Биохимическое предопределение - Кеньон Д.
Скачать (прямая ссылка):
углеродсодержащих газов. Юри рассматривает следующую равновесную реакцию
с участием двуокиси углерода [17]:
СО, + 4Н2 —f СН4 + 2Н20 (пары). (1)
Константа равновесия этой реакции при 25 °С равна примерно 1020 [17]. Юри
доказывает, что состояние равновесия могло достигаться в верхних слоях
атмосферы, т. е. там, где поток коротковолновых ультрафиолетовых лучей
был весьма интенсивен, а в нижних слоях атмосферы под влиянием такого
равновесия могло регулироваться стационарное парциальное давление С02 и
СН4. Юри предполагает, что давление углекислого газа на уровне моря,
которое, конечно, должно было быть значительно выше, чем в верхних слоях
атмосферы, поддерживалось тем не менее на очень
ВОССОЗДАНИЕ УСЛОВИЙ, СУЩЕСТВОВАВШИХ ПА ДРЕВНЕЙ ЗЕМЛЕ 121
низком уровне благодаря следующей реакции [17, 281: CaSi03 + CO., <—*
CaC03 + Si02.
(2)
При равновесии давление С02 составляет КГ8 атм [171, а это значительно
ниже, чем давление СО,, в современной атмосфере, которое равно 3,3-10"4
атм [11. Принимая давление С02 на уровне моря, существующее в настоящее
время, за верхний предел давления С02, когда-либо имевшего место в
примитивной атмосфере, Юри приходит к выводу, что основным компонентом
примитивной атмосферы был СН4 и что его парциальное давление на несколько
порядков превышало парциальное давление С02. Как отметил Саган [16],
присутствие следов СН4 в современной атмосфере всецело обусловлено
деятельностью кишечника жвачных животных и активностью некоторых
почвенных бактерий. Однако вполне возможно, что простые углеводороды
могли поступать в примитивную атмосферу в результате взаимодействия
карбидов металлов с перегретым паром в процессе дифференциации мантии,
приведшей к образованию земной коры [31]. Подобные процессы происходят и
в настоящее время; показано, например, что газообразные и жидкие
углеводороды, образующиеся в недрах Кольского полуострова, имеют, по-
видимому, небиологическое происхождение [32].
Задаваясь вопросом о преобладающей молекулярной форме, в которой мог
находиться азот в первобытной атмосфере, мы вновь обнаруживаем, что наши
доводы в большой степени зависят от того, достигалось ли
термодинамическое равновесие или оно отсутствовало. Юри утверждает [17],
что основным фактором, контролировавшим относительное содержание
молекулярного азота и аммиака в примитивной атмосфере и океанах, служила,
вероятно, следующая реакция, протекавшая в водной фазе:
Константа равновесия этой реакции при 25 °С в 8-1013 раз превышает
концентрацию ионов водорода при условии, что pH меньше 9. Принимая
значение pH равным 8 (среднее значение pH в современных океанах
составляет 8,1 [33], см. разд. 5 настоящей главы), а парциальное давление
водорода па поверхности океанов равным 1,5-10“® агм (значение, которое
было принято выше при расчете содержания метана), Юри приходит к выводу,
что большая часть азота находилась в первобытных океанах в виде иона
аммония.
Если прямые геологические данные о наличии СН4 в первобытной атмосфере
фактически отсутствуют, то в еще большей степени это справедливо для
аммиака и ионов аммония в первобытных океанах. Хлорид аммония был
обнаружен среди летучих,
nhJ.
(3)
122
ГЛАВА III
выделяемых некоторыми вулканами, но лишь в очень небольших количествах по
сравнению с молекулярным азотом (N2) [91.
Имеются и другого рода данные, говорящие о возможном присутствии в
примитивной земной атмосфере как СН4, так и NH3. Речь идет о данных
спектрального анализа атмосферы Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна, т. е.
планет-гигантов, а также о данных по составу комет. Оказалось, что в
атмосфере планет-гигантов метан и аммиак содержатся в качестве основных
компонентов (281. Данные спектрального анализа комет свидетельствуют о
том, что в этих телах встречаются такие молекулы и ионы, как СН, СН2, С2,
NH, NH2, СОо, N2 и CN [34]. Кажется вероятным, что многие из этих форм
могли возникнуть из СН4 и NH3 под влиянием коротковолнового
ультрафиолетового излучения Солнца и ионизирующего излучения.
Приводились доводы в пользу того, что в целом состав атмосфер плаиет-
гигантов не изменился сколько-нибудь существенно на протяжении истории
солнечной системы [341. Такое постоянство состава, по-видимому,
обусловлено двумя причинами, предотвращающими или уменьшающими диссипацию
Н2 в межпланетное пространство [351: 1) планеты-гиганты расположены на
очень ?больших расстояниях от Солнца и, следовательно, имеют гораздо
более низкую температуру, чем Земля и планеты земного типа (Марс, Венера
и Меркурий); 2) из-за огромных масс планет-гигантов скорость рассеивания
газов в межпланетное пространство гораздо меньше, чем в случае
значительно менее массивных планет земного типа. В этом смысле планеты-
гиганты и в меньшей ?степени кометы могут быть названы «ископаемыми»
солнечной системы: здесь сохранились восстановительные условия,
преобладавшие в космическом пылевом облаке, из которого, как
предполагают, образовалась солнечная система [34]. Можно прийти к
