Отсутствие любых геологических вещественных доказательств, датируемых более чем четырьмя миллиардами лет назад, связано с движениями земной коры, которые называются континентальным дрейфом или, как принято в научных кругах, тектоникой плит. Эти движения, вызванные теплом, поднимающимся из недр Земли, постоянно заставляют сегменты коры нашей планеты – плиты – скользить, сталкиваться и наезжать друг на друга. Тектонические движения плит медленно и неумолимо погребли под собой все, что когда-то лежало на самой поверхности Земли. В результате нам осталось совсем немного скальных пород и камней возрастом более двух миллиардов лет. И ни одного, которому было бы в принципе больше 3,8 миллиарда лет. Этот факт в сочетании с разумным заключением o том, что самые первые примитивные формы жизни имели весьма мало шансов оставить за собой палеонтологические следы, по сути, лишил нашу планету надежного источника информации о том, какой была жизнь на Земле в первые один или два миллиарда лет ее истории. Самым древним подтвержденным источникам информации о земной жизни, что у нас есть, «всего» 2,7 миллиарда лет, а несколько косвенных улик позволяют предположить, что за миллиард лет до этого жизнь уже существовала на планете.
Большинство палеобиологов считает, что жизнь возникла на Земле не менее трех миллиардов лет назад, но вполне возможно, что и более четырех миллиардов – в первые 600 миллионов лет после образования нашей планеты. Их заключение основано на определенном справедливом предположении о примитивных организмах. Во времена чуть менее трех миллиардов лет назад в атмосфере Земли начало основательно повышаться содержание кислорода. Мы знаем это из геологического профиля планеты, который не зависит от наличия каких-либо древних окаменелостей или других палеонтологических свидетельств: кислород вызывает медленное ржавление – коррозию – насыщенных железом скал, что придает им чудесный красный оттенок вроде того, которым славятся знаменитые скалы Большого каньона в Аризоне. Каменистые породы «предкислородной» эпохи не имеют такого цвета и не выказывают каких-либо признаков наличия этого элемента.
Появление атмосферного кислорода сыграло роль величайшего «загрязнения» атмосферы в истории Земли. Атмосферный кислород способен не только на химическую реакцию с железом, он также отбирает питание из (метафорических) ртов примитивных организмов, соединяясь со всеми простыми молекулами, которые в исходном своем виде могли бы стать питательными элементами для ранних форм жизни. Таким образом, появление кислорода в атмосфере Земли стало поводом для уже существовавших на планете форм жизни пересмотреть свою философию и либо адаптироваться, либо умереть. Это также означает, что, если бы на тот момент жизни еще не было, она уже никогда не возникла бы, ведь гипотетическим новообразовавшимся организмам было бы нечего есть: их еда уже окислилась бы и заржавела. Эволюционная адаптация к этому загрязнению неплохо сработала во многих случаях, и дышащие кислородом животные отличное тому подтверждение. Идея полностью спрятаться от кислорода тоже оказалась удачной: и по сей день в желудке каждого животного, включая человека, живут миллиарды организмов, которые успешно плодятся в этой гипоксической (бескислородной) среде, но гибнут, стоит им оказаться на воздухе.
Что насытило атмосферу Земли кислородом? Бо́льшая его часть была произведена наполнявшими моря крошечными организмами: они выделяли кислород в процессе фотосинтеза. Какое-то количество кислорода появилось бы на Земле и в условиях полного отсутствия жизни: ультрафиолет из солнечного света разбивал некоторое количество молекул H2O на поверхностях океанов, высвобождая атомы водорода и кислорода и насыщая ими воздух. Каждый раз, когда значительный объем жидких вод планеты подвергается воздействию звездного цвета, атмосфера этой планеты, как и в случае с земной, начинает обогащаться кислородом, на что уходит сотни миллионов или даже миллиарды лет. Но там наличие атмосферного кислорода не дает возникнуть жизни, так как его атомы соединяются с атомами всех остальных потенциально питательных веществ, которыми могли бы угощаться формы жизни. То есть кислород убивает, а ведь мы привыкли думать об этом химическом элементе периодической таблицы совсем по-другому! Однако для космоса в целом справедливо следующее заключение: жизнь должна начаться на ранних этапах истории планеты, иначе в ее атмосфере рано или поздно появится кислород и сделает это невозможным.
Отсутствующая в геологическом профиле планеты эпоха соответствует времени так называемой бомбардировки, которая продолжалась в ключевые первые несколько сотен миллионов лет после образования Земли. Вся поверхность нашей планеты тогда подвергалась непрекращающимся ударам космических объектов. В те несколько сотен тысяч тысячелетий падающие на Землю объекты размером с тот метеорит, что оставил за собой знаменитый Аризонский кратер, ударялись об нее несколько раз в столетие, а еще более крупные объекты – до нескольких миль в диаметре – сталкивались с нашей планетой раз в несколько тысяч лет. Каждое из таких основательных столкновений приводило к локальным изменениям ландшафта, и сотни тысяч подобных инцидентов сыграли глобальную роль в формировании топографии нашей планеты.
Как все это повлияло на зарождение жизни? Биологи утверждают, что подобная агрессия со стороны космоса могла быть причиной как зарождения жизни, так и ее конца, причем неоднократно. Большинство падающего на Землю космического материала во времена бомбардировки состояло из комет, которые, по сути, представляют собой большие снежки с некоторым количеством камня и грязи. Их кометный «снег» состоит из замерзшей воды и замерзшего же углекислого газа, который многие из нас привыкли называть «сухим льдом». Вдобавок к снегу, песку и камням с высоким содержанием минералов и металлов в кометах, которые бомбардировали Землю в первые несколько сотен миллионов лет ее истории, содержалось множество разнообразных малых молекул, таких как метан, аммиак, метиловый спирт, цианистый водород и формальдегид. Эти молекулы наряду с водой, моноокисью углерода (угарный газ) и углекислым газом и стали основным сырьем для создания жизни. Все они состоят из водорода, углерода, азота и кислорода, и все они представляют собой первые шаги в формировании более сложных молекул.
По всей видимости, центральную роль в зарождении жизни на Земле сыграли две простые молекулы: цианистый водород (HCN) и сероводород (H2S), состоящие из водорода и всего трех других химических элементов – углерода, азота и серы. В своих экспериментах, проведенных в последние десять лет, химики Кембриджского университета показали, что воздействие ультрафиолетового излучения на ванну с этими молекулами может привести к образованию некоторых молекул, образующих гораздо более сложные нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК), а также часть материала, из которого состоят аминокислоты и основа белковых молекул. Поскольку многие кометы богаты цианистым водородом, а сероводород, по-видимому, был в изобилии на ранней Земле, мы, возможно, еще сможем показать, что практически все, что нужно для зарождения жизни, могло быть найдено в этих двух типах молекул. Причем химические реакции между ними были обусловлены ультрафиолетовым излучением от Солнца еще до того, как наша атмосфера блокировала большую часть этого излучения.
Получается, что кометная бомбардировка обеспечила Землю некоторым запасом воды для ее морей и океанов и тем сырьем, из которого затем могла возникнуть жизнь. Да и сама жизнь могла прибыть к нам на Землю на «борту» этих комет, хотя их низкая температура (как правило, составляющая несколько сотен градусов ниже нуля по шкале Фаренгейта) противоречит логике образования действительно сложных молекул. Но независимо от того, прибыла ли жизнь на Землю с кометами или нет, сами кометы вполне могли не раз оказаться причиной ее уничтожения. Жизнь, по меньшей мере в своих самых примитивных формах, могла начинаться «урывками» – снова и снова, раз за разом, и каждый новый комплект организмов мог выживать на протяжении нескольких сотен тысяч или даже миллионов лет, пока столкновение планеты с особенно крупным космическим объектом не опустошало ее, уничтожая все живое, которому через какое-то время предстояло появиться вновь, чтобы вновь быть уничтоженным…
На основании двух установленных фактов у нас есть возможность с довольно высокой долей уверенности утверждать, что такое возникновение жизни «урывками» действительно имело место быть. Во-первых, жизнь на нашей планете появилась скорее рано, чем поздно, – в первую треть имеющейся на сегодня истории Земли. Если жизнь смогла появиться – и появилась – за один миллиард лет, то есть некоторая вероятность того, что она могла сделать это и за более короткий срок. Вполне возможно, что на возникновение жизни нужно не более нескольких миллионов или, может, десятков миллионов лет. Во-вторых, мы знаем, что столкновения между крупными объектами и Землей раз в несколько десятков миллионов лет действительно уничтожали большинство видов живых существ, обитавших на нашей планете. Самый известный подобный случай – это исчезновение жизни в мелово-третичный период, то есть 66 миллионов лет назад. Тогда погибли все нелетающие динозавры и огромное количество других видов. Правда, даже это массовое вымирание не дотягивает до самого масштабного из известных в истории: в пермско-триасовый период (252 миллиона лет назад) исчезло почти 90 % всех форм морской жизни и 70 % всех наземных позвоночных; в качестве преобладающей формы жизни на Земле тогда остались грибы.
И мелово-третичное, и пермско-триасовое вымирание видов произошли в результате столкновений с Землей объектов шириной до двух десятков миль. Геологи обнаружили громадный кратер возрастом 66 миллионов лет, чье образование совпадает с мелово-третичным вымиранием видов. Этот кратер тянется через северную часть полуострова Юкатан и уходит в морское дно. Крупный кратер того же возраста, что и пермско-триасовый кризис, тоже существует: он был найден у северо-западного побережья Австралии. Но столь массовое вымирание могло стать результатом не только столкновений как таковых, но и еще каких-то факторов, например постоянных извержений вулканов. Даже один-единственный пример исчезновения динозавров в мелово-третичную эпоху напоминает нам о том, какой огромный ущерб может нанести жизни на Земле комета или астероид. В эпоху бомбардировки Земля должна была регулярно содрогаться не только от подобных событий, но и от столкновений с гораздо более серьезными объектами диаметром 50, 100 или даже 250 миль