Александр Никонов - Эволюция на пальцах

Этот феномен очень просто пронаблюдать. Возьмите кусок льда или свинца. Его частицы сцеплены между собой, поэтому кусок и существует. А теперь начинайте его нагревать. Как только температура среды превысит температуру плавления льда или свинца, куски расплавятся.

Точно так же распадаются государства и семьи. Как только агрессивное давление среды начинает превышать энергию связи внутри системы, система распадается.

Это, между прочим, один из законов эволюции — при падении уровня внешней энергии начинают образовываться более сложные структуры, чем были. Дальше мы увидим, что эти структуры начинают конкурировать друг с другом за свободную энергию. И выживают более сложно устроенные и более эффективно присваивающие ресурс.

Тем временем вселенная продолжала раздуваться. И вот температура упала настолько, что из хаоса элементарных частиц начали образовываться первые ядра атомов — слипались друг с другом протон и нейтрон или пара протонов стягивались вместе так называемым сильным взаимодействием. Затем температура вселенной упала ещё и перестала отрывать притянувшиеся к протонам электроны. Образовались ещё более сложные стабильные структуры — атомы водорода и гелия. Гелия было совсем мало, и в общем можно сказать, что раздувающаяся вселенная оказалась целиком заполнена водородом. Это произошло, когда вселенной была уже целая тысяча лет.

А дальше процесс как бы остановился. Получилась вселенная, заполненная только простейшим веществом — водородом. А для того, чтобы возникла жизнь, нужны очень сложные и многообразные атомы. Детальки конструктора должны быть разными! Если у вас в конструкторе только гаечки, вы ничего не построите!

Откуда же взялись сложные атомы, состоящие не как водород, из одного протона и одного электрона, а из сотен частиц? Скажем, в ядре свинца, из которого в моё время дети любили отливать кастеты, больше двухсот частиц — протонов и нейтронов, а вокруг ядра крутится восемь десятков электронов с гаком! Откуда такое богатство? Как это всё возникло из водорода? Ведь это же типичное усложнение, нормальная эволюция!

Тут я в третий раз вынужден отослать вас к книге «Астрономия на пальцах», где наилучшим образом расписано, как именно шло появление тяжелых элементов. А вкратце скажу следующее: элементы тяжелее водорода образовывались в звёздах. Именно в этих горячих газовых шарах до сих пор идёт термоядерный процесс — превращение водорода во все остальные элементы таблицы Менделеева. Там сложные атомы самособираются из простых.

Далее происходит вот что. Огромные (их называют сверхновыми) звёзды взрываются и раскидывают — я бы даже сказал, рассеивают, как сеятель семена — наработанное вещество в космос. Затем из этого пылевого облака сгущается новая планетарная система, в её центре загорается на остатках водорода звёздочка поменьше прежней, и вот вам, пожалуйста — звезда и планеты с полным набором химических элементов для зарождения жизни. Конструктор укомплектован и готов к сборке!

Иными словами, первое поколение огромных звёзд должно было полностью выгореть и взорваться, чтобы в следующих звёздных поколениях из вещества прежних звёзд уже смогли образоваться планеты, на которых зародилась жизнь. По сути, мы с вами сделаны из звёздного пепла. Жизнь собрана из останков первого поколения сгоревших звёзд.

Но прежде, чем зародилась жизнь, на планетах должна была пройти ещё и геологическая эволюция. Иначе никак! Ведь когда под действием гравитации планеты начинают сгущаться из облака межзвёздной пыли, они сначала представляют собой рыхлые и совершенно хаотичные пылевые сгустки, где все химические элементы присутствуют, но перемешаны, потому что в атомарном виде были разбросаны взрывом сверхновой звезды в окружающее пространство.

Если вы посмотрите на нашу чудесную, хоть не очень крупную планетку, то увидите, что никакого хаоса и бессмысленной мешанины элементов на ней нет. Есть рудные жилы, золотые самородки, моря и океаны, алмазы и другие драгоценные камни. Как это всё образовалось из пылевого сгустка перемешанных атомов?

Как раз в результате геологической эволюции!

Геология считается одной из самых скучных наук, поэтому я здесь не буду уделять много времени описанию геологической эволюции и проходящих химических реакций. Нам важно уловить суть.

Откуда взялась энергия для усложнения, эволюции, сепарации вещества внутри пылевого сгустка, каким была ранняя Земля? Мы же помним, что для эволюции, образования сложных структур, самособирающихся из хаоса, нужен поток свободной энергии, а солнечные лучи внутрь планеты не проникают.

Частично эту энергию обеспечила гравитационная сила. Когда огромные массы космической пыли под действием сил тяготения сначала собрались в разреженное облако, потом стянулись в огромный рыхлый ком, затем, уплотняясь, образовали уже плотный шар, в его глубинах из-за гигантского давления выросла температура. Это обеспечило движение вещества, привело к его сепарации и разным химическим реакциям, составившим суть геологической эволюции. Вторым источником энергии был распад радиоактивных элементов в глубинах планеты (о них вы можете прочесть в книге «Физика на пальцах»).

Раньше геологи представляли себе Землю как доменную или мартеновскую печь. Считалось, что в результате высоких температур более тяжелые элементы (металлы) расплавились и опустились вниз, как это бывает в металлургических печах, образовав таким образом жидкое и горячее металлическое ядро планеты. А легкие шлаки — опять-таки, как в металлургических печах, — всплыли наверх и застыли в виде силикатно-каменной земной коры.

С тех пор появилась более интересная геологически-планетарная теория. Согласно ей, распад радиоактивных элементов, разогревая планету, высвобождает растворённый в металлах водород. Будучи очень легким и текучим газом, он устремляется сквозь толщу планеты наружу, в космос. Получается то, что в металлургии называется водородной продувкой — на заводах раскалённые докрасна металлические слитки иногда продувают водородом, чтобы избавиться от содержащегося в слитке кислорода, который ухудшает свойства металла. И водород легко прошивает твердый, хоть и горячий металл, вынося из его массы атомы кислорода.

То же самое происходило в масштабах планеты — водород, идущий из глубин, выносил к поверхности кислород, и в результате на поверхности планеты образовалась окисная кора (окислы — это соединения кислорода с разными элементами). Эту твёрдую каменную кору Земли называют литосферой. Кроме того, образовалась вода, заполнившая впадины в земной коре (вода, напомню, это окись водорода). А ещё — горючие полезные ископаемые: там, где выходящий к поверхности водород встречал на своём пути много углерода, получались так называемые месторождения углеводородов, то есть нефти и газа. Есть, правда, другая теория, которую в современном мире ещё разделяет кто-то из стареньких учёных, — будто нефть образовалась из трупов живых существ. Но про такие глупости мне даже писать неохота, хотя вы ещё можете встретить подобные воззрения в устаревших книгах и даже людей, разделяющих эту смешную точку зрения!