Книга Джордж и сокровища Вселенной - Люси Хокинг

Всего пару веков назад мало кто сомневался, что люди и другие виды живых существ находятся на Земле с самого её сотворения. Считалось, что Земля — это и есть весь материальный мир, а её сотворение описывалось как событие внезапное — наподобие Большого взрыва, в который верит большинство современных учёных. Именно такая точка зрения изложена в различных повествованиях о сотворении мира, например в Книге Бытия — первой книге Библии. В других мировых культурах тоже есть сходные истории, согласно которым мир был создан очень быстро и за один раз.

Хотя некоторые астрономы и в прежние времена задумывались о безмерности космоса, настоящее изучение его началось лишь тогда, когда Галилео Галилей (1564–1642) создал один из первых телескопов. Открытия Галилея показали, что во Вселенной есть множество миров и некоторые из них, подобно нашей планете, вполне могут оказаться обитаемыми. Теперь-то мы понимаем, что Вселенная необъятна, и есть доказательства, что возникла она задолго до появления человечества; но тогда эти идеи казались чем-то невероятным. Распространяться это знание стало гораздо позже, в период, который принято называть эпохой Просвещения. Это был XVIII век, эпоха многочисленных изобретений, среди которых — воздушный шар, наполненный водородом, а также, что особенно важно, паровая машина. Эти изобретения дали толчок промышленной революции следующего, XIX века. В тот век великих открытий геологи пришли к пониманию того, что горные породы образуются путём отложения осадков в мелководных морях и происходит это очень долго — не тысячи и даже не миллионы, а миллиарды лет.

В наши дни геофизики полагают, что планета Земля и вся Солнечная система сформировались примерно 4,6 миллиарда лет назад, когда Вселенной, возраст которой ныне оценивают примерно в 14 миллиардов лет, было всего 9 миллиардов лет. Современное человечество, по-видимому, расселилось из Африки по всему миру 50 тысяч лет назад. Однако, как ясно показывают современные археологические раскопки, признаки цивилизации — то есть уклад жизни, при котором люди обмениваются разными видами товаров, — появились в первобытном обществе всего около 6 тысяч лет назад.

Очень важный фактор любой цивилизации — обмен не только товарами, но и информацией. Но как хранить и распространять информацию? Для этого требовались механизмы записи.

До изобретения бумаги и чернил одним из способов записи было выдавливание знаков на глиняных табличках, дальних предках современных микросхем памяти. Сбор информации, особенно той, которую мы сегодня называем научной, и обмен ею сами по себе стали важной целью человечества.

Развитие цивилизации было невозможно, пока не возникла так называемая разумная жизнь, то есть пока не появились существа с уровнем самосознания, достаточным для того, чтобы узнавать себя в зеркале. На нашей с вами планете известно несколько примеров таких существ: это слоны, дельфины и, конечно, антропоиды — группа, в которую входят шимпанзе и другие человекообразные обезьяны, неандертальцы и современные люди, такие как мы с вами. До сих пор нигде в других местах Вселенной признаков разумной жизни обнаружено не было.

Но как эти разумные формы жизни появились на самой Земле? Судя по окаменелым останкам, можно предположить, что современные растения и животные произошли от других форм жизни, существовавших на Земле ранее. Но люди всё равно не понимали, каким образом столь разные виды живых существ сумели так хорошо приспособиться к окружающим условиям, если всё это не было спланировано заранее. Идея непрерывной эволюции стала общепринятой только после того, как в 1859 году Дарвин сформулировал принцип естественного отбора. А конкретный механизм действия этого принципа стал известен много позже, в середине XX века, когда Уотсон и Крик открыли структуру ДНК.

Современное, основанное на ДНК понимание эволюционного процесса подтверждается палеонтологическими данными — в той мере, в какой они сохранились. Проблема в том, что палеонтологическая летопись уходит в прошлое менее чем на миллиард лет, а ведь Земля гораздо, гораздо старше.

Ранние, простые формы жизни появились ещё до так называемого кембрийского периода. А за последние 500 миллионов лет от них произошли формы жизни, которые мы считаем разумными. Мы уже знаем, как это произошло (хотя и не вполне ясно понимаем почему). Но у нас нет точных сведений о том, как возникли докембрийские формы жизни.

Дело в том, что только в кембрийскую эпоху появились большие животные, обладавшие скелетом, и скелеты эти впоследствии легко окаменевали. Самыми крупными предшественниками таких существ были, наверное, бесскелетные животные (вроде современных медуз); а ещё раньше существовала, скорее всего, только одна форма жизни — микроскопические одноклеточные организмы, не оставившие заметного следа в летописи окаменелостей.

Если заглянуть ещё дальше в прошлое, станет ясно, что эволюция шла очень медленно. И с большим трудом. Даже если бы во Вселенной было полно планет с благоприятными условиями для жизни, шансы появления и эволюции высокоразвитой жизни на любой из них были бы крайне низки. А значит, жизнь могла бы появиться на чрезвычайно малом числе планет. Та планета, на которой мы находимся, — одно из таких редчайших исключений. Но и на ней в любой момент всё могло пойти не так. Астрофизики выдвинули гипотезу совпадения с возрастом Солнца. Согласно ей, за время, пока на Земле путем эволюции развилась разумная жизнь, Солнце израсходовало большую часть своих запасов водородного топлива. То есть, если бы жизнь эволюционировала чуть-чуть медленнее, человечество просто не успело бы появиться — к тому времени Солнце уже сожгло бы всё своё горючее!

Какие этапы эволюции оказались самими сложными за историю Земли?

Одним из них было появление так называемых эукариот — организмов, в клетках которых есть ядро и рибосомы. К эукариотам относятся крупные многоклеточные животные, такие как мы, и одноклеточные животные, такие как амеба. Палеонтологические данные указывают, что первые эукариоты появились на Земле в начале протерозойской эры, около двух миллиардов лет назад, когда Земля была вдвое моложе, чем сейчас. Считается, что до того на Земле были широко распространены более примитивные организмы — прокариоты, такие как бактерии. У прокариот небольшие клетки, в которых нет ядра. Прокариоты господствовали в архейскую эру, начавшуюся, когда Земле было меньше миллиарда лет.

Есть данные о том, что эти организмы существовали уже в самом начале архейской эры, — и тогда мы сталкиваемся с загадкой: получается, что жизнь на нашей планете возникла до этого, а именно в древнейший период земной истории — в катархейскую эру.

В чем же тут загадка? Да в том, что катархейская эра была, конечно, достаточно длинной — почти миллиард лет, однако условия на Земле в это время были невыносимыми. Именно тогда появились лунные кратеры — следы столкнувшихся с Луной обломков, которые возникли при образовании Солнечной системы. А на Земле, чьи масса и сила притяжения гораздо больше, чем у Луны, кратеров должно было быть еще больше. Из-за этой бомбардировки поверхность Земли должна была то и дело нагреваться. Поразительно, что едва зародившиеся формы жизни вообще уцелели!