы это произошло. Конечно, химия - это удобный способ хранения информации, извлечения энергии и взаимодействия с окружающей средой, но есть и другие гипотетические пути.
Например, 95% энергетического содержимого Вселенной неизвестно физике, оно буквально находится за пределами известных элементов. Ученые не уверены, из чего состоят эти таинственные компоненты Вселенной, известные как темная материя и темная энергия.
Возможно, существуют дополнительные силы природы, которые действуют только на темную материю и темную энергию. Возможно, существует множество "видов" темной материи — целая "периодическая таблица темной материи". Кто знает, какие взаимодействия и какая темная химия разыгрываются на огромных пространствах между звездами? Гипотетическая "темная жизнь", возможно, появилась в очень ранней вселенной, задолго до появления первых звезд, питаемая и опосредуемая силами, которые мы пока не понимаем.
Возможности могут стать еще более странными. Некоторые физики выдвинули гипотезу, что в самые ранние моменты Большого Взрыва силы природы были настолько экстремальными и экзотическими, что они могли способствовать росту сложных структур. Например, эти структуры могли быть космическими струнами, которые представляют собой складки пространства-времени, закрепленные магнитными монополями. При достаточной сложности эти структуры могли хранить информацию. Энергии было бы предостаточно, и эти структуры могли бы самовоспроизводиться, обеспечивая эволюцию по Дарвину.
Любые существа, существовавшие в тех условиях, жили бы и умерли в мгновение ока, вся их история длилась бы меньше секунды — но для них это была бы целая жизнь.
