Александр Вологдин - Земля и жизнь

Сейсмическими наблюдениями давно установлено, что в Земле существует плотное ядро. Однако природа его до сих пор не выяснена. По одним предположениям, ядро состоит или из железа с примесью более легких элементов или из смеси окислов железа, по другим - из силикатов, перешедших в металлизованное состояние под действием высокого давления, господствующего в глубине Земли.

Земля, непосредственно после своего образования, не имела атмосферы. Это было связано с тем, что газы из протопланетного облака были потеряны раньше, чем растущая Земля стала настолько массивной, чтобы своим тяготением удерживать заметное количество газа на поверхности.

Длительный этап формирования нашей планеты шел в сопровождении бурно и сложно проявлявшихся химических реакций, что, несомненно, осуществлялось с поглощением свободного кислорода при образовании кремнекислоты и ряда других компонентов магматических пород. При разогревании недр Земли газовые компоненты планеты, вовлеченные во внутренние зоны, выделялись на ее поверхности и создали, таким образом, вторичную, собственно земную атмосферу.

Достигнув к этому времени значительных размеров в результате накопления падавших на поверхность Земли частиц вещества туманности, планета стала способной удерживать эти газы, в основном углеводородные газы, аммиак, углекислоту, свободный водород, при отсутствии свободного кислорода и азота. Все запасы кислорода, которые могли быть вовлечены в процесс формирования вследствие присутствия неокисленных соединений, несомненно, полностью шли на их окисление. Вода в парообразном состоянии образовывала тогда пелену облаков. Взаимодействие между углекислотой и водородом должно было приводить к образованию метана и водяного пара. В связи с этим появилась вода в атмосфере и на поверхности Земли. Возник круговорот воды, возникли моря и океаны.

Первичный кислород мог образоваться в результате воздействия ультрафиолетовой радиации Солнца, а также и других космических излучений на молекулы углекислого газа.

Поверхность земной коры, покрытая газовой оболочкой - атмосферой, является ареной проявления многих разнообразных геологических процессов, и естественно предполагать, что именно здесь сначала образовались сложные углеродные соединения, а затем на их основе возникла и жизнь. Вторичная атмосфера Земли состояла из водорода, метана, аммиака, окиси углерода и сероводорода с парами воды в неясных количественных соотношениях.

С самого образования атмосферы из ее состава весьма интенсивно ускользал молекулярный водород. Позднее, с появлением молекулярного кислорода, этот процесс замедлился, хотя не прекратился и к настоящему времени. Как известно, Земля отдает в космос значительные количества молекулярного водорода, порядка 107 атомов в секунду с 1 см2. Это соответствует расходу 20 г воды с 1 см2 в течение 4,5 млрд. лет.

Первоначально Земля не имела водных бассейнов, и первичные запасы воды в виде пара входили в состав Древнейшей атмосферы. Впоследствии с понижением температуры ее поверхности метан и аммиак, соединяясь с парами воды, переходили в раствор.

Так образовались первичные водные бассейны. Некоторые летучие соединения водорода - СН4, С2Н2, НСl и другие,- оставаясь в составе атмосферы, подвергались воздействию ультрафиолетовых лучей и разлагались с выделением молекулярного водорода. Ультрафиолетовые лучи разлагали и воду, причем кислород быстро вступал в новые связи, а выделявшийся водород тоже частью ускользал с поверхности Земли.

Из недр планеты поднимался углекислый газ. Он входил в состав атмосферы, а также интенсивно растворялся в воде, входя при этом в разнообразные химические соединения с метаном и аммиаком. Количества углекислого газа, попадавшие в атмосферу, были огромны. Об этом говорят, с одной стороны, его извечные выбросы в биосферу при вулканических явлениях, с другой стороны, об этом свидетельствуют огромные массы образовавшихся в разные периоды истории Земли отложений карбонатных пород, представляющих собой соединения углекислого газа с окисью кальция и магния.

Имеются основания полагать, что образование карбонатов, как и последовавшее позже возникновение наземной растительности и углеобразование, были подвержены определенному ритму, который находит разгадку в ритме вулканической деятельности на Земле.

Миллиарды лет назад на Земле не было жизни и свободного кислорода (по А. И. Перельману)

На конференции в Москве в 1957 г. по происхождению жизни на Земле приводились интересные мнения относительно состава вторичной атмосферы, собственной атмосферы нашей планеты. Большинство ученых считают ее главными компонентами Н2, СO2, N2, H2S, в меньшей степени - СН4, NH3. Обращалось внимание на избыток в верхней зоне атмосферы Н2O, СO2, СO2 и других компонентов; все эти газы рассматривались как "равновесная смесь". Предполагалось, что, если не учитывать паров воды, то основными компонентами вторичной атмосферы Земли были СO2 (около 91%) и N2 (около 6,4%). В первую фазу существования вторичной атмосферы в ней находилось много водорода, в частности образовавшегося при разложении воды под влиянием космических излучений. Но большая часть его улетучивалась в космическое пространство. Вследствие активности газов Н2, СО, СO2, SO2, SO3, NO, N2O, NO2 они входили в присутствии воды в соединения, задерживаясь в породах и в водах, тогда как СO2 и СО в значительной части поступали в атмосферу.

Таким образом, складывается представление, что собственная атмосфера Земли состояла тогда из Н2, NH3, CH4, СO2, H2S при малом содержании других компонентов, в том числе и O2, что в общем создавало восстановительную обстановку.

В новой атмосфере, быстро разросшейся под влиянием активных радиохимических и вулканических процессов, стала преобладать углекислота с парами воды. Такая атмосфера, вероятно, хорошо удерживала тепло геохимических реакций. Огромная мощность и обилие паров воды делало ее малопроницаемой для солнечных и отчасти космических лучей.

Возникали и угасали разнообразные воздушные потоки. Движение воздушных масс, вызываемое разностью давления за счет притяжения Солнца и Луны, рождало ветры и бури. Сильные ураганы и сейчас приносят огромные непоправимые бедствия, особенно в приморских странах. Но, вероятно, они - ничто перед бурями и ураганами далекой геологической древности.

При конденсации паров воды в атмосфере образуются капельки с электрическими зарядами. Каждая капелька имеет положительный заряд в центре и отрицательный - на поверхности. Потоки воздуха дробят эти капельки на мелкие части, которые соответственно знаку своих зарядов способны группироваться. Отрицательно заряженные капельки поднимаются вверх, а более крупные положительно заряженные опускаются вниз. При этом верхняя часть облака или тучи получает более или менее мощный заряд отрицательного электричества, а нижняя - положительного.