ВОЗНИКНОВЕНИЕ ЖИЗНИ - АБИОГЕНЕЗ

Углистые метеориты. Минералы в метеоритах. Углистый комплекс метеоритов образован преджизнью или жизнью

Как уже говорилось, число углистых метеоритов невелико. Разные ученые используют разную классификацию, относя некоторые метеориты то к углистым, то к обычным каменным. Но в целом известно около 20 углистых метеоритов (общее число каменных метеоритов - около 950). По общему химическому составу они близки к "высокожелезистой" подгруппе каменных метеоритов, хотя отличаются от нее глинистой природой своих минералов, что связано с высоким содержанием в них воды. Однако с петрографической точки зрения эти метеориты сильно отличаются от обычных каменных.

Так, Берцелиус [3], получивший в 1834 году очень маленький кусочек углистого метеорита Alais, решил сначала, что это просто комочек почвы, в которую упал метеорит. Только удостоверившись, что полученный образец действительно представляет собой частицу метеорита и что все обнаруженные фрагменты выглядят так же, Берцелиус занялся химическим анализом. Окончив работу, он констатировал: "...Нет сомнения, что исследованный камень, несмотря на все свое внешнее несходство, является метеоритом и, видимо, имеет то же происхождение, что и обычные метеориты". Берцелиус был первым ученым, предположившим, что наличие в метеоритах углистого вещества может свидетельствовать о существовании внеземной жизни. Но затем он отбросил это предположение, не приводя, впрочем, никаких аргументов против него.

Работа Берцелиуса интересна для нас еще в одном отношении: мы можем видеть, какие грубые методы анализа приходилось тогда использовать. Так, тот факт, что углерод присутствует в метеорите не в виде угля, был доказан следующим образом: "размельченный камень имел зеленовато-бурый цвет, после сухой перегонки превратившийся в угольно-черный", а угли меняют свой цвет иначе. Не буду приводить другие цитаты с описанием анализов, подчеркну лишь, как далеко ушла за эти полтора века аналитическая химия, какими утонченными методами располагает ныне химик-органик для анализа углистых метеоритов.

Хотя, как мы видели, углистых метеоритов известно мало, они весьма разнообразны. Вийк [45] делит их на три подкласса (101). Углистые метеориты типа I самые необычные из всех, в них особенно много воды и углерода. Содержание углерода составляет 3-7%, связанной воды - до 22%.

Такие метеориты состоят в основном из гидратированного железо-магнезиального силиката, магнетита и сульфата магния. Хондр в них нет; их плотность около 2,2. В углистых метеоритах типа III содержится 0,5-2% углерода и 2% связанной воды; состоят они в основном из оливина; их плотность - около 3,4. Тип II - промежуточный. Для нас наиболее важны метеориты типа I. Их найдено всего 5: Alais (1806), Orgueil (1864), Tonk (1911), Ivmia (1938) и Revel-stoke (1965).

Последний случай падения углистого метеорита, вблизи Альенде в Мексике (метеорит Allende)*, привлек широкое внимание, так как это был метеоритный дождь из нескольких дюжин камней. Общий вес обломков - более 1000 кг. Но этот случай для нас не представляет интереса: метеорит Allende относится к типу III углистых метеоритов.

Метеорит Orgueil взорвался в атмосфере, образовав метеоритный дождь, хорошо заметный на большом расстоянии и отмеченный многими наблюдателями. Было собрано множество осколков, и подавляющая часть новых работ по углистым метеоритам выполнена именно на этом богатом материале. Но параллельно проводились работы и на других метеоритах этого типа, причем результаты, полученные при исследовании метеорита Orgueil, были подтверждены (см., например, [18 и 41]).

Углистый комплекс метеоритов

Важная особенность углистых метеоритов - наличие у всех у них тонкой стекловидной коры, образовавшейся, по-видимому, при расплавлении наружного слоя метеорита под действием высокой температуры, развивающейся во время прохождения метеоритом земной атмосферы. Эта кора, которую можно сравнить с теплоизоляционным слоем космических кораблей, не пропускает жар во внутреннюю часть метеорита. Поэтому внутри метеоритов сохраняются минералы, не выносящие сильного нагрева, например гипс.

Исследование углистого комплекса шло по двум направлениям. Изучалась, во-первых, химическая природа экстрагированных органических (или "органических") веществ и, во-вторых, морфология и природа "организованных элементов". Каждое направление связано со своими трудностями. Анализ углистого комплекса затрудняется тем, что лишь небольшая часть составляющих его веществ растворима и может быть экстрагирована. В основном они представляют собой нерастворимый остаток, сходный с керогеном (гл. VIII, разд. 3) или битумом. Этот остаток может быть разрушен действием озона [4], но пока провести его полный анализ не удалось. "Организованные элементы" так малы, что их невозможно выделить для проведения химического анализа. Таким образом, нельзя понять, к чему относятся результаты анализа - к аморфной массе углистого комплекса или к "организованным элементам". Более того, когда два исследователя говорят о свойствах "организованных элементов" одного и того же метеорита, никогда нельзя быть уверенным, что они говорят об одном и том же (см., например, [8 и 27]).

Основные группы "органических" соединений, найденных в углистых метеоритах. Полный перечень соединений, обнаруженных в метеорите Orgueil, со структурными формулами и библиографией можно найти в работе Надя [28], а список соединений из метеоритов Murray и Holbrook - в работе Гейса и Биманна [16]. Многие из этих веществ, например вся группа насыщенных углеводородов, карбоновые кислоты, в том числе жирные кислоты с неразветвленной цепью, и азотистые основания нуклеотидов часто встречаются в земных осадочных горных породах, а также в живом и фоссильном веществе. Некоторые из найденных в метеоритах соединений, например ароматические углеводороды и порфирины, - обычные компоненты осадочных пород и нефти; наконец, некоторые из этих веществ, в частности триазины, насколько известно, не играют никакой роли в биологии земных организмов.

На первый взгляд этот внушительный список соединений, присутствующих также в земных организмах и в нефти, которая, по-видимому, имеет биогенную природу, кажется решающим доказательством того, что вещества углистого комплекса представляют собой фоссилизированные остатки внеземной жизни, существовавшей некогда на распавшейся планете или на других телах Солнечной системы. Правда, в списке есть и такие группы соединений, которые не встречаются в знакомой нам живой материи, но этот факт не может служить доводом против биогенной природы углистого комплекса. Такие вещества вполне могли сформироваться в течение позднейшей истории углистого комплекса на родительском теле метеоритов. Ведь и в нефти мы находим некоторые соединения (например, пиридины, карбазолы и т. п.), не содержащиеся в живом веществе, но возникшие из него в процессе образования нефти [17, 26].

Однако есть одно серьезное возражение, мешающее признать внеземное биогенное происхождение углистого комплекса. Ведь все соединения, перечисленные, были синтезированы в модельных экспериментах с первичной атмосферой, описанных в гл. VI. Хотя разнообразие "органических" соединений, найденных в углистых метеоритах, уже само по себе служит веским доводом в пользу биогенной природы углистого материала, а значит, и в пользу существования внеземной жизни, но счесть его окончательным и решающим доказательством нельзя. Не исключено, что все эти вещества образовались неорганическим путем в условиях бескислородной планетной атмосферы или на поверхности астероидов, неспособных удержать атмосферу, а может быть, даже, как полагают проф. Андерс и его сотрудники, в околосолнечной туманности [15, 40].

Итак, несмотря на фантастическое развитие аналитической техники за последние годы, несмотря на то что сейчас мы гораздо больше знаем об этих углеродистых соединениях, мы все еще не можем дать окончательного ответа на вопрос, являются ли исследованные вещества остатками внеземной жизни.

Значит, требуются еще более тонкие методы анализа. Может быть, решающий ответ даст изучение оптической активности этих соединений, хотя и здесь, очевидно, необходима осторожность в выводах (гл. XIV, разд. 2). До сих пор не удалось достоверно обнаружить у вещества углистых метеоритов оптическую активность. Мейншейн и сотр. [25] считают, что положительные результаты, полученные ранее некоторыми авторами, могут быть отнесены на счет загрязнения земными биогенными веществами. И хотя Надь и сотр. [34] сообщили, что им удалось найти оптическую активность у незагрязненного вещества из метеорита Orgueil, другие исследователи не смогли подтвердить их результат. Возможно, дело в том, что методика их работы слегка отличалась от методики Надя. Но не исключено (и это худший вариант), что результат Надя представляет собой артефакт. Итак, пока нет других данных, нам, к сожалению, придется считать это сообщение сомнительным.

Может быть, дать ответ на наш вопрос позволит анализ нерастворимых веществ. В 1964 году Дюшен и сотр. [12] сравнивали углеподобное вещество метеорита с земным углем и пришли к весьма многообещающему выводу. Они пишут: "Все эти соответствия указывают на возможность того, что углистое вещество метеорита хотя бы частично может иметь биогенное происхождение". Но и этот важный вывод нельзя считать окончательным. Ведь, как заключает Надь [28], "интересно было бы провести подобное сравнение и с неорганически синтезированными битумами", а такая проверка еще не выполнена.

Итак, мы видим, что данные, полученные при химическом изучении углистого комплекса, пока не позволяют с уверенностью говорить о существовании жизни вне Земли. С другой стороны, не исключено, что если исследованные вещества и не являются продуктами жизни, то они могут быть продуктами преджизни, подобной той, которая, по нашему мнению, существовала некогда на Земле.

Хотя в настоящее время мы не можем сказать, действительно ли углистый комплекс метеоритов образован преджизнью или жизнью, можно утверждать, что это внеземное вещество. Это показал Клейтон [10], который определял отношение стабильных изотопов ¹⁸О/¹⁶О и ¹³С/¹²С в карбонатных минералах (неуглистое вещество!) метеорита Orgueil. Минералы эти, доломит CaMg(CО₃)₂ и бреннерит (FeMg) СО₃, составляют, вместе взятые, всего 0,3% массы метеорита, но этого вполне достаточно для анализа. Оказалось, что отношение стабильных изотопов кислорода в названных минералах такое же, как и в земных веществах, но по изотопам углерода они отличаются от земных. Отношение 13С/12С для этих веществ на 6% выше, чем в любом известном геологам карбонате. Хотя мы видели, что в земных горных породах это отношение довольно сильно варьирует (гл. XIV, разд. 9), величины, найденные для метеорита Orgueil, настолько высоки, что совершенно исключают возможность земного происхождения изученных карбонатных минералов.

Кстати, этот результат свидетельствует о том, что внутренние части углистых метеоритов, используемые для всех анализов, не подверглись загрязнению земными веществами. Возможность такого загрязнения вновь выступила на первый план, когда оказалось, что кора метеорита Pueblito de Allende (Мексика) за месяц, прошедший после падения, успела сильно загрязниться [14]; впрочем, пробы, взятые из ядер других метеоритов, очевидно, не загрязнены.

Почему отношение ¹³С/¹²С в карбонатах метеорита Orgueil так высоко, мы не знаем. Интересно, что отношение стабильных изотопов серы в метеоритах других типов, как в железных, так и в каменных, соответствует земному. Может быть, такое отклонение объясняется какими-то не свойственными земным условиям процессами разделения изотопов или недостаточно полной гомогенизацией вещества углистых метеоритов на самой ранней стадии их образования. Пока об этом можно лишь гадать.

Так или иначе, история происхождения метеоритов для нас не столь уж важна; достаточно запомнить, что вещество углистых метеоритов имеет внеземное происхождение.