Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Опарин А.И. -> "Происхождение предбиологических систем" -> 84

Происхождение предбиологических систем - Опарин А.И.

Опарин А.И. Происхождение предбиологических систем — М.: Мир, 1999. — 463 c.
Скачать (прямая ссылка): proishogdeniepredbiologicheskihsistem1999.djvu
Предыдущая << 1 .. 78 79 80 81 82 83 < 84 > 85 86 87 88 89 90 .. 182 >> Следующая

Если сравнить относительное распространение инертных газов и кремния на Земле и в космосе, то обнаружится, что на Земле инертных газов сравнительно очень мало, причем содержание газа тем меньше, чем ниже его массовое число. Именно этого следует ожидать в тех случаях, когда газовая смесь диссипирует из поля тяготения планеты при высоких температурах; при этом диссипация более легких элементов происходит быстрее. Отсюда следует, что первичная атмосфера Земли улетучилась в окружающее пространство, так что современная атмосфера — вторичного происхождения; однако недавно Жокипий [41 показал, что разделение инертных газов можно объяснить также как результат амбиполярной диффузии сквозь магнитное поле солнечной туманности (гипотетического облака газа и пыли, из которого, как полагают, образовались планеты). Легко ионизирующиеся атомы удерживаются магнитным полем, тогда как с трудом ионизирующиеся атомы проходят сквозь магнитные силовые линии и покидают солнечную систему. Если принять эту точку зрения, то разделение элементов произошло еще до образования Земли. Но независимо от объяснения явления суть его в том, что атмосфера Земли имеет вторичное происхождение, т. е. первоначальная атмосфера, окружавшая Землю (или протоземлю), исчезла и затем каким-то образом появилась другая атмосфера. Откуда произошла вторичная атмосфера? Абсолютно невероятно было бы предположить, что она принесена извне. Единственная возможность ее возникновения — это выделение газов из недр Земли.
Я уже говорил, что низкое содержание водорода и гелия на Земле по сравнению с их содержанием в космосе можно объяснить
тем, что эти газы могут легко улетучиваться путем испарения и относительно легко — путем амбиполярной диффузии. Тело большей массы, например планета Юпитер, имеющая экзосферу такой же температуры, как и Земля, совершенно не способно утратить водород за геологическое время. Если вторичная атмосфера Земли возникла путем выделения газов из недр, а недра образовались в среде с высокой восстановительной способностью, то вполне естественно предположить, что вначале вторичная атмосфера также носила восстановительный характер. Итак, мы переходим к вопросу о том, каким образом произошло превращение вторичной восстановительной атмосферы в современную окислительную. Нам известны два процесса, которые могли бы способствовать такому превращению. Один из них — фотосинтез растений, безусловно определяющий окислительные свойства атмосферы Земли в настоящее время. Скорость образования кислорода в процессе фотосинтеза в современных условиях составляет около 0,1 г/см2 в год. Поскольку на 1 см2 поверхности Земли приходится приблизительно 200 г молекулярного кислорода, то среднее время жизни одной молекулы немногим более 2000 лет — чрезвычайно короткий отрезок времени по сравнению с миллиардами лет, о которых идет речь.
Другой процесс, который, по-видимому, был более важным в раннюю эпоху истории Земли,—- это фотодиссоциация паров воды в верхних слоях атмосферы, происходящая под действием ультрафиолета. Образующийся при этом водород, как более легкий газ, улетучивался; более тяжелый кислород оставался и избирательно окислял различные восстановленные компоненты атмосферы и литосферы. На первых порах за счет процесса фотодиссоциации образовывалось какое-то, пусть небольшое, количество кислорода. Но какой из двух процессов — фотодиссоциация или фотосинтез — привел к возникновению на Земле окислительной атмосферы, нам пока не известно. Судя потому, что ни одна другая планета солнечной системы не содержит в своей атмосфере свободного кислорода, можно полагать, что именно фотосинтез растений является первоначальным источником атмосферного кислорода. Расчеты скорости диссоциации воды дали противоречивые результаты. Некоторые авторы считают, что в процессе фотодиссоциации образуется достаточно кислорода для окисления составляющих земной коры и появления кислорода в земной атмосфере; другие придерживаются противоположной точки зрения. Основное противоречие представлений, основанных на такого рода подсчетах, состоит в том, что скорость диффузии воды в верхние слои атмосферы и скорость улетучивания водорода вычисляют, исходя из структуры современной атмосферы, а не той, для которой ведутся подсчеты. Вот почему невозможно представить себе, в какую эпоху произошел переход от восстановительной атмосферы к окислительной.
Здесь, однако, можно вспомнить представления геологов об эволюции земной атмосферы. Холланд [31 рассматривает три стадии в истории вторичной атмосферы Земли. Длительность стадии 1, для которой характерна атмосфера с высокой восстановительной способностью, составляла, по-видимому, 5-10® лет (со времени образования Земли). Этой стадии свойственна весьма значительная вулканическая активность, а также миграция ионов железа во внутренние слои Земли. На стадии 2 атмосфера утратила выраженные восстановительные свойства, но не стала резко окислительной. В ней отсутствовали как свободный водород, так и свободный кислород. Переход от стадии 1 к стадии 2 сопровождался массовым превращением метана в двуокись углерода и аммиака — в молекулярный азот. На третьей стадии возникла наша современная окислительная атмосфера. Некоторые факты, касающиеся степени окис-ленности соединений урана из докембрийских осадочных пород, позволяют думать, что переход от стадии 2 к стадии 3 совершился менее чем 1,8* 109 лет назад. Вероятно, использованный метод более надежен, чем прежние, основанные на изучении степени окислен-ности железных руд или сравнительного распространения изотопов серы. Древнейший известный ископаемый организм, известковая водоросль, найденная в пределах Родезийского щита, имеет возраст около 2,7-109 лет.
Предыдущая << 1 .. 78 79 80 81 82 83 < 84 > 85 86 87 88 89 90 .. 182 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed