На Земле существовала жизнь с самых ранних лет

В канадских земных породах возрастом почти миллиарда лет обнаружены признаки живых организмов.

Горы Торнгат в северо-восточной части Канады полны жизни. Олени пасутся на лишайнике, белые медведи рыскают по береговой линии, а огромные киты рассекают морскую гладь. Учёные же изучают самые древние окаменелости на планете, сформировавшиеся почти 4 миллиарда лет назад, когда Земля была очень молодым миром.

Тогда пейзаж был бы совсем другим. Планета была адским местом, с недавно сформировавшейся корой. В атмосфере не было кислорода, поверхность постоянно атаковали астероиды. Не было оленей, китов, белых медведей или лишайников. Но, согласно новому исследованию, была жизнь.

В горной породе, названной блоком Саглека, Юдзи Сано и Цуёши Комия из Токийского университета обнаружили кристаллы минерального графита, которые содержат характерную смесь изотопов углерода. Эта смесь говорит о том, что микробы уже существовали вокруг, и использовали углекислый газ из воздуха для формирования своих клеток. Если оба исследователя правы, а утверждения о таких древних событиях всегда противоречивы, то этот канадский графит представляет собой один из самых ранних следов жизни на Земле.

Земля была образована около 4,54 миллиардов лет назад. Если вы попытаетесь представить этот огромный промежуток времени как один календарный год, то графит возрастом 3,95 миллиарда лет, который анализировала команда Токио, сформировался в «третью неделю февраля». Напротив, самые ранние окаменелости, которые когда-либо были найдены, имеют возраст 3,7 миллиарда лет; то они появились во «вторую неделю марта».

Чем более древние окаменелости мы исследуем, тем более древние свидетельства жизни находим

Эти окаменелости, с пояса Исуа на юго-западе Гренландии, представляют собой строматолито-слоистые структуры, созданные сообществами бактерий. И, как я уже писал в прошлом году, их присутствие говорит о том, что сложная жизнь уже существовала 3,7 млрд. лет, назад, а значит возникла гораздо раньше. И действительно, учёные нашли следы биологически сформированного графита по всему региону, в других породах на Исуа, которым 3,8 миллиарда лет, и в гидротермальных следах у побережья Квебека, которые, по крайней мере, аналогичны возрасту и, возможно, даже старше.

«Общая картина говорит о том, что жизнь была повсюду» — говорит Вики Беннет из Австралийского национального университета, которая не участвовала в последнем исследовании — «Чем более древние окаменелости мы исследуем, тем более древние свидетельства жизни находим. На Земле была жизнь с самого начала».

Это свидетельствует о причуде химии. Углерод бывает в двух стабильных изотопах — углерод-12, который чрезвычайно распространен, и углерод-13, который встречается реже и немного тяжелее. Когда дело касается жизни, углерод-12 является более гибким строительным блоком. Он реактивнее, чем его более тяжёлый кузен, и поэтому легче превращается в молекулы, такие как углеводы и белки.

Поэтому живые организмы концентрируют углерод-12 в своих клетках, а при их смерти эти следы сохраняются. Когда учёные находят графит, который особенно обогащён углеродом-12 относительно углерода-13, они могут сделать вывод, что во время формирования этого графита вокруг были живые существа. И это именно то, что команда Токио обнаружила в блоках Саглека, возрастом 3,95 миллиарда лет.

Но имеют ли эти частицы графита тот же возраст? Породы вокруг метаморфичны — они деформированы и трансформируются при экстремальных температурах и давлениях. Во время этого процесса и всех последующих геологических потрясений, которые испытывал этот регион, возможно, что гораздо более молодой графит каким-то образом проник в более древний камень, создавая ложные свидетельства ранней жизни.

Чтобы исключить эту возможность, команда Токио изучила структуру графитовых зёрен. Чем более упорядоченные и кристаллические эти структуры, тем заметнее зерна. Основываясь на этих данных, команда подсчитала, что графит был сформирован при температурах между 536 и 622 градусами Цельсия — диапазон, который согласуется с температурами, при которых менялись окружающие метаморфические породы. Это говорит о том, что графит был уже существовал, когда камни нагревались и изнашивались, и позже эти камни не изменялись. Это был действительно оригинальный графит.

Есть серьёзные доказательства того, что жизнь существовала на Земле почти 4 миллиарда лет назад.

Однако сомнения всё ещё существуют. Учитывая, насколько древними являются эти породы, и сколько геологического шума они испытали, трудно полностью исключить возможность появления графита в более позднее время. Кроме того, другие процессы, которые не имеют ничего общего с живыми существами, могут потенциально изменить соотношение углерода-12 и углерода-13. Оно сильно варьируется в образцах, которые анализировала команда Токио, говорит Эндрю Кнолл из Гарвардского университета. Но он также отмечает, что команда была осторожна, и их совокупные доказательства «свидетельствуют о том, что жизнь существовала на Земле почти 4 миллиарда лет назад».

«Авторы сделали столько проверок возраста графита, сколько было возможно» — добавляет Элизабет Белл, геохимик из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. «Это серьёзное свидетельство того, что графит оригинален».

Сам Белл обнаружил самый старый графит на сегодняшний день в драгоценном камне из циркона возрастом 4,1 миллиарда лет в Западной Австралии, а также содержал смесь изотопов, которые намекали на биологическое происхождение. Это открытие также противоречиво, тем более, что графит был полностью отрезан от исходной среды, что затрудняет понимание условий, в которых он был сформирован.

Тем не менее, все эти данные свидетельствуют о том, что Земля была домом для жизни во время младенчества и что такая жизнь имела множество мест обитания. Те организмы-бактерии, вероятно, не оставили никаких окаменелостей. Но Сано и Комия надеются найти некоторые сведения о них, проанализировав камни Саглека. Уровни азота, железа и серы в породах могли бы помочь понять, какие источники энергии использовали эти организмы, и какие среды они населяли. Это могло бы рассказать нам, как жизнь существовала изначально.

Оригинал: The Atlantc Автор: Эд Янг