Мы привыкли думать, что жизнь — это нечто хрупкое, что любое путешествие в космос требует сложных капсул, скафандров и тонны расчетов. Но что, если природа давно нашла способ путешествовать автостопом по Вселенной самым дешевым и смертоносным способом? Идея о том, что микробы могут перелетать с планеты на планету верхом на обломках астероидов, раньше казалась фантастикой. Слишком уж дикие условия сопровождают такой "полет": сначала чудовищный удар при выбивании камня с поверхности, потом ледяной вакуум и радиация в пути, а затем еще и адское торможение в атмосфере другой планеты. Однако недавние эксперименты ученых из Университета Джонса Хопкинса заставили взглянуть на эту теорию совершенно иначе. Оказалось, что некоторые бактерии способны выдержать то, что не снилось даже самым крепким земным материалам, и выйти из этого испытания практически невредимыми.
Как ученые устроили бактериям ад и остались в шоке
Группа исследователей под руководством Лили Чжао решила не гадать на кофейной гуще, а просто взять и проверить теорию литопанспермии в лаборатории. Для этого им нужно было воссоздать условия, при которых кусок планеты выбивает в космос другой, более крупный метеорит. Главная проблема — давление, которое возникает при таком ударе. Оно настолько велико, что горные породы ведут себя как жидкости, а металлы плавятся. В качестве подопытного выбрали бактерию Deinococcus radiodurans. В научной среде это настоящая легенда: ее занесли в Книгу рекордов Гиннесса как "самую устойчивую к радиации бактерию". Она спокойно переносит дозы облучения, смертельные для человека в тысячу раз, выживает в вакууме и полном обезвоживании.
Сам эксперимент больше напоминал сцену из фильма про военные разработки, чем рутинную лабораторную работу. Бактерий зажали между двумя стальными дисками, имитируя микроорганизмы, вмороженные в трещины камня. Затем эту "бутербродную" конструкцию поместили в газовую пушку и выстрелили по ней третьим снарядом. Скорость снаряда достигала почти 500 километров в час. При ударе возникало давление от одного до трех гигапаскалей. Чтобы понять масштаб бедствия: если вы опуститесь на дно Марианской впадины, давление там составит всего 0,1 гигапаскаля. То есть ученые создали условия, как минимум в десять раз более суровые, чем в самой глубокой и мрачной точке Земного океана.
И тут начались сюрпризы. Когда давление достигало 1,4 гигапаскаля, бактерии чувствовали себя так, словно ничего особенного не произошло. Они продолжали размножаться, как ни в чем не бывало. При нагрузке в 2,4 гигапаскаля выжило около 60 процентов микроорганизмов. Даже когда давление подняли почти до трех гигапаскалей, почти десять процентов клеток остались целыми и жизнеспособными. Конечно, под микроскопом было видно, что некоторым из них досталось — мембраны кое-где порваны, но главное, что генетический материал и базовые функции сохранились. Сами авторы исследования признаются: они ожидали, что бактерии погибнут уже при первом, самом "низком" давлении. Вместо этого установка разлетелась на части раньше, чем погибли подопытные.
От удара до звезд: почему это открытие меняет правила игры
Теперь давайте разберемся, почему это так важно для астробиологии. Долгое время главным аргументом против панспермии была именно физика процесса. Даже если предположить, что жизнь зародилась где-то на Марсе и научилась выживать в космосе, как она оттуда выбралась? Ведь чтобы камень покинул планету, по нему должен врезаться другой приличных размеров астероид. При таком ударе выделяется колоссальная энергия, температура в эпицентре подскакивает до тысяч градусов. Считалось, что любые органические соединения просто сгорят или превратятся в плазму.
Однако исследование из Джонса Хопкинса блестяще показывает, что жизнь может прятаться на периферии. В тех зонах, где удар уже не плавит, а только давит и раскалывает камни, выбрасывая их в космос, бактерии вполне себе выживают. "Мы не утверждаем, что жизнь прилетела к нам именно с Марса, — комментируют авторы работы. — Но мы доказали, что бактерии способны пережить один из самых разрушительных процессов, которые только можно представить в Солнечной системе". Это серьезный аргумент в пользу того, что литопанспермия — не просто красивая гипотеза, а реально работающий механизм.
Интересно, что это не первый случай, когда ученые пытаются подобраться к разгадке. Например, еще в начале 2000-х немецкие исследователи проводили эксперименты со взрывчаткой, вживляя бактерии в куски базальта и взрывая их. Тогда тоже были зафиксированы случаи выживания. Но работа американской команды уникальна именно своей чистотой и системностью. Они впервые смогли показать, что выживаемость зависит не только от силы удара, но и от его скорости. Кратковременное, но запредельное давление бактерии переносят лучше, чем длительное, даже если оно меньше. Это похоже на то, как человек может выдержать удар боксера, но погибнет, если на него медленно опустить многотонную плиту.
Космический карантин: чем это грозит землянам
У полученных данных есть и вполне прикладное значение. Дело в том, что космические агентства по всему миру серьезно озабочены защитой планет. Существует целый комитет COSPAR, который разрабатывает строжайшие правила: мы не должны занести земные микробы на Европу или Энцелад, иначе потом не докажешь, нашли мы там инопланетную жизнь или сами же ее и привезли. Но еще важнее — защита Земли. Аппараты, которые берут пробы грунта с астероидов или, в перспективе, с Марса, должны быть абсолютно стерильны, чтобы какой-нибудь "инопланетный вирус" не устроил нам конец света.
Новое исследование добавляет работы инженерам. Если раньше считалось, что при падении на Землю инопланетный метеорит просто сгорит в атмосфере или стерилизуется ударом, то теперь мы знаем: часть микроорганизмов внутри него может выжить. Причем выжить даже при очень жестком ударе. Это значит, что требования к капсулам для возврата грунта с Марса должны быть еще выше. Нужно быть на сто процентов уверенными, что внутри нет ни одной живой клетки, которая может проснуться в земной лаборатории.
Самое забавное, что ученые сами не ожидали такого поворота. "Мы просто хотели узнать пределы выносливости, а в итоге получили руководство для будущих миссий", — делятся исследователи. Сейчас команда Лили Чжао готовит следующий этап экспериментов. Они хотят проверить, как поведут себя при таких нагрузках не только бактерии, но и более сложные организмы — например, грибы и лишайники. Кроме того, их интересует эффект "многократного удара". Ведь в реальном космосе камень может путешествовать миллионы лет и сталкиваться с другими обломками не один раз. Если жизнь выдержит и это, значит, Вселенная может быть заполнена ею гораздо плотнее, чем мы думаем. Каждый метеорит, падающий на Землю, потенциально может быть не просто камнем, а космическим кораблем с пассажирами на борту.
Подписывайтесь на канал, чтобы не пропустить новые статьи и ставьте нравится.
