Биология Луны

— Что касается меня, то если бы мне пришлось выбирать, жить ли на Земле или на Луне, я, не колеблясь ни одной минуты, выбрал бы Луну, — сказал великий Гершель, английский астроном восемнадцатого столетия. Однако вряд ли Уильям Гершель повторил бы это столь убежденно, если бы знал, что ночной мороз на Луне достигает —180°С, а полуденная жара +110° С. Кроме того, нам пришлось бы сказать ему, что на Луне нет ни воздуха, ни воды и что убийственная радиация Солнца и космических лучей пронизывает каждую песчинку на ее каменистой поверхности.

Но как ни странно, в последнее время надежды на лунную жизнь возродились опять. Фантазерами снова оказались ученые. Однако для фантазий ученых почвой служит наука.

История

Давно, примерно пять миллиардов лет назад, как рассказывают об этом существующие космогонические теории, Луна была совершенно иной. В то время завершалось образование Солнечной системы, возникала жизнь. Густая атмосфера укутывала Луну, и, так же как над Землей, над ней проносились ветры, бушевали грозы и прыгали капли дождя.

Только лунная атмосфера, как и первичная земная, была совсем не похожа на известную нам теперь. Основными газами в этой атмосфере были метан, аммиак, водяной пар и водород. Химики назвали бы подобную атмосферу восстанавливающей. Окисленные формы химических веществ должны были превращаться в ней в восстановленные. Такая атмосфера была замечательна тем, что именно в ней, как это первым понял академик А. И. Опарин, могла зародиться жизнь. Этапы этого важнейшего из процессов Вселенной долгое время были загадкой и остаются смутными еще и сейчас, но некоторые серьезные факты установлены.

Если в стеклянном шаре смешать четыре газа — метан, аммиак, водяной пар и водород — и к электродам, входящим внутрь колбы, подвести электрическое напряжение, на газовую смесь в аппарате неделями будет действовать, либо быстрый искровой, либо медленный тлеющий электрический разряд. В результате в воде в изобилии появятся различные аминокислоты, составные элементы любого белка. Многие вещества будут настолько сложны и незнакомы, что не поддадутся анализу.

Опыты по этой схеме велись во многих лабораториях. Ученые меняли состав газовой смеси, варьировали количественные соотношения, а в качестве источника энергии для химических процессов использовали не только электрические разряды, но и свет ультрафиолетовой лампы, бета- и гамма-излучения и просто нагревание до высоких температур. Среди веществ, которые удалось «сварить» в этой дьявольской (или скорее божественной) кухне, оказались пурины с пиримидинами, основные компоненты второго главного класса биологических соединений — нуклеиновых кислот. Удалось составить и некоторое представление о том, как строительные блоки, аминокислоты для белков, пурины и пиримидины для ДНК и РНК полимеризуются, объединяются в длинные цепи молекул жизни.

В природе, лунной или земной, камерой была вся атмосфера, молнии заменяли электрический разряд, и само Солнце служило ультрафиолетовой лампой. На недостаток ионизирующих излучений также нельзя было пожаловаться. Из космоса и радиоактивных пород они устремлялись навстречу друг другу. Аминокислоты, пурины с пиримидинами и другие молекулы под действием силы тяжести должны были медленно оседать в атмосфере, образуя бульон первобытных океанов Земли и органический слой на лунной поверхности, тоже, наверно, разбавленный водой. Однако разные судьбы ждали Землю и Луну. В отличие от своей более счастливой соседки Луна оказалась обладательницей в восемьдесят один раз меньшего количества вещества. Малая масса — малая сила тяжести. Газовые молекулы в атмосфере, подогреваемой Солнцем и внутренним жаром, легко набирали вторую космическую скорость и навсегда оставляли Луну. Могли ли в таких условиях возникнуть достаточные количества лунного органического вещества!

Подсчеты

Представим себе, что, решив освоить Луну, люди вновь снабдили ее атмосферой, выделив нужные газы из лунных пород или доставив их из космоса. Как долго удалось бы удержать нашему спутнику это атмосферное покрывало! Вычисления показывают, что значительные потери случились бы уже в первые годы, и всякие заметные следы атмосферы перестали бы существовать за время, не превышающее тысячи лет. Довольно грустно. Однако есть одно обстоятельство, вселяющее надежду: люди могут попытаться выделить нужные газы из горных пород.

На ранних стадиях лунного развития горные породы проделывали это без всякого человеческого участия. И, по оценке квалифицированных специалистов, Луна благодаря этому могла сохранять свою первичную атмосферу около десяти миллионов лет.

Другим решающим фактором, от которого зависело количество синтезированного органического вещества, являлось количество солнечной энергии, изливавшейся на Луну в то время. Энергия молний, в конечном счете, обязана своим происхождением Солнцу. А поток ультрафиолетовой радиации должен был и непосредственно порождать органические молекулы. Судя по опытам, поставленным в земных лабораториях, на каждый миллион поглощенных квантов ультрафиолетового солнечного света в лунной атмосфере должна была рождаться одна органическая молекула. Теперь для определения количества синтезированного органического вещества нужно только узнать интенсивность потока солнечного света в тот период. По мнению астрофизиков, основанному на наблюдениях за другими звездами, она равнялась половине сегодняшней интенсивности.

Что ж, остается следующее: три цифры — время существования атмосферы, число молекул, рождающихся на один квант поглощенного света (химики называют подобную величину квантовым выходом), и число солнечных квантов — перемножить между собой и на средний вес синтезируемой молекулы. Тогда мы узнаем, какие органические «сбережения» была способна сделать Луна. Карл Саган, американский астроном, проделал такое умножение и получил вполне весомую цифру — пять граммов органического вещества на один квадратный сантиметр лунной поверхности.

Джунгли или музей

Но лунная атмосфера улетучивалась в пространство, а пополнение из горных пород становилось все слабей и слабей. Синтез органических веществ прекратился, и на незащищенную поверхность обрушились ливни проникающей радиации. Предстояло ли погибнуть на новой Луне образовавшимся органическим веществам!

И ультрафиолетовый свет, и резкие перепады температур, и разные виды ионизирующих излучений грозили им быстрым уничтожением. Однако одновременно они должны были привести и к совершенно противоположному результату. Под их влиянием сравнительно небольшие молекулы должны были объединяться в сложнейшие длинные цепи, а радиационная устойчивость таких цепей выше, чем у маленьких молекул. Уничтожая «мелюзгу», радиация способствовала накоплению сложных веществ. Возникли и другие охраняющие факторы.

Вместе с атмосферой исчезла на Луне и погода и все разрушительное, что только могло быть связано с ней. Метеориты и межпланетная пыль начали потихоньку одевать в непрозрачный саван поверхность нашей спутницы. Еще тогда, когда синтез органики продолжался, этот, тоненький в те времена, саван должен был оказывать серьезное защитное действие. По некоторым расчетам, за десять миллионов лет из космоса на лунную поверхность должно было выпасть, по крайней мере, пять граммов вещества на каждый квадратный сантиметр. Величина достаточная, чтобы взять на себя защиту образовавшихся пяти граммов органических веществ. Последующие миллионы лет должны были превратить этот тоненький саван в метровые покровы, защитившие органические молекулы надежной броней и от радиации и от резких перепадов температур. Действительно, измерения радиоастрономов показывают, что поверхностный слой из лунной пыли или шлака отличается крайне низкой теплопроводимостью.

Итак, возможно, что над нашими головами, надежно запечатанные в шлаковых или пылевых конвертах, хранятся уникальные музейные экспонаты, которые рассказывают о том, как мертвое делает первые шаги в жизнь. На лунных равнинах, свободных от лавовых потоков, космонавт, вооруженный лопатой, быть может, проникнет в самый замечательный из музеев, где экспонаты раскрывают великую тайну, а витрины запечатаны миллиарды лет назад.

Но все будет совершенно иначе, если на Луне успела сформироваться настоящая жизнь… Для ее зарождения были отведены чрезвычайно короткие, по космическим масштабам, сроки. Однако исследования последних лет говорят о том, что если жизнь появилась в общем, теми путями, которые мы себе представляем, то этот процесс должен был идти быстро. Косную материю от самовоспроизводящейся системы отделяет качественный скачок. И, хотя ожидание такого скачка может быть достаточно долгим, его решающие этапы не должны чересчур растянуться во времени.

Однажды появившись, самовоспроизводящиеся системы вступают в эволюционный процесс. На Земле, в сравнительно спокойных условиях, первичные организмы начали длительный путь постепенного усложнения. На Луне им сразу же предстояло испытать широкий набор «жизненных невзгод». Худшие, чем на Луне, «квартирные условия», очевидно, могли быть лишь в межпланетном пространстве. Таяла атмосфера, иссякал поток органических молекул, раньше буквально падавших с неба, но эволюция раз возникнувшей жизни была способна не отставать от изменявшихся условий внешней среды. Тем более, что одно из таких изменений — возрастание радиации — способно само по себе ускорить эволюционный процесс. Именно радиация приводит к скачкообразным изменениям наследственности организмов — мутациям. Чем чаще мутации, тем шире разнообразие организмов, с которыми может оперировать естественный отбор. Тоньше становилась атмосферная пленка, быстрее ухудшались условия, но тем яростней и энергичней живое отыскивало те пути развития, на которых оно могло уцелеть.

Трудно строить даже догадки о том, какими эти пути могли оказаться. Однако пример высочайшей приспособляемости живого нам известен. Это — микробы. Микробы особенно хороший пример еще и потому, что это не только самые выносливые жители Земли, но и самые простые. В борьбе с тремя главнейшими врагами жизни — радиацией, сухостью и крайними температурами — микробы проявили чудеса стойкости.

Бактериальные споры выносят полное высушивание, нагревание до + 150° С и дозы радиации до десятков миллионов рентген. И стоит появиться намеку на благоприятные условия, как споры оживают, превращаются в бактерии, делятся, давая начало новым поколениям, которые могут следовать друг за другом за время, не превышающее десятка минут. Бактерии могут обходиться без кислорода, без потребления каких-либо органических веществ, съедая только необходимый набор минеральных солей и получая воду из того или иного источника. Но ведь этого, пожалуй, достаточно для обитания на Луне! Запрятавшись в трещины и расселины, прикрывшись слоем шлака или пыли, микробы смогут защитить себя от радиации. В течение лунных суток, пусть даже не на долгое время, им встретится благоприятный температурный режим. Вода! Если в лунных породах она сейчас отсутствует вообще, то все же небольшие ее количества в виде льда должны регулярно доставляться метеоритами. Но если шансы выжить на Луне существуют для земных организмов, то почему нам следует отказать в таких шансах ее коренным обитателям!

Выстояв однажды, лунная жизнь могла развиваться дальше, создавая все более сложные формы. Она могла спрятаться под поверхностью, соткав фантастические джунгли лунных пещер. Или, приняв поистине Колумбово решение, превратить радиацию из врага в друга, черпая энергию из смертоносных для других организмов лучей. (Подозревают же в этом некоторые ученые отдельные виды земных бактерий).

Недавно в лунную ночь английскому астроному Патрику Муру представилась картина, достойная пера Уэллса. Разглядывая дно лунного кратера в хороший телескоп, Мур заметил странные полосы. В начале лунного дня они были темными, а затем приобрели зеленовато-коричневую окраску. Полосы, вначале расходившиеся по радиусам, меняли форму, росли, достигая к лунному полудню наибольших размеров. А когда пришел лунный вечер, полосы съежились, потеряли окраску и исчезли в сумраке надвигавшейся ледяной ночи. Конечно, это может быть еще одной из тех геологических загадок, которыми так щедро снабжает нас Луна. Но все же, признавая маловероятной лунную жизнь, сегодня мы не имеем права отвергнуть ее совсем.

Автор: В. Ладин.