Происхождение жизни - Руттен М.
Скачать (прямая ссылка):
1. РЕКОНСТРУКЦИЯ УСЛОВИЙ СРЕДЫ ПО ИСКОПАЕМЫМ ОСТАТКАМ И ПО ГЕОЛОГИЧЕСКИМ ДАННЫМ
Теперь, после ознакомления с ископаемыми остатками ранних стадий развития жизни, мы расскажем о том, какие сведения о ранней жизни можно получить, изучая эти остатки и рассматривая различные данные геологии.
Ископаемые остатки докембрия — окаменелости и биогенные отложения — обычно могут лишь свидетельствовать о присутствии жизни на Земле во время их образования. Ископаемые остатки, относящиеся к более поздним эпохам, рассказывают нам гораздо больше: например, о том, где жил соответствующий организм — в море, в озере или на суше. По «молодым» ископаемым можно даже судить о том, тепло или холодно, сыро или сухо было в том месте, где они подверглись захоронению. Но узнавать все это по остаткам раннеа жизни мы пока не умеем. Организмы той эпохи были настолько примитивны, что могли, видимо, существовать в любой среде. Даже когда мы обнаруживаем молекулярные ископаемые, указывающие на возможность органического фотосинтеза, мы не можем сделать заключение о присутствии в среде свободного кислорода, поскольку у нас нет данных о кислородном балансе, а соотношении выделения и поглощения кислорода.
Недвусмысленным биологическим индикатором уровня кислорода в атмосфере может служить лишь существование наземной флоры или фауны. Из гл. XV мы узнаем, что наземные растения и животные, по-виднмому, не могли жить в атмосфере с содержанием кислорода менее 0,1 его содержания в современной атмосфере, так как при меньшей концентрации кислорода убийственные ультрафиолетовые лучи беспрепятственно достигали поверхности Земли. Однако, как мы увидим в гл. XVI, содержание кислорода в атмосфере достигло этого порога, по всей вероятности, только в силуре, так что биологический индикатор бесполезен для восстановления ранней истории жизни.
Данные о составе древней атмосферы можно получить, изучая породы, формировавшиеся в контакте с этой атмосферой. Пока такой способ позволяет нам получить лишь самый общий ответ, сообщая, была ли атмосфера в тот или иной период кислородной или нет. Важнейшие из таких пород — осадки, образовавшиеся в процессах вывегривания, переноса и отложения. Эти процессы,
идущие на поверхности Земли, называются экзогенными в противоположность эндогенным процессам, протекающим внутри коры.
В этой главе речь пойдет о том, какие данные можно получить, изучая горные породы, относящиеся к интересующей нас эпохе. Но сначала кратко рассмотрим различия между эндогенными и экзогенными процессами, а также ознакомимся с процессом выветривания.
2. ЭКЗОГЕННЫЕ И ЭНДОГЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ
Процессы, идущие на поверхности суши (т. е. на поверхности так называемой литосферы), в воде (т. е. в гидросфере) и в воздухе (атмосфере), геологи называют экзогенными процессами. Они затрагивают лишь земную поверхность. Все они в какой-то мере связаны с атмосферой — одни прямо, другие косвенно. Процессы, протекающие внутри коры, называются эндогенными. Типичные примеры эндогенных процессов — горообразование, метаморфизм глубинных пород и образование гранитов. Типичные экзогенные процессы — выветривание, почвообразование, эрозия, перенос ветром или водой, осадкообразование.
Нас интересуют только породы, формировавшиеся в контакте с атмосферой, т. е. продукты экзогенных процессов. Считается, что состав этих пород в какой-то мере отражает состав древней атмосферы.
3. ВЫВЕТРИВАНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД
В самом важном для нашей проблемы цикле экзогенных процессов (выветривание — эрозия — перенос — осадкообразование) выветривание не обязательно приурочено к началу цикла. В зависимости от того, как протекают отдельные стадии, например от скорости эрозии и переноса, а также от среды (низменность это или океан), в которой происходит осадкообразование, выветривание может идти и на поздних стадиях цикла. На этот процесс сильно влияет состав атмосферы, так как для того, чтобы шло выветривание, порода и ее минералы должны постоянно соприкасаться с атмосферой (для остальных процессов цикла допустим перерыв в таком контакте на больший или меньший срок).
Для того чтобы мы могли оценить эффект выветривания, следует кратко ознакомиться с современным составом пород земной коры. Самые распространенные в коре элементы — кремний (Si), алюминий (А1) и кислород (О). Из символов первых двух элементов составлен геологический термин для обозначения материковой коры — сиалъ.
Большинство минералов, образующих породы земной коры, .состоит из соединений этих трех элементов с добавками других
элементов. Кварц —это двуокись кремния (Si02). Большинство других минералов представляют собой силикаты, т. е. соединения Si, О и А1, в состав которых входят щелочноземельные металлы Са и Mg, щелочные металлы К и Na, основные металлы типа Fe, водород, галогены С1 и Вг, а также другие элементы. Силикаты, в состав которых кроме алюминия и кремния входят только щелочные металлы и кальций, образуют светлоокрашенные минералы, например полевые шпаты. В темноцветных минералах — биотите, авгите, роговой обманке и оливине — кроме алюминия и кремния содержатся магний, железо и другие металлы. Именно из кварца вместе с полевыми шпатами и темноцветными минералами и сложена в основном земная кора. Кроме того встречаются — главным образом в изверженных и метаморфических породах и в соответствующих рудных жилах — также рудные минералы. Они представляют собой сульфиды, например пирит (FeS2), и окислы металлов, например магнетит (FesO-i). Как правило, сульфиды образуются в низкотемпературных процессах, а окислы — при более высоких температурах.
