И Фратрич - Троянский конь цивилизации

Так было и с поиском выхода из лабиринта представлений о составе атмосферы нашей планеты.

В начале нынешнего века еще сомневались, но в 20-х годах уже твердо установили, что кислород — элемент, который необходим человеку и живым организмам, — не составляет изначальную часть атмосферы нашей планеты. Физики, химики и астрономы сошлись на том, что во Вселенной преобладают, собственно, атомы лишь двух видов: водорода и гелия. Атомов водорода при этом 90 %, а гелия — 9 %. Оставшийся процент составляют атомы углерода, азота, кислорода, серы, фосфора, неона, аргона, кремния и железа.

Если эти наблюдения верны, то можно предположить, что при рождении из космических пыли и газов новой планеты ее исконная атмосфера должна состоять лишь из водорода и гелия. Как известно, атомы гелия не соединяются в молекулы ни с какими другими атомами, а атомы водорода, как правило, ведут себя противоположным образом.

Каждый атом углерода соединяется с четырьмя атомами водорода, создавая метан. Каждый атом азота соединяется с тремя атомами водорода, чтобы вместе образовать аммиак. Атом серы в комбинации с двумя атомами водорода создает сероводород. А атомы кислорода тоже соединяются с атомами водорода, чтобы образовать воду.

Вещества, содержащие водород, существуют лишь в двух состояниях — это либо газы, либо вода, которая может быстро превратиться в газ. Учитывая эти особенности, в первичной атмосфере нашей планеты или в ее океанах. мы должны были бы искать различные соединения водорода.

Уже в первые десятилетия нашего века ученые определили место атомов кремния и железа, а также таких элементов, как натрий, кальций и магний, в самой твердой части нашей планеты — в ее ядре.

Гипотезы проверялись на атмосфере Юпитера. Выяснилось, что эта атмосфера также состоит в основном из водорода и гелия, аммиака и метана.

Будучи большой планетой, Юпитер имеет и большую силу притяжения. Так, Земля, Венера, Марс не в состоянии длительное время удерживать в атмосфере атомы гелия или молекулы водорода именно в силу своей «малости». Можно предположить, что в отличие от атмосферы Юпитера первичная атмосфера Земли содержала главным образом аммиак, метан, сероводород и пары воды. Эти пары конденсировавлись, создавая океаны, в которых растворялись аммиак и сероводород.

Атмосфера Земли в таком виде не могла быть долговечной. Ведь Земля расположена относительно близко к Солнцу, так что элементы на ее поверхности находились под постоянным воздействием ультрафиолетового излучения. Это излучение, как мы знаем, достаточно сильно, чтобы в более высоких слоях атмосферы «разорвать» молекулярное соединение водорода и кислорода (молекулу воды), следовательно, оно может «производить» из воды водород и кислород.

Воздействие ультрафиолетового излучения можно считать непрерывным и практически вечным, и поэтому в атмосфере Земли непрерывно происходит превращение воды, метана и аммиака в азот и углекислый газ. Однако что же станет, если произойдет расщепление всей воды? Кислороду не с чем будет соединяться, и он станет накапливаться в атмосфере.

Рассуждение вполне логичное, но такого никогда не произойдет. Как только в атмосфере сконцентрируется определенное количество кислорода (молекулы из двух атомов кислорода), в дело вступит солнечное излучение. Определенную часть свободного кислорода оно превратит в озон (молекулы из трех атомов кислорода), который в состоянии поглощать ультрафиолетовые лучи. Но слой озона находится на 20-километровой высоте, так что он в определенной степени мешает проникновению ультрафиолетового излучения в те слои атмосферы, где создаются водяные пары. Молекулы водяных паров «не разрываются», процесс прекращается раньше, чем создалось бы большое скопление кислорода.

Лишь гораздо позже, когда на Земле развились растения, которые стали использовать для «поглощения» световой энергии Солнца, прошедшей через слои озона, хлорофилл, процесс производства кислорода опять возобновился. Атмосфера наполнилась им в количествах, достаточных для существования жизни на Земле.

Таким образом, наша планета имела одну за другой три атмосферы. Первая состояла преимущественно из аммиака, метана и водяных паров. Она образовывала свод над гигантскими океанами, содержащими много аммиака. Вторую атмосферу составляли главным образом азот, углекислый газ и водяные пары. Океаны содержали много углекислого газа. Последняя, современная атмосфера состоит в основном из азота (78,1 %), кислорода (20,9 %) и водяных паров, причем в нынешних океанах растворено малое количество газов.

Важно отметить, что сегодняшний состав атмосферы мог возникнуть только после того, как на Земле появилась жизнь. А поэтому в Солнечной системе высшие формы жизни существуют только на нашей планете. Ее атмосфера, содержащая достаточное для этого количество кислорода, является исключением. Состав атмосферы на Марсе и Венере очень похож на состав второй земной атмосферы, однако не содержит водяных паров.

Благодаря тому что в зеленом мире нашей планеты происходит одно из важнейших явлений — фотосинтез (то есть поглощение растениями углекислого газа из атмосферы и выделение кислорода), на Земле смогли появиться и высшие организмы.

Растениям понадобилось около 3 млн. лет для того, чтобы выработать столько кислорода, сколько нас окружает на сегодняшний день. Ученые подсчитали, что взрослое дерево за 24 часа производит 180 л кислорода. Взрослый же человек, лежа в постели, потребляет его 360 л, а работая — 700–900 л в день.

Кислородом дышат не только люди, но и. животные, а также современные стальные кони — автомобили. Легковой автомобиль на 1000 км расходует столько же кислорода, сколько его нужно взрослому человеку на целый год. И это не все. Современный пассажирский реактивный самолет с четырьмя двигателями за время перелета из Нью-Йорка до Парижа потребляет 35 т кислорода. Это количество за день дают 3 тыс. га леса!

Благодаря циркуляции воздуха человечество пока не ощущает недостатка в кислороде так остро, как ощущает недостаток в чистой воде или плодородной почве. Не будем, однако, рассчитывать на величие и долготерпение природы, ибо и они имеют свои пределы.

Если мы вырубим леса или отравим их дымом и ядами, ассимиляция углекислоты растениями прекратится и запасы кислорода быстро иссякнут.

Вырубая все больше лесов, загрязняя воды и сжигая ископаемые топлива, человек способствует отнюдь не жизни, а смерти. В Европе кислорода расходуется в 2,5 раза больше, чем его могут производить ее зеленые пояса, в США — в 2 раза. При этом промышленность все больше загрязняет воздух веществами, которые убивают деревья. К постоянному уничтожению лесных массивов ведет строительство шоссейных и железных дорог. Дефицит кислорода в нашей атмосфере растет угрожающими темпами, и никакой другой источник, кроме растительности лугов, лесов и морей, не может этот недостаток возместить…