Происхождение жизни - Руттен М.
Скачать (прямая ссылка):
Длина волны, им
Фиг. 88. Толщина слоя воды, необходимого для поглощения солнечного ультрафиолета разной длины волны до уровня 1 эрг/(см2-с) при ширине полосы
5 нм [1].
Количество воды выражено в сантиметрах длины пути при нормальных условиях
(х) (см. стр. 329).
Водяные пары никогда не могли играть главной роли в экранировании солнечного ультрафиолета с длиной волны более 200 нм.
Примерно то же можно сказать и о двуокиси углерода. График, приведенный на фиг. 89, показывает, что при современном содержании СОг в атмосфере этот газ задерживает только излучение с длиной волны менее 190 нм. При содержании в 30 раз выше совре-
менного двуокись углерода задерживала бы волны длиной до 205 нм. Однако крайне маловероятно, чтобы в земной атмосфере когда-либо имелось столько двуокиси углерода. В противоположность кислороду основной запас двуокиси углерода содержится не
Алина волны ,нм
Фиг. 89. Толщина слоя СОг, необходимого для поглощения солнечного ультрафиолета до уровня 1 эрг/(см2-с) при ширине полосы 5 нм (ср. фиг. 88) [1].
в атмосфере, а в океанских водах. Океан поэтому представляет собой прекрасный «буфер», регулирующий содержание СОг в атмосфере. Процесс осаждения карбонатов служит «мусорщиком», удаляя из атмосферы лишнюю двуокись углерода.
Как уже говорилось, с кислородом и озоном дело обстоит совершенно иначе. Мы уже несколько раз подчеркивали важную роль такого фактора, как увеличение содержания кислорода в атмосфере для защиты от солнечного ультрафиолета, но мы ограничивались общим, чисто качественным подходом. Из работ Берк-нера и Маршалла [1, 2], содержащих солидный фактический ма-
териал, мы можем извлечь и численные данные, позволяющие перевести наши умозаключения на количественную основу. Это настолько важно, что я считаю необходимым поговорить подробнее о физике явлений поглощения света в атмосфере.
Длина волны, нм
Фиг. 90. Толщина слоя Ог, необходимого для поглощения солнечного ультрафиолета до уровня 1 эрг/(см2-с) при ширине полосы 5 нм [1].
График, приведенный на фиг. 90, показывает, что, не считая системы полос Шумана — Рунге вблизи 180 и 190 нм, обусловленной атомным резонансом, рост содержания кислорода в атмосфере сопровождается монотонным увеличением поглощения жесткого ультрафиолета. Этот эффект при современном содержании кислорода в атмосфере распространяется на область до 250 нм, а далее главную роль в поглощении начинает играть озон. Итак, кислород сильно влияет на состав солнечного излучения, которое доходит до поверхности Земли.
Действие озона дополняет действие кислорода (фиг. 91). Различие в кривых их коэффициентов поглощения отражает радикальное различие в кривых толщины слоя этих газов, необходимой для ослабления до порогового значения.
Напомним, что содержание озона прямо зависит от содержания кислорода. Таким образом, атмосфера, бедная кислородом, не мо-
жет быть насыщена озоном. Хотя константы, определяющие образование озона, известны пока не слишком хорошо, можно оценить количество озона, которое будет присутствовать в атмосфере при разных уровнях содержания кислорода.
Длина волны, им
Длина волны, нм
Фиг. 91. Толщина слоя Оз, необходимого для поглощения солнечного ультрафиолета до уровня 1 эрг/(см2-с) при ширине полосы 5 нм [1].
Сравнивая фиг. 91 с табл. 22, мы замечаем, что уже при содержании кислорода, равном 0,1 его содержания в современной атмосфере, уровень озона, видимо, был лишь ненамного ниже того, что мы наблюдаем сейчас. Поскольку озон даже при таком низком содержании кислорода экранирует ультрафиолет с длиной волны около 250 нм, кислород и озон вместе эффективно поглощали все жесткое ультрафиолетовое излучение уже в те времена, когда содержание кислорода в атмосфере составляло 0,1 его содержания в современной атмосфере (см. также фиг. 94).
Таблица 22
Оценки длины пути в 03 при различном содержании 02
Содержание 02 в до Приближенная высо Среднее содержание Приближенная длина
лях современного со та однородной атмо 0, в столбе атмосфе пути в 03 при нор
держания (PAL) при сферы из 02, 10“ см ры (при нормальных мальных условиях,см
нормальных условиях условиях), 10-8 %
10,0 65 7 0,5
1,0 47 7 0,33
0,1 28 7 0,2
0,01 12 4 0,05
0,005 12 1,6 0,02
0,001 12 0,4 0,005
6. АВТОМАТИЧЕСКИЙ МЕХАНИЗМ, ОГРАНИЧИВАЮЩИЙ СОДЕРЖАНИЕ В АТМОСФЕРЕ КИСЛОРОДА, ОБРАЗУЮЩЕГОСЯ
В РЕЗУЛЬТАТЕ НЕОРГАНИЧЕСКОЙ ФОТОДИССОЦИАЦИИ ВОДЫ,
НА УРОВНЕ 0,001 ЕГО СОВРЕМЕННОГО СОДЕРЖАНИЯ
Теперь мы можем решить самый существенный вопрос истории атмосферы. Вот он: не мог ли весь свободный кислород нашей атмосферы возникнуть в результате неорганического процесса — фотодиссоциации паров воды при облучении их ультрафиолетом Солнца? Раньше происхождение свободного кислорода именно так и объясняли, и теория допускала такое объяснение. На Земле с тех пор, как она охладилась, всегда, по-видимому, было много воды, а ведь, как известно, водяные пары под действием жесткого ультрафиолета диссоциируют.
