Разговоры с таксистами о жизни и устройстве Вселенной - Чарльз Кокелл

– Я не могу ответить на ваш вопрос, – сказал я ему. – Но пока что и никто не может. Поэтому он такой удивительный. Мы просто еще не знаем, является ли жизнь редкостью или чем-то обыкновенным.

Когда мы подъехали к колледжу, он улыбнулся и покачал головой:

– Да, да, мы не знаем таких простых вещей.

Я кивнул, соглашаясь, и поблагодарил его. В этом последнем комментарии он сформулировал истину, столь же красноречивую, сколь и несложную. У нас есть ответы на многие волнующие нас вопросы. Мы можем подробно объяснить многие тонкости нашего тела, окружающей среды и Вселенной в целом. Но ответы на самые основные вопросы остаются неуловимыми. Мы можем проследить эволюцию видов на протяжении тысяч поколений, но не можем сказать, почему вообще на Земле существует жизнь. Я отдал деньги за поездку и вышел из такси на улицу.

Красивое небо захватывает дух, хотя в нем буквально содержится то, чем мы дышим. Кислород в атмосфере Земли – это невидимое топливо, которое питает нас и большую часть биосферы, поэтому ученые ищут этот газ на других планетах (Fir0002 / Wikimedia Commons)

16. Зачем нам кислород?

Поездка от Эдинбургской тюрьмы имени Ее Величества до Брантсфилда после урока для заключенных

Это было прохладное утро, а воздух был настолько влажным, что напоминал вязкий сироп. Один из тех дней, напоминающих о том, что ты живешь в атмосфере.

– Холодно сегодня, – закашлялся мой водитель, когда мы отъезжали от ворот тюрьмы. Только что я работал с несколькими заключенными над их проектами лунной базы. Этот курс был частью проекта «Жизнь за пределами» – образовательной инициативы, которая обучает заключенных научным концепциям через призму исследования космоса.

– Да, воздух почти что есть можно, – возможно, несколько невпопад ответил я. – Настолько холодно.

– Странная штука, – ответил водитель, имея в виду воздух. – Мы принимаем его как должное.

Потом он спросил, кем я работаю. Я понял, что он из любопытных. С таксистами это качество бросается в глаза. Вы садитесь в такси, располагаетесь поудобнее, и стоит вам сказать хоть что-то, выходящее за рамки обыденного приветствия, водитель расценивает это как возможность поболтать. Этот мой водитель, пока говорил, сел повыше, и его черные кустистые брови отразились в зеркале заднего вида. Его руки будто дергали за руль. На нем было желтое пальто с высоким воротником, который обвивал его седеющие черные волосы. Я объяснил ему, чем занимаюсь.

– Так вы ученый. Расскажите мне тогда о воздухе. То есть как он сюда попал и почему мы им дышим? – спросил он.

Это был странный вопрос для обсуждения в такси. На самом деле довольно сюрреалистичный для большинства обстоятельств. Тем не менее история земной атмосферы увлекательна. Я рассказываю об этом своим студентам-астробиологам каждый год, и после того, как вы проделаете это некоторое количество раз, легко забыть, что многие люди даже не задумываются о том, как весь этот кислород вообще собрался в атмосфере, позволяя нам свободно дышать. Но, очевидно, некоторые таксисты все же задаются этим вопросом.

Представьте, что вы стоите неподвижно ранним зимним утром в поле и под вашими ногами хрустит трава. Нежно щебечут птицы где-то в тонком, как дымка, тумане, приглушающем звуки и оставляющем на виду только очертания деревьев. Вдохните поглубже свежий воздух. Непередаваемое ощущение. Но утро в деревне не всегда было таким. Откатимся на несколько лет назад, а точнее – на четыре с половиной миллиарда, и перед вами предстанет совсем другая картина. Поверхность Земли, как и все планеты, образовалась из газового диска, и вы стоите на одном из первых вулканических массивов суши. Под ногами у вас недавно расплавленная скала, простирающаяся до самого горизонта, коричневая и сухая. Тут и там пар вырывается из небольших отверстий, жерл в земле, из которых исходят вулканические газы. Это мертвая Земля, на которой еще не родились первые существа. И вот еще одно существенное отличие: вы смотрите через окуляр респиратора, закрывающего все ваше лицо. На другом конце респиратора находится баллон с кислородом. Не снимайте противогаз, иначе вы моментально задохнетесь.

Когда мы отъехали от тюрьмы, я начал свой рассказ.

– Итак, представьте, что находитесь на горячем каменном шаре во времена формирования Земли, – сказал я. – В атмосфере еще не было кислорода, которым было бы можно дышать. Планета была окутана самыми ранними газами, вышедшими из нее или оставшимися с момента ее формирования. В своем самом раннем состоянии, когда Земля представляла собой раскаленный каменный шар, она, вероятно, имела атмосферу из водорода и гелия, элементов настолько легких, что они быстро взлетели и рассеялись в космосе, оставив только газы, которые пузырились из недр самой планеты. Они были ядовиты и быстро образовали плотную атмосферу. Воздух был наполнен угарным газом, диоксидом серы, сероводородом, водородом, углекислым газом и множеством других веществ, которые и по сей день извергаются из недр Земли, но уже в куда меньшей концентрации.

– В общем, атмосфера смертельна, – прервал меня мой водитель.

– Да, совершенно ядовита, – кивнул я.

Ну, по крайней мере, ядовита для человека и для большей части живых существ, населяющих Землю на текущий момент. Однако ранняя планета не была совершенно непригодной для жизни. Когда зародилась жизнь в форме микробов, многие из них стали использовать эти газы в качестве пищи. Поглощая эти газы из атмосферы, микробы могли получать энергию и питательные вещества, необходимые им для роста и деления. Они поедали водород и углекислый газ, а в качестве отходов выделяли метан – соединение, которое мы сейчас чаще ассоциируем с пукающими коровами, чем с первобытной Землей. Другие питались сульфатными минералами и производили сероводород, который в свою очередь использовался другими микробами в собственных метаболических процессах. Таким образом, великие круговороты элементов – углерода, серы, азота и других – начали вращаться, питая биосферу. Этот процесс, конечно, все еще с нами, осуществляемый теми же самыми видами микробов и их чуть-чуть видоизмененными потомками.

Это бескислородное существование было тяжелым. Газов было много, но они не давали много энергии: ранние микробы получали не более десятой части энергии из своих примитивных продуктов питания, как мы с вами получаем из бутербродов, по сравнению с тем, что они получают от кислорода. А некоторые виды пищи, разновидности элемента железа, давали лишь сотую часть энергии. Тем не менее энергии было ровно столько, чтобы поддерживать жизнь на первоначальных стадиях эволюции.

– И что было дальше? Эта смесь газов так и осталась? – спросил меня водитель.

– На долгое время, – ответил я. – Жизнь продолжалась так добрый миллиард лет, а может, и дольше, практически не меняясь. Мир микробов, покрытый слизью. Эти не нуждающиеся в кислороде формы жизни, или, как мы их называем, анаэробные бактерии, жили в