Очарование физики - Глэшоу Ш.Л.
ISBN 5-93972-151-6
Скачать (прямая ссылка):
жизни на Земле восходят именно к этим первым камням. Однако при измерении образцов лунного грунта обнаружилось, что им 4,2 миллиарда лет, а возраст некоторых метеоритов установлен как 4,6 миллиарда лет. Поскольку считается, что вся Солнечная система образовалась одновременно за временной промежуток, приблизительно равный миллиону лет, значит, возраст Земли должен составлять порядка 4,6 миллиарда лет, плюс-минус сто миллионов лет или около того.
Интенсивный нагрев внутренней области Земли в результате радиоактивного распада привел к неустойчивости. Радиоактивное тепло, оказавшееся заточенным внутри Земли из-за ее низкой проводимости, привело к плавлению, к химическим преобразованиям и к возникновению огромных давлений. Все произошло так, словно в Земле развился критический вид прыща. Яды и давления изгонялись из недр Земли в виде папул, возникающих на ее поверхности: это была Эпоха Вулканов.
Вулканическая деятельность считается началом возникновения первичной атмосферы Земли. Эта атмосфера очень сильно отличалась от современной, так как она состояла из вулканических газов, в которых полностью отсутствовал кислород, столь важный для жизни. Ее составляющими были азот, углекислый газ, водород, водяной пар, аргон и немного сернистого газа, чтобы атмосфера более убедительно напоминала ад. Повсюду вулканы, непрерывные ливни и грозы и смертоносная атмосфера: не слишком обещающее начало. На самом деле, все было еще хуже. Поскольку отсутствовал кислород, не было и озонового слоя, а следовательно никакой защиты от разрушительных ультрафиолетовых солнечных лучей. Тогда Земля не была благоприятным местом ни для птиц, ни для жучков, ни для людей.
Из той вулканической атмосферы Земли сегодня остались только аргон и немного азота. Аргон является ключом к ранней атмосфере: на Солнце, да и во всем космосе, в изобилии присутствует не изотоп аргона, а изотоп, возникший при радиоактивном распаде естественно возникшего изотопа калия. Очевидно, что он был создан при вулканическом извержении газа из земной коры, а не мог там присутствовать с самого начала.
Появились облака водяного пара, подобно тому, как они образуются сегодня, и в течение миллионов лет лил дождь. Воды собирались в долинах вокруг вновь образовавшихся вулканов. Так на Земле возникли моря и горя. Тем временем, ультрафиолетовое излучение Солнца творило свои чудеса с атмосферой Земли, создавая простые основные газы, вроде метана и аммиака, ставшие предшественниками более комплексных органических соединений, которые, в свою очередь, предшествовали жизни. 100
Одиноки ли мы во Вселенной?
Следующий этап эволюции Земли можно экспериментально пронаблюдать в лаборатории. В 1953 году Гарольд Юри и Стэнли Миллер, работавшие в Чикагском университете, изготовили газовую смесь, напоминающую первоначальную атмосферу Земли, — смесь водорода, аммиака, метана и водяного пара. В полученном газе, кроме того, создавались электрические разряды, чтобы стимулировать эффекты ультрафиолетового излучения. Ученые наблюдали обильное образование аминокислот, органических химических соединений, которые являются универсальными составляющими белков, являющихся химическим строительным материалом для всех форм жизни. При экстраполяции от одной лаборатории до всей Земли в целом получается, что реакции Миллера-Юри создавали бы порядка тонны органического материала в секунду на поверхности первозданной Земли, причем весь этот материал накапливался бы и консервировался в океанах. Всего за 200 миллионов лет океан превратился бы в жидкий, но питательный бульон, содержащий эквивалент одного бульонного кубика сложного органического материала на один галлон жидкости.
Следующие этапы эволюции жизни далеко не ясны. В океане или в более защищенной среде мелких приливных бассейнов простые органические молекулы полимеризировали в более крупные и сложные структуры, а в конечном счете, — в самовоспроизводящиеся системы. Нам не известно, как именно это произошло. Мы знаем лишь, что к тому времени, когда Земле исполнилось 800 миллионов лет, океаны кишели примитивными формами жизни: водорослями и бактериями, не сильно отличавшимися от тех, что выжили сегодня. Самые старые камни, найденные на Земле, сохранили следы ранней жизни, которая существовала уже 3,8 миллиарда лет назад.
Метаболизм примитивной жизни зависел, как и сегодня, от готового источника энергии. Фотосинтез развивался как эффективный процесс использования солнечной энергии. Углекислый газ атмосферы превратился в ядовитый побочный продукт, наполнявший по-прежнему стерильную атмосферу: кислород. Сначала кислород вступал в реакцию с аммиаком и метаном, пока, около двух миллионов лет назад, атмосфера не очистилась от этих неприятных газов. Они отлично послужили своей цели, поэтому нужда в них отпала. Благодаря микробам, положившим начало всему живому, Земля медленно и планомерно готовилась к своим возможным жильцам.
Сначала темп эволюции живых существ был очень медленным. Размножение происходило чрезвычайно просто, бесполым образом: обычным делением клеток. При делении количество клеток увеличивается. Случайные мутации, вызванные космическими лучами или химическими ошибками, привели к новым видам, но такие случайности были редкими 101 Одиноки ли мы во Вселенной?
