Происхождение жизни - Опарин Александр Иванович - Страница 8

В состав формировавшихся в районе будущей Земли планетозималий в основном вошли все нелетучие вещества первичного пылевого облака. Но эта часть облака теряла значительное количество газов и летучих веществ, рассеивающихся в мировое пространство. В частности, таким образом из более нагретых районов облака улетучилась не только значительная часть водорода и гелия, но даже и кремния. Это же можно сказать и о первичном метане, который в основном был потерян формирующейся Землей и сконцентрировался в более холодных, отдаленных от Солнца районах, где мы его и обнаруживаем сейчас в составе атмосферы больших планет.

Таким образом, наша планета формировалась в основном из планетозималий, представлявших собою тела, подобные современным каменным и железным метеоритам.

Сформировавшаяся в конечном итоге Земля обладала все же некоторой атмосферой, однако сильно отличавшейся от современной. В ней не было ни кислорода, ни азота, т. е. не было тех газов, которые окружают нас сейчас. Вместо этого в ней содержались небольшие остатки первичного водорода и метана, пары воды, аммиак и сероводород. Водород и гелий беспрерывно улетали с поверхности уже сформировавшейся Земли в межпланетное пространство. Остальные газы при царивших тогда сравнительно низкой температуре и уже значительной силе тяжести почти полностью удерживались земным притяжением. В частности, удерживался в атмосфере первичной Земли и метан, но его количество было очень невелико, так как главная масса этого газа должна была, как мы видели выше, улететь в течение предшествующих эпох образования нашей планеты. Углерод сохранился в составе Земли главным образом или в самородном виде (в форме графита), или в виде соединения с металлами — карбидов металлов.

Впервые природные карбиды в форме минерала когенита были обнаружены в метеоритах, но затем эти вещества были найдены и в современной земной коре, в особенности в ее наиболее глубоких слоях. Существует предположение, что и основное ядро нашей планеты включает в себя значительное количество карбидов. В некоторых случаях когениты обнаружены и на земной поверхности, как это, например, имело место на берегу Гренландского острова Диско, близ местечка Овифак.

 Карбиды, вошедшие при формировании нашей планеты в состав земной коры, должны были здесь встретиться с сильно оводненными горными породами. Дело в том, что главная масса воды сохранилась в составе первичной Земли не в свободном виде, а связанной с силикатами и другими породами (в виде так называемых гидратов).

«Железо Овифака» на берегу острова Диско

 Таким образом, первоначально на поверхности планеты находилась лишь небольшая часть (может быть, всего 10%) свободной воды современных морей и океанов. Только при последующем формировании земной коры вода гидратов вышла в сво бодном виде на земную поверхность, а до этого она была связана в толще коры и, конечно, легко могла взаимодействовать с находившимися здесь карбидами металлов.

Д. И. Менделеев

Великий русский химик Д. И. Менделеев в свое время показал, что при такого рода взаимодействии образуются метан и другие углеводороды. При этом их основная масса должна была выделяться из земной коры и переходить в первичную атмосферу нашей планеты. Таким образом, эта атмосфера постепенно обогащалась все вновь и вновь возникающими простейшими органическими веществами — углеводородами, которые теперь уже удерживались земным притяжением и не улетали в межпланетное пространство,

Такого рода путь абиогенного образования углеводородов в процессе формирования Земли и на первых стадиях ее существования, еще задолго до возникновения жизни, подтверждается и современными геологическими находками. Оказывается, что абиогенное образование углеводородов осуществляется, хотя и в сравнительно малых масштабах, даже сейчас, в современную нам эпоху. В частности, в ряде мест земного шара при глубоком бурении в трещинах кристаллических горных пород (где отсутствуют какие-либо признаки жизни) можно обнаружить углеводороды в форме газов или небольших жидких примазок. В противоположность тем скоплениям нефти, которая добывается сейчас из осадочных месторождений, где она возникла в результате распада погребенных здесь когда-то остатков организмов, глубинные углеводороды явно имеют абиогенное происхождение.

Следовательно, даже сейчас, в современную нам эпоху, в земной коре происходят процессы абиогенного образования углеводородов, хотя и в очень ограниченном масштабе. На первых стадиях существования Земли (до возникновения на ней жизни) они совершались в гораздо больших размерах и подобно тому, как это имеет место на других небесных телах, служили единственным источником для образования углеводородов и их простейших производных.

После возникновения жизни создались, новые, гораздо более совершенные способы синтеза органических веществ, в частности возник процесс фотосинтеза, при котором углерод углекислоты превращается в органические вещества путем использования неисчерпаемых источников солнечного света. В результате этого громадное количество углерода на земной поверхности было вовлечено в биологический процесс и старый, менее совершенный способ абиогенного образования углеводородов потерял свое былое значение, отошел на задний план, вследствие чего его не так легко обнаружить в современных природных условиях. Однако не может быть никакого сомнения в том, что на первых этапах развития нашей планеты он послужил основанием для образования того органического материала, из которого в процессе дальнейшего развития материи возникли первичные живые существа.

ГЛАВА ТРЕТЬЯ

ПРЕВРАЩЕНИЕ ПЕРВИЧНЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ В СЛОЖНЫЕ ОРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ. ВОЗНИКНОВЕНИЕ ПЕРВИЧНЫХ БЕЛКОВОПОДОБНЫХ ВЕЩЕСТВ

1_| а основании ряда современных научных дан- 1 * ных возраст Земли как планеты определяется примерно в пять или пять с половиной миллиардов лет. Время же существования на ней жизни исчисляется периодом в полтора или два. миллиарда лет. Следовательно, в течение наибольшего периода своего существования наша планета была безжизненной. В этот промежуток времени, который отделял образование Земли от момента появления на ней жизни, на нашей планете совершались многочисленные и разнообразные химические превращения, в частности и превращения углеводородов. Первичные углеводороды появились на земной поверхности с самого начала ее образования. Но они являлись только исходными соединениями, начальным звеном длинной цепи тех превращений, которые совершались на еще безжизненной Земле и которые привели к возникновению в ее атмосфере и в водах первичного океана большого числа разнообразных, иной раз весьма сложных веществ, подобных тем, которые сейчас входят в состав тел животных и растений. Эти превращения и составили собою второй этап развития материи на пути к возникновению жизни.

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.