Владислав Яковлев

Мы все пришельцы на этой планете

В наши дни эволюционная теория развития жизни на Земле является общепризнанной. Подтверждение факта постепенного развития жизни в буквальном смысле лежит на поверхности. Исследование фауны и флоры в обнажающихся на дневной поверхности осадочных горных породах является отправной точкой для понимания эволюции земной биоты.

В XXI веке активно обсуждаемым остается вопрос возникновения жизни на нашей планете, и среди множества гипотез наиболее перспективной является гипотеза панспермии. Свой вклад в развитие идеи о возникновении жизни на Земле в результате занесения из космического пространства «зародышей жизни» внесла и геология.

В Западной Австралии есть пустынное местечко с неприглядным названием Джек Хиллс (Jack Hills). Это горный хребет, протянувшийся всего на восемьдесят километров. Среди горных пород, слагающих его, преобладают песчаники. Однако, знаменито это место вовсе не своей природой, а возрастом пород. Цирконы, выделенные из бурых кварцевых песчаников, являются древнейшими кристаллическими образованиями земного происхождения, их возраст достигает 4, 39 миллиарда лет. Конечно, есть и более молодые зерна, на которые поначалу никто не обращал внимания. Но пытливые умы добрались однажды и до них.

Группа американских ученых во главе с Элизабет Белл изучила около 10 тысяч кристаллов циркона в поиске минералов-включений, которые часто бывают захвачены в процессе кристаллизации циркона из магмы. И они нашли то, что искали: в одном из кристаллов, возраст которого составляет около 4,1 миллиарда лет, ученые обнаружили включения графита. Стоит отметить, что результаты электронной микроскопии показали отсутствие трещиноватостей и иных нарушений кристаллической структуры этого зерна. Таким образом, неоспоримым является возраст графита древнее 4,1 миллиарда лет.

Следующим шагом исследователей был детальный анализ изотопии углерода, слагающего графитовые включения. В природе существует два стабильных изотопа углерода: С¹² и С¹³. Изотопы отличаются друг от друга по массе, и в процессе жизнедеятельности организмов происходит их фракционирование с преимущественной концентрацией легкого изотопа С¹² в биоте. Таким образом, ученые, обобщив знания о соотношении изотопов углерода в современных организмах, использовали принцип актуализма и пришли к интересному заключению. Оказалось, что графит, имеющий возраст более 4,1 миллиарда лет, с высокой долей вероятности образовался биогенным путем. На сегодняшний день это самое древнее свидетельство существования жизни на Земле.

Несмотря на малое количество исходных данных, которые могут рассказать о процессах, протекавших на ранних этапах развития нашей планеты, геологам удалось с высокой степенью достоверности их идентифицировать. По современным представлениям, аккреция Земли протекала очень быстро в период 4.67—4.55 млрд лет, при этом земное ядро формировалось практически одновременно с ростом планеты, а именно, началось в первые 30—50 млн лет. Луна образовалась на поздней стадии аккреции Земли (~4.58 млрд лет) в результате удара гипотетической планеты размером с Марс. В результате быстрой (около 100 млн лет) и «горячей» аккреции верхняя оболочка Земли представляла собой магматический океан глубиной 600—1000 км с тонкой (до 10 км) базальтовой корой, регулярно взламываемой метеоритами.

Интервал от аккреции (4.55 млн лет) до 3.9 млрд лет называется Хадеем или догеологической стадией, поскольку геологическая летопись этой стадии практически не сохранилась. В рамках данного сообщения Хадей представляет наибольший интерес, поскольку в цирконах этого эона зафиксированы первые следы присутствия жизни на Земле. Это было время наиболее интенсивного остывания и деплетирования примитивной мантии летучими (в частности, водой), исчезновения магматического океана, формирования верхней и нижней мантии, начала формирования коры. Свидетельством континентальной коры и водного океана послужили окатанные цирконы возрастом 4.0—4.2 млн лет, выделенные из более молодых осадочных пород уже известного нам комплекса Джек Хиллс.

Также в этих цирконах были найдены микровключения алмазов, а особенности микроструктуры и распределения в них некоторых высокозарядных редких элементов оказываются сходными с импактными алмазами на Луне. Таким образом, эти алмазы являются свидетельством интенсивной бомбардировки крупными метеоритами поверхности Земли. В этом убеждает также совпадение спектра возрастов цирконов от 4.4 до 3.8 млрд лет с возрастом кратерных излияний базальтов на Луне.

После 3.9 млрд лет на поверхности планеты создаются благоприятные условия для развития биоты. На это указывает наличие среди нижнеархейских отложений пород органического происхождения (известняк, мрамор и др.) и широкое распространение фоссилизированных прокариотических клеток (древнейшие находки имеют возраст 3,5 млрд лет).

Таким образом, рубеж возникновения жизни на Земле перекрывается временем интенсивных бомбардировок Земли метеоритами, и наиболее вероятный механизм «зарождения» жизни – это её привнесение на нашу планету из космического пространства. К тому же, в Хадее начинают появляться обстановки, благоприятствующие «приживанию» жизни: возникновение первых участков суши, несвязанной воды и плотной атмосферы, задерживающей губительное для биоты космическое излучение.

1. Elizabeth A. Bell, Patrick Boehnke, T. Mark Harrison, Wendy L. Mao Potentially biogenic carbon preserved in a 4.1 billion-year-old zircon // PNAS November 24, 2015 vol. 112 no. 47 14518-14521; doi: 10.1073/pnas.1517557112

2. Н.Л. Добрецов Глобальная геодинамическая эволюция Земли и глобальные геодинамические модели // Геология и геофизика, 2010, т. 51, № 6, с. 761–784