Сколько лет земной жизни?

Соотношение изотопов углерода в минеральных кристаллах возрастом 4,1 млрд лет указывает на то, что уже в то время на Земле могла существовать какая-то жизнь.

Считается, что Земля возникла около 4,5 млрд лет назад, об этом говорят данные радиоизотопной датировки земных минералов и метеоритного вещества. Скальных земных пород не удалось найти старше 4 млрд лет, однако есть кристаллы минерала циркона, возраст которых не менее 4,404 млрд лет; с другой стороны, агрегаты кальция и алюминия из метеоритов указывают на время возникновения Солнечной системы в 4,567 млрд лет; раньше Земля возникнуть просто не могла. Те времена называют ещё катархеем, или гадеем.

За катархеем последовал геологический эон под названием архей – именно в архее, 3,8 млрд лет назад, возникла жизнь. Разумеется, никаких ископаемых останков живых организмов от тех времён не сохранилось, однако их присутствие можно определить по изотопно-химическому составу возникших тогда минералов. Впрочем, как полагают исследователи из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, мы смело можем накинуть земной жизни ещё 300 миллионов лет, отодвинув время её возникновения до 4,1 млрд лет назад.

Элизабет Белл (Elizabeth A. Bell) вместе с коллегами изучала частицы циркона из холмистой гряды Джек Хиллс в Австралии – там находят минеральные кристаллы, древнее которых нет на Земле (собственно, благодаря местному циркону и удалось датировать возраст земли в 4,4 млрд лет). Изучали их в надежде найти в них остатки углерода в виде алмаза или же графита. Само по себе наличие того или другого не обязательно указывает на то, что в ту эпоху существовала жизнь. Однако в графите, который удалось-таки найти в цирконовых частицах, была специфическая пропорция тяжёлых и лёгких углеродных изотопов С¹² и С¹³, из чего можно было заключить, что в найденном графите есть атомы, пришедшие из биологических молекул. Результаты опубликованы в статье в PNAS.

Как это могло произойти? Авторы работы предлагают такую модель: биогенный углерод в ходе тектонических пертурбаций попадал с земной коры в мантию, где в горячей магме и под давлением превращался в графит, и в таком виде попадал в частицы циркона. Однако в те времена такое соотношение С¹² и С¹³ могло случаться и по каким-то ещё причинам, не обязательно ввиду процессов чьей-то жизнедеятельности.

 И сами исследователи вполне осторожно в собственных выводах предлагают возможные небиогенные объяснения такой изотопной пропорции. Например, на землю мог прилететь метеорит с лёгким углеродом, который потом перешёл в графит. С другой стороны, химикам известна реакция Фишера–Тропша, когда в присутствии катализатора монооксид углерода СО и водород могут образовывать различные углеводороды, начиная с метана. Во времена катархея такой процесс вполне мог идти рядом с гидротермальными источниками; углерод, который участвовал бы в этой реакции, вполне мог сместить изотопный баланс в «живую» сторону.

К осторожности в выводах здесь располагает ещё и то, что перед нами не первый случай, когда время возникновения жизни пробовали «откатить» назад. Например, в 2008 году анализ тех же цирконовых кристаллов показал существование биогенного углерода возрастом 4,3 млрд лет. Скоро, однако, оказалось, что биогенный углерод оказался обычным лабораторным загрязнением. Впрочем, сейчас контроль над возможным загрязнением специально усилили, чтобы та история не повторилась. Также есть сомнения в том, что углеродный материал, содержащийся в цирконовых частицах, относится к тому же времени, что и сам циркон, и здесь хорошо бы дополнительно убедиться, что кристаллы минерала не претерпевали никаких преобразований, структурных превращений, которые бы помогли более позднему «живому» углероду проникнуть в них.

Так или иначе, сейчас требуется подтвердить новые данные с учётом всех сомнений и желательно на большем количестве материала. Если окажется, что жизнь и впрямь появилась на Земле 4,1 млрд лет назад, то придётся признать, что уже в то время планета была намного пригодней для неё, чем мы думаем сейчас – либо сама жизнь в то время была более неприхотливой.