Життя знайшло свій дім на Землі приблизно за 4 мільярди років. Це значна частка від 13,77 мільярдів років історії Всесвіту. Імовірно, якщо життя виникло тут, воно могло з'явитися будь-де. І для достатньо широких визначень життя, можливо, навіть можливо, що життя з’явилося лише через кілька секунд після Великого вибуху.
Щоб дослідити походження життя, спочатку ми повинні визначити його. Існує понад 200 опублікованих визначень цього терміну, що показує, наскільки важко впоратися з цією концепцією. Наприклад, чи живі віруси? Вони реплікуються, але для цього потрібен хост. А як щодо пріонів , патогенних білкових структур? Дебати продовжують точитись навколо межі між життям і нежиттям. Але для наших цілей ми можемо використати надзвичайно широке, але дуже корисне визначення: життя — це все, що підпадає під еволюцію Дарвіна.
Це визначення є зручним, оскільки ми досліджуватимемо походження самого життя, яке, за визначенням, стирає межі між життям і нежиттям. У якийсь момент, глибоко в минулому, Земля не була жива. Це означає, що був перехідний період, який, природно, розширить межі будь-якого визначення, яке ви можете обрати. Крім того, копаючи глибше в минуле та досліджуючи інші потенційні варіанти життя, ми хочемо зберегти наше визначення широким, особливо коли ми досліджуємо більш екстремальні та екзотичні куточки Всесвіту .
Маючи це визначення, життя на Землі виникло щонайменше 3,7 мільярда років тому. На той час мікроскопічні організми вже стали достатньо складними, щоб залишити сліди своєї діяльності, які зберігаються до наших днів. Ці організми були дуже схожі на сучасні: вони використовували ДНК для зберігання інформації, РНК для транскрипції цієї інформації в білки, а білки для взаємодії з навколишнім середовищем і створення копій ДНК. Ця тристороння комбінація дозволяє цим партіям хімікатів випробувати дарвінівську еволюцію.
Але ці мікроби не просто впали з неба; вони еволюціонували з чогось. І якщо життя — це щось, що еволюціонує, то повинна була існувати простіша версія життя, яка з’явилася ще раніше в минулому Землі. Деякі теорії припускають, що перші самовідтворювані молекули, а отже, найпростіша з можливих форм життя на Землі, могли виникнути, як тільки океани охолонули, більше 4 мільярдів років тому.
І Земля, можливо, не була самотньою — Марс і Венера мали схожі умови в той час, тому якщо життя виникло тут, воно також могло виникнути там.
Перше життя серед зірок
Але Сонце не було першою зіркою, яка спалахнула в результаті синтезу ; це продукт довгої лінії попередніх поколінь зірок. Життя, як ми його знаємо, вимагає кількох ключових елементів: водню, кисню, вуглецю, азоту та фосфору. За винятком водню, який з’явився в перші кілька хвилин після Великого вибуху, усі ці елементи створюються в серцях зірок під час їхнього життєвого циклу. Отже, поки у вас є принаймні одне або два покоління зірок, які живуть і вмирають, і таким чином поширюють свої елементи у ширшу галактику , ви можете мати земне життя, яке з’являється у Всесвіті.
Це відсуває годинник назад від можливої першої появи життя на більш ніж 13 мільярдів років тому. Ця ера в історії Всесвіту відома як космічний світанок, коли утворилися перші зірки . Астрономи точно не впевнені, коли відбулася ця трансформаційна епоха, але це було десь через кілька сотень мільйонів років після Великого вибуху. Як тільки ті зірки з'явилися, вони могли почати створювати необхідні для життя елементи.
Отже, життя, яким ми його знаємо — побудоване на ланцюгах вуглецю, що використовує кисень для транспортування енергії та занурене у ванну з рідкою водою — може бути набагато, набагато старшим за Землю. Навіть інші гіпотетичні форми життя, засновані на екзотичній біохімії, потребують подібної суміші елементів. Наприклад, деякі види інопланетного життя можуть використовувати кремній замість вуглецю як основний будівельний матеріал або використовувати метан замість води як розчинник. Незважаючи ні на що, ці елементи мають звідкись узятися, і це десь у ядрах зірок. Без зірок неможливо мати хімічне життя.
Перше життя у Всесвіті
Але, можливо, можливе життя без хімії. Важко уявити, якими можуть бути ці істоти. Але якщо ми візьмемо наше широке визначення — що життя — це все, що піддається еволюції, — то нам не потрібні хімікати, щоб це сталося. Звичайно, хімія є зручним способом зберігання інформації, видобутку енергії та взаємодії з навколишнім середовищем, але є й інші гіпотетичні шляхи.
Наприклад, 95% енергетичного вмісту Всесвіту невідомі фізиці, буквально лежачи за межами відомих елементів. Вчені не впевнені , з чого складаються ці таємничі компоненти Всесвіту, відомі як темна матерія та темна енергія .
Можливо, існують додаткові сили природи, які діють тільки на темну матерію і темну енергію. Можливо, існує кілька «видів» темної матерії — ціла « періодична таблиця темної матерії ». Хто знає, які взаємодії та темна хімія відбуваються у величезних просторах між зірками? Гіпотетичне «темне життя» могло з’явитися в дуже ранньому Всесвіті, задовго до появи перших зірок, живлячись і опосередковуючи сили, які ми ще не розуміємо.
Можливості можуть стати ще дивнішими. Деякі фізики висунули гіпотезу про те, що на перших етапах Великого вибуху сили природи були настільки екстремальними й такими екзотичними, що могли сприяти зростанню складних структур. Наприклад, ці структури могли бути космічними струнами , які є складками в просторі-часі, закріпленими магнітними монополями. При достатній складності ці структури могли б зберігати інформацію. Було б достатньо енергії для обертання, і ці структури могли б самовідтворюватися, уможливлюючи дарвінівську еволюцію.
Будь-яка істота, що існувала в цих умовах, вижила б і померла в одну мить, і вся їхня історія тривала менше секунди, але для них це було б усе життя.