Первые бактерии могли появиться в плотных межзвездных облаках

Молекулярные облака — области с достаточно высокой плотностью вещества, чтобы там могли образовываться молекулы: в первую очередь водорода и монооксида углерода. И это именно те соединения, которые используют для жизни метаногены.

На Земле эти одноклеточные обитают в основном в бескислородных условиях и в процессе жизнедеятельности производят метан. Как показали эксперименты, они могут пережить самые экстремальные условия — даже жить в симуляции марсианских условий, а теоретически — на спутниках и малых ледяных телах Солнечной системы. Поэтому ученые рассматривают метаногены как потенциальные реализаторы сценария панспермии.

Китайский астроном Леи Фенг (Lei Feng) предложил пойти дальше и рассматривать возможность возникновения жизни еще в молекулярном облаке, из которого потом образовалась Солнечная система.

Обычная температура таких облаков — от 10 до 20 кельвинов. В «теплых» облаках — 20-60 кельвинов, а в некоторых достигает и 100 кельвинов. В своей работе Леи Фенг взял диапазон от 10 до 100 кельвинов и рассчитал потенциальное изменение внутренней энергии молекулярного облака (свободной энергии Гиббса) при образовании метана, воды и уксусной кислоты из водорода, ацетилена и углекислого газа.

Минимальное количество свободной энергии, необходимое для выживания метаногенов на Земле, — 42 килоджоуля на моль. В плотном молекулярном облаке, по расчетам астронома, свободной энергии должно быть от 60 до 370 килоджоулей на моль. То есть ее должно быть достаточно.

Как отметил автор, углекислый газ в условиях молекулярного облака существует в твердой форме. Метаногенная и ацетогенная жизнь может крепиться к этим крупинкам, чтобы использовать их энергию и углерод. Тогда жизнедеятельность одноклеточных должна влиять на распределение молекул углерода в молекулярном облаке. И по этим признакам мы сможем проверить гипотезу ученого.

Что касается панспермии, метаногенные бактерии — подходящие кандидаты. В исследовании, опубликованном в 2016 году в Nature Microbiology, ученые изучили 6,1 миллиона кодирующих белки генов из геномов современных прокариотов. Исследователи пришли к выводу, что первая жизнь на планете напоминала метаногены и анаэробные бактерии класса Clostridia.

Конечно, научная работа в этой области продолжается. Тем не менее первичная атмосфера Земли должна была понравиться «облачным одноклеточным». В ней было много монооксида углерода и углекислого газа.

Получается, если такая форма жизни существовала в первичном молекулярном облаке, она могла «расселиться» по всей Солнечной системе. Возможно, потомки этих метаногенных бактерий выжили на Европе и Титане — спутниках Юпитера и Сатурна соответственно. Посмотрим, какие результаты принесут научные миссии на эти тела.