Происхождение жизни: маленький теплый водоем - Фолсом К.
Скачать (прямая ссылка):
Руководствуясь этими соображениями, некоторы^<|ю-следователи склонны «начинать» эксперименты по 3|Ыр-ческой эволюции с атмосферы, содержащей перечи^нк-ные выше полностью восстановленные соединения. HamU тя природа и подчиняется определенному порядку^И* в высшей степени сложна, и кажется сомнительнымдР&-бы в реакциях углерода и азота (испускаемых вулкгЩк в форме окиси углерода, двуокиси углерода и газоа^в-ного азота) с водородом образовывались только аммиак и быстро наступило равновесие. Юри выд^НЬ свою гипотезу в 1953 г.; он рассмотрел и альтернатш^К) точку зрения, согласно которой на пути к равнов^^Н^, вероятно, могли бы существовать некие «сложные сяНк стые промежуточные продукты». Практически, по-ви^Н^« му, разумно представить себе атмосферу первобЛ^р Земли в виде смеси свежих вулканических газов, нфОДО» рых высоковосстановленных соединений и смолистыЗДфф^ межуточных продуктов. i |В1
В модели Холланда постулируются три основныо1*яи|»? дии. Первая, предшествовавшая формированию зе^пм^ ядра, называется стадией горячих первичных вулгЗДйр, Вторая называется послеядерной стадией вулкано*аШ|* вайского типа, и последняя — биологической. Рассм<щщм каждую из них отдельно. HB9F
В ходе стадии горячих первичных вулканов, ко’Щрцк, вероятно, продолжалась от 4500 до 4000 млн. лет ЭММ, ядро Земли еще не сформировалось и внутренняя яаздь планеты подвергалась быстрым и значительным структурным перестройкам. Вулканическое газовыделение гбм-ло основным видом активности поверхности Земли влечение 500 млн. лет этого периода. Сегодня мы можем п^Цб)-товить смеси известных земных минералов, расплавить их при 1200°С — температуре вулканической магмы — и на основе общей химии предсказать вероятные соотношения
различных газов, которые будут выделяться из данной магмы. Это предсказание основано на количестве присутствующего кислорода. Во время доядерной стадии истории нашей планеты металлическое железо, из которого сейчас состоит ядро, было распределено по всему ее объему. Если, следуя Холланду, смешать железо с такими минералами, как кремниевые и магниевые породы современных вулканических расплавов, то можно обнаружить, что давление кислорода в ходе доядерной стадии было крайне низким —Ю-12,5 атм.
Зная количество кислорода в первичных вулканических выбросах и учитывая химическое равновесие, вычисляют соотношение различных, обычно встречающихся вулканических газов и предсказывают, какие газы присутствовали в достаточном количестве при температуре магмы 1200°С.
Рассмотрим следующие обратимые реакции:
Н2 + -^02Дн20,
" ki
СО + — о,?сог
2 ft,
Поскольку имеются лабораторные данные о константах скоростей зтих реакций (к в вышеприведенных уравнениях), зная количество кислорода, можно вывести соотношения для двух других веществ в каждой из приведенных реакций, так же как в случае любой реакции с участием кислорода.
Когда давление кислорода равно 10~12,5 атм, отношение водород: вода составляет примерно 2:1, т. е. водорода выделяется в два раза больше, чем водяного пара. Отношение окись углерода: двуокись углерода равно при этом примерно 5:1. Метан, как выясняется, представляет собой второстепенный компонент — отношение метан : двуокись углерода равно 0,0019:1. В табл. 4.1 дан наиболее вероятный состав газов, выделявшихся вулканами примитивной Земли.
Атмосферное давление газовой смеси рассчитать довольно трудно; вероятно, оно лежало в диапазоне от половины до двух современных значений атмосферного давления.
Таблица 4.1
Состав атмосферы примитивной Земли
Основные газы Второстепенные газы Следовые газы
Водород Двуокись углерода Метан
Водяной пар Сера Двуокись серы
Азот
Окись углерода
Сероводород
Средняя температура поверхности примитивной ЗемлйЕ была близка к современному значению 25°С, а общее давление было довольно высоким. Вода, выделявшаяся в ви~ де паров, конденсировалась и выпадала в виде очень сильных и почти непрерывных ливней. Образовывались неглубокие водоемы и пруды, в которые с дождями попа-:' дал вулканический пепел, создававший постоянную красную дымку.
Атмосфера примитивной Земли была ядовитой, хотЛ-и имела все необходимое для того, чтобы 6 конечном счет© появилась жизнь. Человек мог бы находиться на примитивной Земле только в том случае, если бы он дышал че-< рез акваланг и был одет в защитный костюм, предохраняющий его от действия ультрафиолетовых лучей Солнца. В формирующихся озерах и водоемах вода была мутной, по пресной, а не соленой; она не успела засолиться, так как еще не произошло заметного выветривания минералов, а ее поверхность была покрыта слоем мелко-" го пепла.
Представляя себе химическую обстановку, рассмотрим теперь источники энергии, существовавшие на примитивной Земле. Солнце светило тогда так же, как и сейчас. Но в то время солнечпый свет проходил через атмосферу совершенно ипого состава. В наши дни атмосфера содержит кислород, запас которого постоянно пополняется фотосинтезирующими растениями. Сейчас в верхпих слоях атмосферы кислород сильно поглощает ультрафиолетовое излучение Солнца и образует озоновый слой, кото-
