Древний „уход” атмосферы

Том III–A

Одесса, 2005

Оглавление

ЧАСТЬ ЧЕТВЁРТАЯ

ЖИЗНЬ И ВСЕЛЕННАЯ

ЗАГАДКА БЛАГОПРИЯТНОЙ АТМОСФЕРЫ............................................................................................................ 3

4.1.1. Древний „уход” атмосферы............................................................................................................................. 3

4.1.2. Гипотезы о причинах изменений................................................................................................................... 5

4.1.3. Происхождение Луны......................................................................................................................................... 9

4.1.4. Факты в пользу переноса Луны.................................................................................................................. 12

4.1.5. „Магнитная катастрофа” Луны...................................................................................................................... 14

4.1.6. „Добрый умысел” инопланетян?.................................................................................................................. 16

4.1.7. Атмосфера монотонно редеет....................................................................................................................... 18

ПРОБЛЕМА ЕДИНСТВА БИОХИМИИ....................................................................................................................... 22

4.2.1. Открытия Луи Пастера.................................................................................................................................... 22

4.2.2. Гипотеза о хиральной катастрофе............................................................................................................. 24

4.2.3. Удивительна не только хиральность......................................................................................................... 28

4.2.4. Гипотеза о „бутылочном горлышке”......................................................................................................... 30

4.2.5. Кто узаконил „энергетическую валюту”?................................................................................................ 33

ГИПОТЕЗЫ ПАНСПЕРМИИ........................................................................................................................................... 35

4.3.1. Где же предбиологическая эволюция?...................................................................................................... 35

4.3.2. Гипотеза Сванте Аррениуса.......................................................................................................................... 40

4.3.3. Гипотеза Крика – Оргела.............................................................................................................................. 41

4.3.4. О возможностях случайного посева........................................................................................................... 42

4.3.5. Бактерии усложняют проблему.................................................................................................................... 46

4.3.6. „Звёздные кочевники”....................................................................................................................................... 50

4.3.7. За поступками видна мораль....................................................................................................................... 53

Краткий словарь................................................................................................................................................................. 59

Л и т е р а т у р а................................................................................................................................................................... 61

ЧАСТЬ ЧЕТВЁРТАЯ

ЖИЗНЬ И ВСЕЛЕННАЯ

ЗАГАДКА БЛАГОПРИЯТНОЙ АТМОСФЕРЫ

Древний „уход” атмосферы

Свойства окружающего мира во многом удивительны. Некоторые учёные (например, Б. Картер) видят в этом действие так называемого антропного принципа – „Наша Вселенная такая, потому что есть мы – разумные существа.” [Комаров, 2000] Иначе говоря, не будь нас, Вселенная была бы другой. Интересная мысль, и в значительной степени справедливая, если только не трактовать её слишком буквально.

Возможности людей перестраивать мир по своему вкусу очень широки. К тому же, каждый организм – плоть от плоти своей планеты. Да и эволюция хорошо подгоняет организмы к условиям окружающей среды, что усиливает видимое соответствие между ними. И всё-таки, Вселенная – не автомобиль, о котором можно говорить, что он таков, потому что внутри – человек.

Какими существами, и под какие формы жизни приспособлены условия на Меркурии, Венере, Юпитере и других планетах Солнечной системы?

Неужели, чтобы задать характеристики миров, на всех планетах должны жить разумные существа? Тогда Космос буквально кишел бы жизнью. Но действительность такова, что дала И.С. Шкловскому повод говорить о возможной уникальности жизни на Земле!

Поэтому соответствие между нашими свойствами и свойствами окружающего мира нельзя понимать примитивно. Оно возникло в результате сложных процессов, о которых даже строить гипотезы нелегко [Барбараш, 2001а]. Темой данной части книги станут как раз гипотезы о путях, приведших к известному нам соответствию между земными организмами и средой.

Да простит Читатель автору единственный анекдот, иллюстрирующий ситуацию!

В Израиле наводнение. Все спасаются, кто как может. Только один верующий еврей взобрался на крышу дома, сел на трубу и читает священную Тору. Проплывает катер. Его зовут спастись, но напрасно. Отвечает: „Кто читает Тору, того Бог спасёт!” Катер уплыл. Проплывает лодка. Та же картина. Вот уже все уплыли, а вода прибывает! Плывёт одинокое бревно, за которое уцепился знакомый соотечественник. Зовёт быстрее спасаться. Ответ тот же. Так и утонул верующий еврей.

А попав на небо, он стал пенять Богу: „Почему Ты меня не спас? Ведь сказано – кто читает Тору, того Бог спасёт!” „Я пытался тебя спасти – посылал катер, лодку, бревно. Ты чего же ждал, что я буду вытаскивать тебя за волосы?”

Так и с антропным принципом. Между нами и Вселенной, действительно, есть соответствие, и оно возникло не без помощи Разума. Но не нужно ожидать мистики, типа вытаскивания Богом за волосы. Как в случае катера, лодки и бревна, соответствие между земными организмами и окружающим миром формировалось сложными, но вполне материальными процессами, не нарушавшими законов мироздания. Рассмотрим, как это происходило на нашей планете.

* * *

Одной из фундаментальных биологических проблем является проблема начала биологической эволюции. Как увидим далее, в этом явлении есть много загадок. Но немало загадочного и за пределами сугубо биологической стороны вопроса, а именно – в процессах, что подготовили на Земле условия, приемлемые для возникновения жизни.

Формирование Земли как небесного тела относят ко времени 4,55±0,55 млрд. лет назад [Чечкин, 1990]. Первый период её существования отличался очень высокими температурами земной поверхности и атмосферы, полностью исключавшими возможность появления жизни. Полагают, что тогдашняя атмосфера Земли состояла в основном из водорода с примесью гелия. Таков состав современных мощных атмосфер Юпитера и Сатурна.

Анализ минералов, сохранившихся с того времени, показал, что атмосферное давление составляло около 6000 атмосфер, а температура земной поверхности – от 600° до 1000°С. Выше критической температуры 374°С вода всегда находится в газообразном состоянии (в состоянии перегретого пара) и потому об океанах в этот период не могло быть и речи. Высокая температура и отсутствие жидкой воды исключали возможность жизни [Резанов И.А., 1985; Резанов А.И., 1990].

Затем что-то произошло. На отметке 3,8 млрд. лет назад образцы горных пород испытывали уже иное атмосферное давление. Оно вдруг снизилось в тысячи раз. Уменьшился парниковый эффект. Температура упала настолько, что атмосферная вода сконденсировалась, пролилась дождями и создала первобытный Океан. Атмосфера и условия на поверхности планеты стали пригодными для жизни. С этой отметки могла начаться предбиологическая (а затем биологическая) эволюция.

На рис. 4.1 показан ориентировочный ход изменения температуры на поверхности Земли и на глубине 15 км за период её существования [Резанов И.А., 1985]. Пик температур земной поверхности отмечается примерно 3,9 млрд. лет назад. Затем геологические образцы показывают резкое уменьшение плотности земной атмосферы и соответствующее снижение температуры.

Рис. 4.1. Ориентировочные графики средних

температур земной поверхности от древности

до наших дней [Резанов И.А., 1985].

Ни в каком другом случае, в геологической истории Земли такое резкое изменение глобальных параметров атмосферы не отмечалось. Чем же оно вызвано? Что произошло?

Первым возникло предположение об ослаблении атмосферы из-за естественного улетучивания быстрых молекул в космос. Но такой процесс не мог развиться внезапно. Он должен был нарастать по мере повышения плотности атмосферы и усиления парникового эффекта, что должно было сгладить, скруглить пик температуры земной поверхности на рис. 4.1. Но этого не произошло. Фактическая скорость уменьшения температуры после 3,8 млрд. лет назад, вероятно, была даже выше, чем показано на рис. 4.1, так как, если верить этому графику, ещё 3,4 млрд. лет назад температура превышала 100°С, между тем как на этой временнóй отметке уже известны многочисленные следы жизни.

Попыткам объяснить ослабление земной атмосферы естественным улетучиванием газов в космос противоречит также атмосфера Венеры. Масса Земли на 18% больше массы Венеры, да и Солнце нагревает Землю в 1,92 раза слабее. Оба этих фактора уменьшают рассеивание земной атмосферы по сравнению с венерианской. Результат же прямо противоположен – если на Земле давление 1 атм и средняя температура 20°С, то на Венере и давление, и температура не меньше, а гораздо выше – 94 атм и до 567°С [Донахью, 1990] (или 470°С в средних широтах [Маров, Колесниченко, 1987]).

Английский физик Д. Джинс предложил формулу, определяющую условия диссипации (рассеяния в космос) атмосферы планет. По ней диссипация возможна, если среднеквадратичная скорость молекул превышает 20% от второй космической скорости.

В тот период атмосфера Земли состояла из водорода с примесью гелия и до 3,9 млрд. лет назад среднеквадратичная скорость молекул водорода почти вдвое превышала порог Джинса. Диссипация атмосферы была возможна и, должно быть, действительно, происходила. Но огромный перепад атмосферного давления – примерно в 6000 раз – и резкость, внезапность произошедших изменений заставляют думать, что в этом процессе роль диссипации не была решающей.

Молекулы верхнего слоя атмосферы, со скоростями, превышающими вторую космическую, действительно, должны были улетать в окружающее пространство. Однако, потеря наиболее энергичных молекул должна была снижать температуру газа и быстро уменьшать отток. Поэтому, как подтверждает и опыт Венеры, процесс Джинса должен был установить плотность земной атмосферы далеко не на том низком уровне, какой реально наблюдается.

Простые, естественные объяснения здесь бессильны. Причина быстрого падения плотности земной атмосферы 3,9–3,8 млрд. лет назад не лежит на поверхности явлений. Она предстала перед учёными загадкой, которую нужно было раскрывать.

Дата добавления: 2015-07-08