Космос: Эволюция Вселенной, жизни и цивилизации - Карл Саган

Поскольку конструирование космических аппаратов «Викинг» было завершено за много лет до запуска, а Вишняка не стало, результаты его антарктических экспериментов не оказали влияния на программу поиска марсианской жизни. Микробиологические эксперименты проводились не при тех низких температурах, которые характерны для Марса, и в большинстве своем не предусматривали длительного инкубационного периода. Все они основывались на вполне определенных допущениях, каким именно должен быть марсианский метаболизм. Не было и возможности искать жизнь внутри камней.

Каждый из посадочных модулей «Викингов» был снабжен манипулятором, который подбирал вещество с поверхности, аккуратно переносил его внутрь космического аппарата и помещал частицы грунта на небольшой электрический транспортер наподобие вагона-хоппера[96], который доставлял их к пяти экспериментальным установкам: одна исследовала неорганические составляющие почвы, другая искала в песке и пыли органические молекулы, остальные три пытались обнаружить живых микробов. Надеясь отыскать жизнь на планете, мы выдвигаем определенные предположения. По возможности мы стараемся не загадывать, что жизнь везде будет такой же, как у нас. Но всему есть предел. Ведь мы хорошо знакомы только с земной жизнью. Поскольку биологические эксперименты «Викингов» были первыми в своем роде, вряд ли стоило ожидать, что они окончательно разрешат вопрос о жизни на Марсе. Итог получился дразнящим, внушающим беспокойство, провокационным, побуждающим к действию и оставался, по крайней мере до последнего времени, существенно неполным.

В каждом из трех микробиологических экспериментов исследовалась своя проблема, но все они касались марсианского метаболизма. Если в марсианской почве есть микроорганизмы, то они должны потреблять пищу и выделять газообразные продукты жизнедеятельности; или они должны захватывать газы из атмосферы и превращать их, возможно при помощи солнечного света, в необходимые для жизни вещества. Поэтому мы доставляем на Марс пищу и надеемся, что марсиане, если они существуют, сочтут ее достаточно вкусной. И тогда мы посмотрим, не выделятся ли из почвы какие-нибудь новые, интересные газы. Или можно ввести в эксперимент наш собственный, помеченный радиоактивными изотопами газ и проследить, не будет ли он преобразован в органическое вещество, что указывало бы на существование маленьких марсиан.

Если придерживаться критериев, утвержденных до запуска, то два из трех микробиологических экспериментов проекта «Викинг» дали положительные результаты. Во-первых, когда марсианский грунт был смешан с земным стерилизованным органическим бульоном, что-то в составе почвы привело к химическому расщеплению бульона, как будто он поглощался микробами, усваивавшими продуктовую посылку с Земли. Во-вторых, когда земные газы были введены в образец марсианской почвы, они вступили с ней в химическую связь — почти как в присутствии фотосинтезирующих микробов, создающих органические вещества из атмосферных газов. Положительные результаты микробиологических экспериментов были получены для семи проб, взятых в двух точках Марса, удаленных друг от друга на 5000 километров.

Но на самом деле все обстоит гораздо сложнее, критерии успеха экспериментов могли оказаться неадекватными. В разработку микробиологических экспериментов проекта «Викинг» и их проверку на различных видах микробов была вложена уйма сил. Значительно меньше внимания уделялось калибровке экспериментов с учетом неорганических веществ, которые могут встретиться на марсианской поверхности. Марс не Земля. И, как свидетельствует история Персиваля Лоуэлла, он может нас одурачить. Не исключено, что неорганический марсианский грунт способен сам, в отсутствие каких-либо микробов, окислять пищу. Возможно, в нем есть какие-то особые неорганические, неживые катализаторы, которые захватывают атмосферные газы и превращают их в органические молекулы.

Недавние эксперименты подтверждают, что такое вполне вероятно. Во время грандиозной марсианской песчаной бури в 1971 году инфракрасный спектрометр «Маринера-9» исследовал спектральные особенности поднятой пыли. Анализируя эти спектры, О. Б. Тун, Дж. Б. Поллак и я обнаружили в них детали, которые лучше всего объяснялись присутствием монтмориллонита[97] и других видов глины. Позднее посадочные аппараты «Викингов» подтвердили присутствие на Марсе переносимых ветром глиняных частиц. А недавно А. Банин и Дж. Ришпон смогли воспроизвести в лабораторных тестах, где вместо марсианской почвы использовались такие глины, ключевые особенности «успешных» микробиологических экспериментов «Викингов» — и тех, что выглядели как фотосинтез, и напоминавших дыхание. Глиняные частицы имеют сложную активную поверхность, способную захватывать и выделять газы, а также катализировать химические реакции. Пока еще слишком рано говорить, что все результаты микробиологических экспериментов «Викингов» объяснимы в рамках неорганической химии, но подобный вывод никого бы уже не удивил. «Глиняная» гипотеза вовсе не исключает возможности жизни на Марсе, но, безусловно, она заставляет нас признать, что неопровержимых свидетельств существования марсианской микрофлоры пока нет.

При всем том результаты Банина и Ришпона имеют огромное значение для биологии, поскольку они продемонстрировали, что даже в отсутствие жизни в некоторых почвах возможны химические реакции, дающие почти такой же эффект, как жизнь. Еще до возникновения живого на Земле в почве могли протекать химические процессы, напоминающие циклы дыхания и фотосинтеза. Не исключено, что, появившись, жизнь включила в себя эти процессы. Известно, кроме того, что монтмориллонитовые глины служат мощным катализатором соединения аминокислот в длинные цепочки, похожие на протеины. Глины первобытной Земли могли быть местом зарождения жизни, а химия современного Марса способна дать ключ к пониманию происхождения и ранней истории жизни на нашей планете.

На поверхности Марса расположено множество ударных кратеров, большинство из которых названы именами ученых. Кратер Вишняк находится в антарктическом регионе Марса, что вполне уместно. Вишняк не утверждал, будто на Марсе есть жизнь, — он лишь говорил, что такое возможно и что крайне важно узнать, существует ли она там на самом деле. Если да, то у нас появляется уникальный шанс проверить, насколько общей для Вселен-ной является наша форма жизни. А если на Марсе, планете, столь похожей на Землю, жизни нет, то необходимо понять почему, ибо в этом случае, как подчеркивал Вишняк, мы имеем классический для науки пример расхождения между основным и контрольным экспериментом. Открытие того, что результаты микробиологических экспериментов проекта «Викинг» можно объяснить присутствием глинистых пород, что они не доказывают существования жизни, помогает объяснить другую загадку: химические эксперименты «Викингов» не обнаружили в марсианской почве даже следов органических веществ. Если на Марсе есть жизнь, то где же ее мертвые останки? Никаких органических молекул не найдено: ни составляющих протеинов и нуклеиновых кислот, ни простых углеводородов — ничего из строительных блоков земной жизни. В этом еще нет противоречия, поскольку микробиологические эксперименты «Викингов» в расчете на один атом углерода были в тысячи раз более чувствительными, чем химические, и они, похоже, смогли выявить органическое вещество, образовавшееся в марсианской почве. Но это не оставляет большой надежды. Земная почва наполнена органическими остатками некогда живших организмов; в марсианском грунте органического вещества меньше, чем на поверхности Луны. Если мы придерживаемся гипотезы о существовании жизни, то можно допустить, что мертвые тела на поверхности Марса были уничтожены в результате окислительных химических реакций, как уничтожаются микробы в пробирке с перекисью водорода; другая возможность состоит в том, что жизнь существует, но органическая химия играет в ней не такую центральную роль, как на Земле.

Однако последнее представляется мне маловероятным. Вынужден признаться, но я — убежденный углеродный шовинист. Углерод широко распространен во Вселенной. Он создает поразительно сложные молекулы, наилучшим образом подходящие для жизни. Вдобавок я еще и водный шовинист. Вода идеальна в качестве растворителя для органики, способствует протеканию химических реакций и остается жидкой в широком диапазоне температур. Но иногда меня берут сомнения. Вдруг мое пристрастие к этим веществам как-то связано с тем, что я сам по большей части состою из них? Не потому ли мы сложены из углерода и воды, что эти вещества были широко распространены на Земле в период зарождения жизни? Может быть, где-то в другом месте, скажем на Марсе, жизнь строится из другого материала? Я есть совокупность воды, кальция и органических молекул, называемая Карлом Саганом. Вы представляете собой почти такую же систему молекул с другим совокупным названием. И только-то? Неужели в нас нет ничего, кроме молекул? Кое-кому кажется, что это унижает человеческое достоинство. Лично я нахожу вдохновляющим то, что наш мир позволяет развиваться столь тонким и сложным молекулярным машинам, какими являемся мы с вами.