Происхождение жизни - Руттен М.
Скачать (прямая ссылка):
С этой проблемой мы уже встречались. Итак, для того чтобы жизнь могла возникнуть, одного только синтеза «органических» молекул было недостаточно. Не менее важны процессы концентрирования, необходимые для дальнейшего развития последовательных стадий биопоэза, и процессы, обеспечивающие сохранение продуктов этих стадий. Пойдет ли развитие от простейших «органических» соединений к жизни, зависит в конечном счете от динамики всех процессов, участвующих в разных стадиях биопоэза, от равновесия между синтезом и распадом. Время полураспада (здесь мы заимствуем термин ядерной физики, мы встречались с ним в гл. III, разд. 7) продуктов последовательных стадий биопоэза — важнейший, до сих пор мало известный фактор.
2. ОРОГЕНИЧЕСКИЙ ЦИКЛ
Обратимся теперь к концепции орогенического цикла. Эта концепция оказалась плодотворной для развития наших представлений о геологической истории Земли. Я уже кратко коснулся ее
в гл. II (разд. 7 и 8), приводя пример процесса, скорость которого изменяется на протяжении геологической истории. Орогенический цикл — главный элемент «пульса Земли» [9]. Его можно разделить на три основные фазы. Первая характеризуется общим спокойным состоянием земной коры и может охватывать различные, но сравнительно большие промежутки времени, не менее 100 млн. лет (но обычно более, до 500 млн. лет). За ней следует сравнительно короткий (продолжительностью порядка 50 млн. лет) период интенсивных движений коры. Цикл заканчивается фазой перехода к спокойному периоду следующего цикла; этот переход занимает несколько десятков миллионов лет.
Первый период называется геосинклиналънъш, второй — оро-генным, а третий — посторогенным. Сейчас мы живем в посторо-генный период последнего, так называемого альпийского орогени-ческого цикла.
Уже в самых древних из известных пород коры мы находим следы сменявших друг друга орогенических циклов (фиг. 44, 99),
и, исследуя происхождение жизни, с ними нельзя не считаться. Тут на первый план выступают две особенности орогенического цикла. Они взаимосвязаны, но лучше рассмотрим их по отдельности. Обе эти особенности обусловлены различиями в скорости движений коры в геосинклинальный, с одной стороны, и в ороген-ный в посторогенный периоды — с другой.
В геосинклинальный период движения коры, в том числе региональные поднятия ее, более ограниченны, чем в две другие фазы цикла. Поэтому выветривание и эрозия в геосинклинальные периоды ослаблены по сравнению с двумя другими периодами. А поскольку выветривание в значительной мере основано на окислении, во время образования геосинклиналей уменьшается связывание атмосферного кислорода горными породами. Мы еще вернемся к этому в гл. XV (разд. 11 и 12).
С другой стороны, в орогенный и посторогенный периоды усиливаются не только движения коры, но и вулканическая активность. Основной компонент вулканических газов — двуокись углерода, поэтому в периоды активного орогенеза атмосферный запас СОг увеличивается. Возрастает и содержание СОг в морской воде (атмосферные газы растворяются в гидросфере). Повышение содержания СОг в море следует за увеличением его концентрации в атмосфере с некоторым запаздыванием, но запаздывание это невелико (порядка 103 лет), и им можно пренебречь.
Другое важное следствие циклической активности земной коры — крайняя сглаженность рельефа материков в геосинклинальные периоды, когда движения коры замедленны. Моря, окружающие материки и временно их затопившие, в это время неглубоки (с океанами дело обстоит иначе); рельеф тех частей материков, которые не покрыты морем, равнинный.
Это объясняется тем, что в геосинклинальный период выветривание и осадконакопление протекают быстрее, чем вертикальные перемещения коры. Поднимающаяся часть материка просто не успевает вырасти в горную цепь или хотя бы возвышенность — эрозия стачивает ее быстрее, чем она растет. Таким образом, в геосинклинальный период даже поднимающаяся часть коры остается равнинной. С другой стороны, в медленно опускающихся частях идет быстрое накопление осадков; осадки заполняют впадину быстрее, чем опускается ее дно, поэтому моря остаются мелководными.
Правда, в каждый геосинклинальный период существуют пояса шириной в несколько сотен километров, которые опускаются немного быстрее. Осадки накапливаются там со скоростью до 10 км за 100 млн. лет. Но даже в этих поясах, называемых геосинклиналями, опускание обычно уравновешивается осадкона-коплением, так что моря все же остаются мелкими.
3. ДАТИРОВАНИЕ ОРОГЕННЫХ ПЕРИОДОВ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫХ ОРОГЕНИЧЕСКИХ ЦИКЛОВ
В орогенные периоды каждого орогенического цикла перемещения коры усиливаются, на поверхность Земли выносятся большие массы горных пород, постепенно окисляющихся затем атмосферным кислородом. Нам необходимо знать, когда же имели место эти активные периоды. Важно выяснить, когда в истории Земли продуцирование кислорода ранней жизнью более всего отставало от окисления горных пород. Другими словами, в какие периоды производство кислорода было наиболее эффективным. Как мы увидим, датирование орогенных периодов методами, позволяющими определять их относительный возраст, дает лишь приблизительные, недостаточно надежные цифры. Методы определения абсолютного возраста позволяют непосредственно подойти к датированию орогенных периодов.
