Происхождение жизни - Страница 12

Как указывалось в предыдущей главе, Земля сформировалась при сравнительно низких температурах, примерно таких, какие существуют и в настоящее время на нашей планете. Поэтому уже с самых ранних периодов своего существования Земля обладала твердой поверхностью, водной оболочкой (гидросферой) и газовой оболочкой (атмосферой).

Температура твердой оболочки Земли сильно зависела от происходившего в ней радиоактивного распада ряда элементов. В результате этого недра Земли разогревались, причем их температура в отдельных пунктах достигала 1000° С и более. При господствовавших здесь высоких давлениях происходило перемещение вещества — более тяжелые, богатые железом глыбы опускались, более легкие (силикатные) всплывали. В этих условиях осуществлялось формирование земной коры (литосферы), которая образовывалась путем выдавливания на поверхность планеты более легких расплавленных горных пород. Этот процесс протекал во все последующие геологические периоды существования Земли и не может считаться завершенным и по настоящее время.

С формированием литосферы тесно связано и образование гидросферы и первичной атмосферы Земли. В начальные периоды существования Земли на ее поверхности находился (как мы уже говорили) значительно меньший запас воды, чем в настоящее время. Постепенно этот запас увеличивался за счет разложения оводненных пород литосферы и освобождения связанной в ней воды.

Существенно отличался и химический состав вод первичных морей и океанов. Они были беднее растворимыми солями, чем современные водоемы. Лишь постепенно они обогащались неорганическими веществами, вымываемыми из горных пород в процессе круговорота воды в природе. Это имело существенное значение как подготовительный для возникновения жизни процесс.

Температура гидросферы, а также и атмосферы в основном определялась величиной солнечного излучения и была примерно близка к современной. Принципиально отличался от современного химический состав атмосферы. Современная атмосфера носит окислительный характер, она очень богата свободным, способным поддерживать дыхание и горение кислородом, но подавляющее количество этого газа образовалось и продолжает образовываться в процессе фотосинтеза, в результате жизнедеятельности зеленых растений. До возникновения жизни кислород мог находиться на Земле только в связанном состоянии — в виде воды, окисей (ржавчины) и т. д.

Но даже сейчас, когда запасы свободного кислорода в атмосфере непрерывно пополняются зелеными растениями, горные породы земной коры далеко не вполне насыщены кислородом. Это можно сказать только о самой поверхностной пленке земной коры, более же глубоко лежащие породы способны поглощать еще дополнительные количества кислорода. Это легко можно видеть на следующем примере. Извергнутые на земную поверхность более глубинные породы, как, например, лавы или базальты, обычно обладают черной, зеленой или серой окраской, что указывает на присутствие в них недоокисленного (закисного) железа. Напротив, возникшие на поверхности

Земли осадочные породы — глины, пески и т. п. — имеют красный или желтый цвет — в них железо полностью окислилось, они насыщены кислородом. Таким образом, при превращении глубинных изверженных пород в осадочные, которое постоянно происходит в природе непосредственно у нас на виду, совершается постепенное поглощение кислорода атмосферы горными породами земной коры. Только процесс фотосинтеза зелеными растениями обусловливает пополнение запаса этого необходимого для дыхания газа. Но если бы сейчас на Земле внезапно погибла вся растительность, то и свободный кислород атмосферы исчез бы через несколько тысячелетий, т. е. за очень короткий (в геологическом масштабе) срок, так как его поглотили бы ненасыщенные кислородом горные породы. Следовательно, до возникновения жизни свободный кислород отсутствовал в земной атмосфере и она носила не окислительный, а обратный, как химики говорят, восстановительный характер, т. е. содержала в себе водород и его соединения (аммиак, сероводород и т. д.).

Главная масса углеводородов, образовавшихся на Земле после того, когда она уже стала сложившейся планетой, возникла в процессе формирования литосферы, когда здесь при сравнительно высоких температуре и давлении происходило перемешивание железных и силикатных глыб, вследствие чего карбиды приходили во взаимодействие с оводненными породами и давали начало образованию метана, этана, ацетилена и других газообразных углеводородов. Часть этих углеводородов подвергалась тем или иным химическим изменениям уже в самой литосфере. Здесь происходило их окисление за счет кислорода воды, их взаимодействие с азотом и серой и их полимеризация (объединение нескольких углеводородных молекул между собой). Этим превращениям весьма способствовали происходившие в литосфере процессы радиоактивного распада тяжелых элементов земной коры.

Однако только некоторая, небольшая часть углеводородов и их производных задерживалась в литосфере и затем вымывалась отсюда водами гидросферы. Все летучие углеводороды более или менее быстро выделялись из земной коры в атмосферу, как это можно наблюдать и сейчас в отношении природных горючих газов. В атмосфере первичные углеводороды встретились с новыми условиями.

Это были прежде всего коротковолновые ультрафиолетовые лучи, которые пронизывали тогдашнюю земную атмосферу сверху донизу. Солнечный свет очень богат ультрафиолетовыми лучами, но их наиболее активная (в химическом отношении) часть не достигает сейчас земной поверхности. Мы защищены от этих лучей слоем газа озона, который находится в современной атмосфере на высоте 30 километров от земной поверхности. Озон почти полностью поглощает коротковолновые ультрафиолетовые лучи, служит для этого света как бы экраном. Но озон — это разновидность кислорода, он может образоваться только в окислительной атмосфере, и в первоначальной газовой оболочке Земли его не могло быть. Поэтому вся тогдашняя атмосфера Земли находилась под воздействием коротковолнового ультрафиолетового света.