Файл: Титаев А.А. Эволюция органических соединений на Земле. От углерода до биополимеров.pdf

Указанием на родственные отношения Солнца и планет может служить идентичность количественного соотношения 48 металлов на Земле и на Солнце. Химический, а также изотопный составы Земли, Луны и метеоритов также носят черты большого сход­ ства (табл. 1) [16, 25, 27].

Т а б л II д а I

Химический состав земной коры, лунной коры н метеоритов (н %)

По Ресселу, химический состав Земли в общем аналогичен составу внешних слоев Солнца, что подтверждает, по мнению Спенсера-Джонса, приливную гипотезу образования планет [19].

В отличие от больших планет на Солнце совершаются термо­ ядерные реакции и содержатся элементы и соединения, которых нет на Юпитере и Сатурне (С, С2 , СИ, NH, OH, SiOH и др.). Ат­ мосфера этих планет содержит метан и аммиак [18, 26].

Большие планеты названы «замерзшими свидетелями прошло­ го», «ископаемыми» планетами солнечной системы. Отсюда воз­ никает возможность предполагать, что и малые планеты па заре своей жизни имели водородио-гелиевую структуру, как Солнце и внешние планеты. Вряд ли можно считать, что большие и малые планеты образовались по различным закономерностям. Современ­ ные различия их объясняются разным ходом их эволюции.

В астрономии существовало и существует много ошибочных представлений не только о закономерностях структуры и развития солнечной системы, но и о менее значительных вопросах, напри­ мер о пылевом покрове Луны, его поведении [28а]. Кстати сказать, придается чрезмерно большое значение неземной пыли. Считают, что она падает на Землю ежегодно в количестве 1000 т и более, и ищут ее на дне океанов. В то же время горные вершины Джомо­ лунгма и Эльбрус, где пыль должна быть в чистом виде, остаются покрытыми девственно-белым снегом.

Недавно возникла новая космогоническая гипотеза — гипотеза «распада дозвездного вещества». В ней развивается идея о воз-

10

Благодаря этим свойствам углерода в процессе химической эво­ люции образуются такие соединения, как углеводы, жиры, порфирииы, аминокислоты и миогие другие 130].

Остальные пять элементов также обладают характерными свойствами, своеобразными для каждого из них и отличными от всех других элементов. Главная особенность атомов названных пяти элементов — чрезвычайная легкость образования общих электронных пар с атомами других элементов, иначе говоря, кратпых связен с Н, О п другими атомами [30].

Химическая эволюция иа Земле началась с момента образова­ ния соединении вышеуказанных элементов в различных комбина­ циях в земной массе. Каковы были эти соединения, сказать_трудно. Но в момент образования земной коры на расплавленной Земле, вероятнее всего, они были уже идентичными современным состав­ ным частям земной коры, судя по вышеуказанному сходству соста­ ва современной земной коры с составом коры Луны (и метеори­ тов). Из элементов, составляющих земную кору, геохимия первое место отводит кислороду (53, 36 атоми.%). Земную кору можно себе представить как решетку из атомов кислорода (соединенных одни с другим), в петлях которой содержатся другие элементы [31]. В составе первозданных пород Земли — гранита, базальта — преобладает Si0.2 (около 70%) и затем А12 03 (около 15%). На окиси калия и натрия приходится 8%, иа соединения всех остальных элементов — около 7% 131].

В процессе застывания земной коры главные массы расплав­ ленного железа, как думают геохимики, опустились к центру Земли, легкие и легкоплавкие вещества остались иа поверхности коры: это были преимущественно алюмосиликаты. Кроме них в земной коре остались и все другие элементы, включая углерод в различных соединениях с водородом, кислородом, металлами.

Большинство этих неорганических соединений не приняло

адсорбента или катализатора, но в химических "реакциях не участвовали.

Наиболее важными для прогресса химической эволюции были соединения углерода с водородом. Эти соединения могли образо­ ваться еще иа расплавленной Земле или раньше. В самом деле, радикалы СН, СН2 , С2 Н2 и метан СН4 найдены в спектре Солнца и горячих углеродных звезд [18, 32]. Метан, по-видимому, обра­

лов быстро распадаются под влиянием солнечного света [18, 37, 38].

12

По мнению Оро, синтетические процессы с участием углерода, водорода, азота, кислорода, серы и фосфора начинаются после

? В процессе застывания коры радикальные соединения пере­ ходили в молекулярное состояние и вместе с другими газообраз­ ными веществами покидали кору, образуя ее атмосферу. Таким образом, атмосфера первичной Земли генерировалась в основном газами, поступавшими из маитип и верхних слоев коры [33—35, 39,. 40]. Есть мнение, что состав атмосферы первичной Земли был близок к составу современных вулканических газов, выделяющих­ ся через трещины земной коры и через жерла вулканов. Это мне­

центов содержащихся в ней летучих веществ [33], вследствие чего состав этих газов мало изменился за указанный долгий период. Состав вулканических газов (в % к объему без воды ) [34] показан

Следовательно, в составе земной атмосферы в лредбиологический период преобладал углекислый газ.

Интересно сопоставить эти данные с составом атмосферы Венеры. Предполагается, что Венера переживает в настоящее время начало того периода, который иа Земле носит название п'редбиологического и который начался с затвердения земной коры. Как известно, Венера окутана плотным слоем облаков, за что ее называют «планетой под вуалью», ее карта может быть составлена только радарным способом. Изучение спектров отражения этих облаков заставляет признать, что они (вернее, их поверхность, обращенная к Солицу) состоят из ледяных кристаллов] микро­ скопического размера. Толщина облаков составляет не менее 5—10 км [41]. Так как поверхность Венеры имеет температуру около 500°, то нижний слой облаков должен состоять из паров воды. В состав атмосферы Венеры входят: углекислый газ 97 ± + 3 % , азот 2—3%, кислород менее 0,1 %. Метана и других углево­

ней вряд ли возможна, ио начальные процессы химической эволю­ ции уже могут совершаться, и, вероятно, не в атмосфере, а в литосфере, в коре и на ее поверхности.

13