Биохимическое предопределение - Кеньон Д.
Скачать (прямая ссылка):
ионосфере. Однако поглощение излучения с длиной волны от 2000 до 2900 А
по-прежнему остается необъясненным.
Ключ к решению проблемы дает исследование спектра поглощения малой
составляющей атмосферы — озона (03). Анализ спектра, приведенного на фиг
25, показывает, что озон поглощает ультрафиолетовое излучение с той
именно длиной волны, о которой мы все время ведем речь [151.
Действительно, оказалось, что в нижних частях стратосферы имеется
диффузный слой озона, наличие которого полностью объясняет поглощение
солнечного излучения с длиной волны менее 3400 А. Общее количество 03 в
этой «озоносфере», установленное с помощью ракетных спектрографов,
эквивалентно примерно 2 мм рт. ст. [12]. Как предполагают, озоновый экран
образуется за счет молекулярного кислорода, присутствующего в верхних
слоях стратосферы и в ионосфере, в результате его фотохимического
превращения под действием
ВОССОЗДАНИЕ УСЛОВИИ, СУЩЕСТВОВАВШИХ НА ДРЕВНЕЙ ЗЕМЛЕ 1Ц
коротковолнового солнечного ультрафиолетового излучения согласно
следующей схеме:
о2 + ftv (я < 1бооА) —»о. + о. ,
О* + 02 + М > Од 4- М9
где М — любой третий компонент [4].
Если главным источником молекулярного кислорода в современной атмосфере
служит биосфера, то вполне возможно, что до появления на Земле биосферы в
атмосфере находилось лишь очень небольшое количество молекулярного
кислорода. Это в свою очередь означает, что озоновый экран, существующий
в современной атмосфере, в добиологический период отсутствовал и
значительная доля коротковолнового ультрафиолетового излучения Солнца
проникала в атмосферу на большую глубину. Какая-то часть излучения с
длинами воли менее 2000 А могла достигать поверхности Земли. Таким
образом, в примитивной атмосфере существовал богатый источник свободной
энергии для осуществления фотохимических реакций.
Эти представления, конечно, придется пересмотреть, если окажется, что
существовали другие источники молекулярного кислорода (помимо биосферы).
Было, например, высказано предположение, что на протяжении геологического
времени в верхних слоях атмосферы под действием ультрафиолетового
излучения происходил фотолиз паров воды, что приводило к образованию 02 и
Н2116]. Следствия, вытекающие из этой возможности, будут рассмотрены
позднее. Здесь достаточно сказать, что если озоновый экран появился на
очень ранних стадиях истории Земли, до завершения первых этапов
химической эволюции, то в примитивной атмосфере отсутствовал главный
источник свободной энергии. В то же время многие простые многоклеточные
формы, вероятно, не могли бы развиваться по схеме дарвиновской эволюции в
отсутствие озонового экрана, так как именно он предохраняет эти организмы
от летального действия коротковолнового ультрафиолетового излучения
Солнца.
Другими возможными источниками свободной энергии для химических реакций в
современной атмосфере служат грозы, космические лучи и а- и (З-частицы
высокой энергии, а также у-лучи, испускаемые естественными радиоактивными
элементами, такими, как 40К и 238U, содержащимися в земных породах.
Однако по сравнению с общим количеством энергии ультрафиолетового
солнечного излучения, падающего на верхние слои земной атмосферы,
энергия, поставляемая этими источниками, весьма незначительна. Было
установлено, например, что энергия разрядов молний и коронных разрядов на
остроконечных предметах составляет примерно 4 кал/см2 в год, тогда как
общая энергия ультрафиолетово-
112 ГЛАВА III
A
го излучения с длиной волны менее 2500 А, попадающего в верхние слои
атмосферы, составляет 570 кал/см2 в год [17] (табл. 6).
Таблица 6
Источники свободной энергии на Земле в настоящее время [17]
Источник энергии Энергия, кал/см2 п год
Солнечное излучение (в целом) 260 000
Ультрафиолетовое излучение
Ж2500 А 570
Я< 2000 А 85
Ж1500 А 3,5
Электрические разряды 4
Космические лучи 0,0015
Радиоактивность 0,8
(на глубине до 1,0 км)
Вулканы 0,13
Если упомянутые источники энергии в настоящее время и способствуют (в
очень ограниченной степени) протеканию некоторых химических реакций между
атмосферными газами, то возникновение сколько-нибудь значительных
количеств даже самых простых биологических соединений на Земле в
результате таких реакций весьма маловероятно. Основная причина
заключается в том, что средняя степень окисления углерода в биологических
соединениях значительно ниже, чем это характерно для главного
углеродсодержащего газообразного компонента атмосферы — С02. Для того
чтобы из С02 и Н20 мог синтезироваться продукт, в котором углерод имел бы
более низкую степень окисления, чем в исходном реагенте, система должна
поглотить большое количество свободной энергии. Однако естественные
источники свободной энергии, описанные в этом разделе, в основном
способствуют протеканию химических реакций, происходящих с разрывом
связей в реагирующих молекулах. Какие новые соединения появятся в
результате этих процессов, зависит от того, каким образом рекомбинируют
