Происхождение жизни - Руттен М.
Скачать (прямая ссылка):
Возможны два объяснения наличия в атмосфере и гидросфере избытка летучих. Либо океанские воды и весь избыток летучих океана и атмосферы представляют собой наследие древнейшей горячей атмосферы, образовавшей после охлаждения гидросферу и атмосферу, либо все эти вещества выделились за геологическое время из недр Земли при обезгаживании. Данные геохимии говорят, что исходная горячая атмосфера с соответствующим составом была бы совершенно нестабильной. Кроме того, от тех времен со-
Таблица 20
Избыток летучих в современной атмосфере и гидросфере, а также в захороненных осадочных породах (102ог) [34]
Н20 16 600
Общий углерод в форме СО| 910
С1 300
N 42
S 22
н 10
В, Вг, Аг, F и т.д. 4
1 Данные по «общему углероду» --- сумма 248 «ллшних»
единиц С и 506 «лишних» единиц О.
хранились бы в осадочных породах минералы, отличные от тех, которые нам знакомы. Поэтому приходится отдать предпочтение второй гипотезе, тем более что она лучше согласуется с современными астрономическими представлениями (гл. V).
Для нашей проблемы важнее всего знать глобальные запасы Ог и СОг в сравнении с количеством углерода, связанного в осадочных породах. Если, как мы предполагаем, весь свободный кислород современной атмосферы имеет биологическое происхождение и возник в процессе фотосинтеза, то куда же делся углерод, фиксирующийся при этом? Конечно же, он перешел во вновь строящиеся при фотосинтезе растительные ткани, а после отмирания растений он мог отложиться в осадочных породах. Здесь из него могли возникать горючие ископаемые (каустобиолиты), например уголь и нефть. В основном они состоят из биогенного углерода.
Сравнивая данные по Земле в целом, мы видим, что сейчас в атмосфере и гидросфере, вместе взятых, содержится гораздо больше Ог, чем СО2. Общий запас свободного кислорода (он содержится главным образом в атмосфере) оценивается примерно в 60• 1018 моль, а запас СОг (находящийся в основном в гидросфере) составляет лишь около 3-1018 моль [38]. Чтобы мог возникнуть весь свободный кислород Земли, из недр за геологическое время должны были выделиться значительные количества СО2. Это вполне возможно: в вулканических газах очень много двуокиси углерода.
Запасы ископаемых каустобиолитов оцениваются в 248 • 1020 г С, или 20-1020 г-атомов С. По сравнению с запасом кислорода в атмосфере (60 -1010 моль) это очень много. Видимо, большая часть кислорода, связанная ранее с «избыточным» углеродом, пошла на окисление первичных породообразующих минералов земной коры.
Трудности, с которыми приходится сталкиваться при составлении более достоверного геохимического баланса, мы рассмотрим сейчас на примере круговорота серы.
5. КРУГОВОРОТ СЕРЫ
Круговорот серы может послужить примером более детально изученного геохимического баланса одного элемента. На фиг. 81 показано, что сера в больших количествах встречается и на поверхности Земли, и в земной коре как в окисленной (сульфаты), так и в восстановленной (сульфиды) форме. Геохимики смогли понять
/
aSfs
Море Реки Атмосфера
Ij3 X 10й 1Ш / 3,6x10®
а; о Л. 1 Окисленная
,§¦§¦ Восстановленная
Осадочные поройы,о основном сланцы
2,7 *10®
Метаморфическое и извер женные породы
7хю
15
СО
Метаморфизм
Фиг. 81. Геохимический цикл серы [20]. Массы указаны в метрических
тоннах.
Прерывистая линия делит схему на две части: выше линии — сера в основном в окисленном до сульфата состоянии; ниже — в виде сульфидов. Ломаная сплошная линия также делит схему на две части: слева от нее — сера несколько обогащена тяжелым изотопом (34S); справа и ниже — сера обогащена легким изотопом (32S).
круговорот серы благодаря тому факту, что сера имеет два стабильных изотопа — обычный 32S и более тяжелый 34S (около 4,2% количества первого изотопа). В природе нередко происходит фракционирование этих изотопов (абиогенным или биогенным путем) , поэтому удается проследить пути «легкой» и «тяжелой» серы.
В своей окисленной форме сера присутствует главным образом в морской воде и осаждается в виде гипса, образуя так называемые
эвапориты, или пласты соли. В тонкозернистых отложениях типа черных сланцев сульфаты восстановлены биогенным путем до сульфидов (главные восстановители — бактерии Desulphovibrio desulphuricans и другие, сходные с ними). Кроме того, в изверженных и метаморфических породах, а также в рудных жилах встречаются первичные сульфиды. Запасы серы в реках, пресноводных озерах и атмосфере незначительны по сравнению с содержанием ее в море и в горных породах.
