🌌Великий вопрос: откуда возникла жизнь?🌌

Как-то жизнь зародилась на Земле. Даже не зная всего о том, как это произошло, можем ли мы узнать, насколько вероятно, что это случится где-то ещё?

Где на Земле зародилась жизнь и где ещё она могла бы возникнуть? Исчерпывающий ответ, скорее всего, ещё далёк. Но он может зависеть от того, сколько подходящих мест для абиогенеза существует на разных планетах.

У нас есть только один образец жизни: наша любимая Земля. Изучение абиогенеза, естественного процесса возникновения жизни из неживой материи, невозможно путем наблюдения за другими местами, где это произошло. Вместо этого ученые используют модели, чтобы копнуть в этот большой вопрос.

Манасви Лингам - астробиолог из Университета Флориды. В своем новом исследовании Лингам и его коллеги исследуют вероятность возникновения жизни в разных местах на Земле. Исследование называется «Байесовский анализ вероятности возникновения жизни для каждого участка, пригодного для абиогенеза». Оно опубликовано в журнале Astrobiology, а другими авторами являются Рут Николс и Амедео Бальби.

«Мы не можем заглянуть в прошлое. Иногда можно получить ответы просто благодаря очень умному использованию ограниченных данных… но есть часть, которую вы никогда не узнаете».
Манасви Лингам, астробиолог, Университет Флориды

Байесовский анализ использует существующие знания — в данном случае появление жизни на Земле — чтобы оценить, насколько вероятно, что то же самое произойдет в другом месте. Не учитывая панспермию, мы знаем, что жизнь зародилась на Земле, по крайней мере, один раз. Ученые могут использовать этот факт, чтобы попытаться определить, насколько вероятно, что жизнь возникла в другом месте.

На пути к пониманию спонтанного появления жизни существует множество препятствий. «Одним из наиболее важных среди этих нынешних ограничений является наше отсутствие исчерпывающих знаний о минимальном наборе условий, необходимых для возникновения абиогенеза, а также отсутствие достоверных данных, указывающих на вероятные места, где этот процесс произошел», - пишут авторы.

Но тот факт, что он возник на Земле, по крайней мере, один раз, а возможно, и в нескольких местах, является информационно насыщенным фактом. Но эта информация не объявляет о своем присутствии. Ученые должны ее вытащить. «Тем не менее, возникновение абиогенеза на Земле по-прежнему имеет значительную информационную ценность», - объясняют авторы.

Изображение Земли, сделанное космическим аппаратом Галилео в 1990 году. Несмотря на то, что мы не знаем, как зародилась жизнь, ученые могут использовать сам факт ее существования, чтобы исследовать вероятность ее возникновения.

В новом исследовании Лингам и его коллеги разработали модель, основанную на пригодных местах. Пригодные места — это те, где жизнь могла бы зародиться. К ним относятся гидротермальные источники, места падения метеоритов, озера и пруды, а также природные атомные реакторы, подобные тому, который существовал в Габоне два миллиарда лет назад.

В этой работе исследователи составили список пригодных мест, и каждому типу соответствует соответствующий уровень благоприятности для начала жизни. Они сформировали свои модели в соответствии с двумя вопросами: на скольких участках могла зародиться жизнь на Земле и какова вероятность возникновения жизни на каждом из них.

Важно понимать, что эта работа не может сказать нам, как и где возникла жизнь. Вместо этого цель состояла в том, чтобы понять, как интерпретировать результаты моделей.

В своих симуляциях исследователи рассмотрели три различных сценария, каждый с разным количеством пригодных мест. В одном было всего 10 пригодных мест, в другом - 1016 пригодных мест, а в третьем - 1031 пригодных мест. Они также работали с оптимистичными, пессимистичными и неосведомленными сценариями. В оптимистичном сценарии была более высокая вероятность появления жизни на каждом пригодном участке, в пессимистичном - более низкая вероятность, а неосведомленный означает, что результаты были просто такими.

Теплые маленькие пруды — это один из типов пригодных мест. На этом художественном изображении показана ранняя Земля, где континентальная кора находилась ниже уровня моря, а единственной видимой сушей были вулканические острова. На этих островах, подверженных ударам молний, газ из вулканов мог формировать все более сложные молекулы в маленьких прудах. В конечном итоге могла образоваться молекула, способная хранить информацию, реплицировать ее и мутировать случайным образом. По мере того как эти острова разрушались, эти молекулы могли распространяться в океан.

Исследователи предполагали, что большее количество пригодных мест будет означать более высокую вероятность возникновения жизни. Но к их удивлению, оказалось наоборот. Больше мест означало меньшую вероятность возникновения жизни, а меньше мест — более высокую вероятность.

«Есть две ситуации. Одна, где много мест, но вероятность [жизни] на каждом месте очень низкая. А вторая, где очень мало мест, но вероятность на каждом месте очень высокая», — сказал Лингам в пресс-релизе.

«Обычно „чем больше, тем лучше“ — это отношение к многим вещам в жизни», — говорит Лингам. «Но больше не всегда лучше. Если их меньше, но это правильный вид „меньше“, то это может быть лучше».

Это означает, что в их модели, где на Земле было наименьшее количество пригодных мест, вероятность возникновения жизни на любом отдельном участке выше. Когда мест много, вероятность возникновения жизни на любом из них ниже.

Этот черный курильщик гидротермального источника был обнаружен в Атлантическом океане в 1979 году. Он питается от магмы глубоко под поверхностью, которая перегревает воду. Шлейф несет минералы и другие материалы в море. Такие источники — это один из типов пригодных мест.

Хотя это противоречит интуиции, Лингам говорит, что эти результаты ценны. Единого мнения о том, в каком пригодном месте возникла жизнь, нет, поэтому разные исследователи могут использовать их в своих экспериментах, чтобы понять свои любимые среды в экспериментах. «Тогда они могут проводить лабораторные эксперименты, пытаться понять, сколько попыток может потребоваться, чтобы действительно перейти к чему-то вроде жизни», — говорит Лингам.

Даже несмотря на то, что мы не знаем о происхождении жизни, и даже несмотря на то, что эти модели не могут сказать нам, как возникла жизнь, работа Лингама все же может помочь другим исследователям добиться прогресса.

«Мы не можем заглянуть в прошлое», — говорит Лингам. «Иногда можно получить ответы просто благодаря очень умному использованию ограниченных данных… но есть часть, которую вы никогда не узнаете».