Биохимическое предопределение - Кеньон Д.
Скачать (прямая ссылка):
Хе и Кг (все они значительно тяжелее Н2) — в современной атмосфере
значительно ниже их средних космических обилий [28]. Далее,
термодинамические обоснования метан-аммиачной гипотезы опираются в
основном на предположение о наличии значительного количества остаточного
Н2в первобытной атмосфере (парциальное давление не менее 10-3 атм).
Однако Руби утверждает, что даже еслипланетезимальная гипотеза верна
(чего он в действительности не признает), то остаточный Н2 должен был
очень быстро рассеяться в межпланетное пространство [9]. Он подсчитал,
что фактически весь Н2 должен был изчез-нуть из атмосферы в течение 300
ООО лет, если принять, что температура верхних слоев атмосферы равна 1500
К. Проблему потери водорода рассматривал также Куйпер [37]; по Куйнеру,
время исчезновения водорода несколько выше и составляет 108 лет. Так или
иначе, в обоих случаях принимается, что СН4 и NH3 могли находиться в
больших количествах в первобытной атмосфере только в течение очень
непродолжительного периода, на самых началь-
ВОССОЗДАНИЕ УСЛОВИИ, СУЩЕСТВОВАВШИХ НА ДРЕВНЕЙ ЗЕМЛЕ 127
йых стадиях истории Земли, причем это справедливо только при условии
правильности такого предположения о способе возникновения Земли, которое
невозможно проверить.
Для полноты картины здесь уместно привести некоторые дополнительные
сведения. Как отмечает Руби, в настоящее время отсутствуют данные о
наличии каких-либо естественных источников ювенильного1 метана или
аммиака [9]. Даже газы, сорби-. рованные в метеоритах, содержат С02 и N2,
а не СН4 и NH3, хотя минералы, входящие в состав метеоритов, находятся в
значительно более восстановленном состоянии, чем породы современной
земной коры. Интересно также отметить, что прямые измерения подтвердили
присутствие больших количеств С02 на Венере2 — планете земного типа.
Итак, доказательства и аргументы, рассмотренные в этом разделе,
свидетельствуют о совершенно ином составе примитивной атмосферы (по
крайней мере ее главных газообразных компонентов, содержащих углерод и
азот), чем это постулировалось в предыдущем разделе.
Обе точки зрения основаны на разных доказательствах, но они согласуются
по крайней мере в одном важном пункте: и та и другая постулируют, что
первобытная атмосфера Земли содержала, самое большее, следы молекулярного
кислорода. Вопрос о том, в какой степени упоминавшаяся выше гипотеза о
существовании в ранний период истории Земли доядерной стадии может
способствовать разрешению некоторых конфликтных пунктов, возникающих при
сопоставлении этих двух точек зрения, обсуждается ниже.
Объединение двух гипотез
Руби в своих расчетах термодинамического равновесия для первобытной
атмосферы не учитывает возможности того, что древние магматические газы
находились в равновесии с расплавом, содержащим избыток твердого железа.
Холленд [21] приводит доводы в пользу того, что сегрегация элементарного
железа с образованием расплавленного ядра могла происходить на протяжении
значительного промежутка времени ранней истории Земли. Он предполагает,
что этот процесс мог продолжаться в течение 0,5 млрд. лет.
Мы уже обсуждали, какую роль это предположение может сыграть при расчетах
равновесного парциального давления 02 (10-12>5 атм при 1200 °С) в древних
вулканических эксгаляциях.
1 «Ювенильного» в том смысле, что ранее эти вещества никогда не присут
ствовали на поверхности Земли.
2 Эти измерения были выполнены советскими автоматическими станция-
ми «Венера» 4, 5, 6 и 7.— Прим. ред.
128
ГЛАВА III
Теперь обратимся к вопросу о соответствующих равновесных давлениях других
простых газов. Рассмотрим следующие две реакции:
Н2 + 4- О, Н2°, (5)
СО + 4~ °2 * С02? (6)
На основании термодинамических данных для этих реакций (парциальное
давление кислорода принято равным 10'12>5 атм,
а температура 1200 °С). Холленд приходит к выводу, что коли-
чество Н2 в два раза превышало количество воды, а количество СО в 5 раз
превышало количество С02 [21]. Такой же анализ соответствующей реакции с
участием метана [уравнение (1)] заставляет, однако, прийти к выводу, что
СН4 был, вероятно, всего лишь минорным компонентом магматических газов.
Вспомним, что Юри вывел свое заключение, согласно которому СН4 был
основным газообразным компонентом первобытной атмосферы, исходя из той же
самой равновесной реакции [уравнение (1)]. Все дело здесь в температурной
зависимости константы равновесия. Юри производил свои расчеты для
атмосферы в целом, принимая температуру равной 25 °С; при этой
температуре /СраВи Ю20. Холленд же рассматривал только парциальное
давление метана, находящегося в локальном контакте с магмой при очень
высокой температуре. Температура, принятая им для расплавов, равна 1200
СС; при этой температуре константа равновесия для интересующей нас
реакции метана составляет 10'3>15 [21].
До сих пор мы исключали из рассмотрения вопрос о возможных молекулярных
формах, в которых мог находиться в первобытной атмосфере такой важный в
