Метеоритные кратеры — возможные места зарождения жизни

Метеориты в ранней истории Солнечной системы падали на Землю и другие планеты гораздо чаще, чем сегодня. Считается, что они могли принести на планеты как воду, так и органические вещества — ингредиенты для будущего развития жизни. В вышедшей в сентябре 2020 года обзорной статье в журнале Astrobiology предполагается, что метеоритные удары также могли создать благоприятные условия для появления первых микроорганизмов непосредственно на месте ударных кратеров.

Ударные кратеры, возможно, могли обеспечивать подходящие условия для возникновения жизни на Земле и Марсе. С одной стороны, энергия удара могла обеспечивать образование соединений, необходимых для пребиотических химических процессов. С другой стороны, в результате геологической эволюции кратера на его месте впоследствии могли формироваться условия, благоприятные для возникновения и поддержания микробных форм жизни. Поэтому такие кратеры предлагается рассматривать в качестве потенциальных мест для исследования биосигнатур марсианскими станциями.

Непосредственно после удара метеорита (импактного события) кратер с расплавленными породами будет непригоден для жизни. Однако со временем эта структура эволюционирует, проходя несколько стадий. Так, по данным об известных импактных структурах на Земле выделяют термобарическую, гидротермальную стадии и фазы «смены экосообществ» и «экологической ассимиляции». Термобарическая стадия определяется первоначальным распределением энергии при ударе метеорита и продолжается всего несколько часов или суток. Её сменяет гидротермальная стадия, связанная с движением нагретых грунтовых вод сквозь образовавшиеся пустоты в горных породах. В крупных кратерах размером в десятки километров эта фаза может продолжаться вплоть до сотен тысяч — миллиона лет. Гидротермальные потоки привносят питательные вещества и минералы и являются источниками энергии для многих биосообществ. Такие сообщества, например, известны в современных океанах возле «чёрных курильщиков» — источников горячей минерализованной воды, связанных с подводными вулканами. Их также рассматривают как вероятные места зарождения жизни на Земле. Авторы исследования указывают, что такая экосистема может возникнуть не только из-за геологической деятельности Земли, но и быть обусловленной метеоритным ударом.

Подобное развитие прошёл один из самых известных метеоритных кратеров — структура Чикшулуб (Chicxulub) с эпицентром удара в Мексиканском заливе. Она более известна из-за того, что с падением этого метеорита 66 миллионов лет назад связывают вымирание динозавров и, соответственно, смену геологических эр — окончание мезозоя и начало кайнозоя. Так, недавние исследования показывают, что благоприятные условия для микробной жизни в ударном кратере установились уже в первые годы или десятилетия после падения метеорита (см. об этом более подробную статью на нашем сайте).

Метеоритные удары были особенно частыми событиями в первые 500 миллионов лет истории Солнечной системы. Возможно, ударные кратеры могли быть и местами, в которых создавались благоприятные условия для зарождения жизни на Земле. Однако геологическая история таких структур, возникших 2—3 миллиарда лет назад на Земле, обычно не поддаётся изучению из-за процессов эрозии, вулканизма и тектоники плит. Известные древние импактные структуры возрастом в миллиарды лет чаще всего никак не выявляются в рельефе и устанавливаются только по косвенным признакам. Большинство из них находятся на древних докембрийских платформах — устойчивых образованиях земной коры, которые претерпели меньше тектонических изменений (например, самая древняя известная импактная структура обнаружена на докембрийском щите в Австралии и имеет возраст 2,2 миллиарда лет — см. отдельную статью о ней).

На Марсе ситуация принципиально иная: там отсутствует тектоника плит и практически не проявляются процессы выветривания. Поэтому даже самые древние кратеры, относящиеся к нойской геологической эпохе (3—4 млрд лет), сохранились на значительной части поверхности (про периодизацию геологической истории Марса более подробно можно почитать во вставке к статье о  проекте Mars-2020, в рамках которого недавно к Марсу был запущен марсоход Perseverance для поиска биосигнатур). Как правило, для мест посадки марсоходов как раз выбираются крупные кратеры — они обнажают более древние геологические слои планеты. Так, марсоход Perseverance в начале 2021 года должен приземлиться в кратере Jezero, в котором проявляются древние речные и озёрные структуры, а космическая съёмка указывает на глинистые минералы, которые могли образоваться вследствие гидротермальных процессов. Аналогично высадка в другом древнем кратере планируется и для марсохода в рамках российско-европейского проекта ExoMars (вероятно, его запуск состоится в 2022 году).