Файл: Кесарев, В. В. Эволюция вещества Вселенной.pdf

а какая-то часть скопилась в коллекторах земной коры и представляет собой в настоящее время «ми­ ровой запас газа».

По земным показателям и по показателям зем­ ной атмосферы не представляется возможным рас­ считать процент выхода глубинных газов на по­ верхность планеты. Это связано с тем, что в усло­ виях земной атмосферы вторичная атмосфера так же неустойчива, как и первичная. Углекислота и двуокись азота вторичной атмосферы в условиях Земли совершают кругооборот с биосферой. При ассимиляции углекислоты атмосферы зелеными растениями взамен выделяется кислород, при ос­ воении почвенными бактериями окислов азота как удобрения — азот. На обитаемой планете вторичная атмосфера переходит в третичную атмосферу, со­ стоящую из смеси свободных азота и кислорода.

Иначе обстоит дело с атмосферой Венеры. На этой планете нет биосферы и, следовательно, не возникают процессы газового обмена в атмосфере. В условиях Венеры углекислота как компонент ве­ нерианской атмосферы проявляет относительную устойчивость. Если бы в условиях Венеры прояв­ лял устойчивость и второй компонент атмосферы — двуокись азота, то, по ориентировочным расчетам, масса такой вторичной атмосферы была бы поряд­ ка 1,7-ІО24 г, или 0,14% массы верхней мантии с корой. Масса верхней мантии с корой у Венеры составляет 24,95% (приложение 11). Верхняя ман­ тия с корой у Земли равна 27,6%, или 1,65-ІО27 г.

От этой массы (0,14%) доля вторичной атмосферы Земли составляет 2,4-ІО24 г. При соотношении уг­

азота (при пересчете на углерод и азот 0,74-ІО24г). Последнее число составляет 0,09 выхода из волно­

54

вода углерода й азота в виде метана й аммиака. Вывод из произведенных расчетов говорит о том, что основная масса возникших в волноводе газов пребывает в коллекторах коры и только при­ мерно 0,1 его вышла на поверхность Земли. По­ ступавшие в атмосферу глубинные газы, в частно­ сти метан и аммиак, оказались неустойчивыми в условиях земной атмосферы, потому что окисля­ лись кислородом воздуха, а возникавшие при окис­ лении двуокись углерода и двуокись азота также не проявляли устойчивости в земной атмосфере в силу газового обмена между атмосферой и биосфе­ рой. Современная земная атмосфера по массе в 480 раз меньше вторичной, а по составу может слу­ жить космогоническим признаком обитаемости пла­

нет.

6. ЗЕМНАЯ БИОСФЕРА

Биосфера, как и другие сферы, возникла на об­ щих основаниях формирования земной коры за счет глубинных продуктов органического синтеза. В астеносфере верхней мантии процессы взаимо­ действия воды с карбидами, нитридами, сульфи­ дами, фосфидами металлов протекают по конку­ рирующим направлениям:

-zch4(nh„ h2s, ph3)

MeC(N, S, P)——C(N2, S, P) 4CO2(NO2, SO2, P2O3)

Полимеризация и сополимеризация мономеров ведут к возникновению углеводородов и их гетеропроизводных ПО I азоту, сере, кислороду — их смесь образует нефть. Сополимеризация газооб­

55

ЙОКЙСЛОТЫ Й «У'КЛеЙ'НОВые кислоты. Выделение прй процессах свободного углерода приводит к обра­ зованию графита или алмаза.

В архейский период Земли продукция вулка­ низма была велика: на поверхность планеты вы­ бросилась значительная масса соединений легких элементов, из которых формировались кора, гид­ ро-, атмо-, биосферы. В этот период состояние сфер определялось внешними условиями, сопряженны­ ми с состоянием Солнца. Тогда температура Солн­ ца могла быть порядка 3000° С и принадлежать оно могло к красному спектральному классу. Из этого следует, что температура на поверхности Земли была низкой, а состав атмосферы отвечал составу вулканических газов.

Ранее автором (1967 г.) было высказано поло; жение, согласно которому биосфера Земли форми­ руется на общих основаниях с другими сферами.

ство происходит из газов: углекислоты, аммиака, паров воды, то естественно предположить, что жи­ вое вещество синтезируется из вулканических га­ зов. Сравнительно недавно это предположение на­ шло подтверждение в обнаружении необычно вы­ соких концентраций аминокислот, типичных для живых организмов, в кратерах вулканов на Кам­ чатке (Л. Мухин, В. Калиниченко). При анализе гидротермальных вод, взятых из оз. Кипящего в кратере вулкана Головина и из кратерного озера вулкана Малый Семячек, были обнаружены ами­ нокислоты, причем в необычно высокой концент­ рации. Наряду с аминокислотами, типичными для живых организмов, такими, как серин, глицин, ар­ гинин, аспарагин и др., найдена редкая аминокис­ лота саркозин.

56

На ранних стадиях истории Земли, в периоды бурной вулканической деятельности, могли иметь место органические отложения в норе, но они не являются биоотложениями, и на этом основании нельзя делать заключение о ранней обитаемости Земли. При температуре Солнца 3000° С и принад­ лежности его к красному спектральному классу условия на Земле могли быть слишком суровыми для того, чтобы на ней могла возникнуть жизнь. Она возникла не ранее протерозойского периода. Исследования земной коры показывают, что пер­ вичные формы жизни действительно приурочены к водоемам и к протерозойскому периоду. Важно отметить, что уже в этот период существовал сим­ биоз животных с растениями. Понять это не труд­ но в свете кругооборота вещества, без которого не могли бы развиваться ни животные, ни растения.

В течение длительного периода в истории Зем­ ли по отложениям в коре фиксируются следы мор­ ских обитателей. Следовательно, в этот период условия на суше оставались неблагоприятными для возникновения и развития жизни. Причиной такого положения могла быть эволюция Солнца; только тогда, когда температура Солнца еще боль­ ше возросла и в связи с этим повысился спект­ ральный класс, начали создаваться условия жизни на суше. Когда же это было? Если судить по био­ отложениям в коре, которые в настоящее время ¡представляют антрациты, то расцвет жизни на суше может быть приурочен к каменноугольному периоду —320 млн. лет назад.

Такой ход событий в биосфере Земли может быть объяснен влиянием Солнца. С повышением температуры Солнца и переходом его к желтому спектральному классу процессы фотолиза атмос­ ферной воды сталц более интенсивны, что вызва­

57

ло окислительные процессы и органический синтез в атмосфере. Также приняли интенсивный харак­ тер процессы фотосинтеза растений, что привело к увеличению массы живого вещества.

В. И. Вернадский (1965) полагал, что сущест­ вующая на Земле масса живого вещества постоян­ на, т. е. является планетной константой. Такое за­ ключение представляется вероятным, если иметь в виду, что в биосфере существует режим прихо­ да-расхода живого вещества. Биоотложения в ко­ ру компенсируются новыми поступлениями глубин­ ных газов на поверхность планеты.

7. ЗЕМНАЯ МАГНИТОСФЕРА

Магнитосфера Земли, как и другие земные сферы, возникла в связи с внутренней активностью планеты. Непосредственная причина проявления «динамо-эффекта» — движение пластического ве­ щества в теле планеты. В этом отношении наибо­ лее заметными зонами являются волноводы — ре­ акционные зоны на границе с ядром и в верхней мантии — астеносфера. В этих зонах протекают глубинные химические процессы, выделяемые при этом жидкие и газообразные продукты наряду с энергией сообщают веществу волноводов повышен­ ную пластичность и, следовательно, повышенную подвижность.

Интенсивность внутренней активности Земли на протяжении ее истории не оставалась постоянной; вначале она повышалась до какого-то максимума, а затем шла на убыль. Точно так же ведет себя магнитосфера: изменениями своего напряжения она немедленно отражает состояние глубинных про­ цессов. Другим показателем магнитного поля яв­ ляется его направление. Этот показатель связан

58

іакже с реакционными зонами, деформация кото­ рых меняет направление движения пластического вещества. Импульсом к изменению направления служит поступление вещества нижней мантии к границе ядра по кругу.

Палеомагнитные исследования показывают, что как напряженность, так и направление магнитного поля Земли претерпевали значительные изменения. Земной магнитный полюс совершал движение око­ ло полюса вращения. В настоящее время отклоне­ ние магнитного полюса составляет 11°. В связи с нестабильностью напряженности магнитного поля Земли археологи делают вывод о том, что зем­ ной магнетизм катастрофически быстро ослабева­ ет. Кирпичи, обожженные в 1465 г., оказались намагниченными на 18% сильнее, чем кирпичи об­ жига 1938 г., а кирпичи 200 г. н. э. — на 35%! В статье «Археология и магнетизм» Л. С. Клейн замечает, что «если так пойдет дальше, то через каких-нибудь три-четыре тысячелетия мы останем­ ся без магнитного поля». Это вполне возможно, если иметь в виду, что Венера уже осталась без магнитного поля. Отсутствие магнитосферы у Ве­ неры обычно связывается с ее медленным враще­ нием. Конечно, вращение планеты не может не влиять на стабильность магнитосферы, но, однако, когда планета гаснет, то и наличие металлическо­ го ядра и быстрое вращение не спасают магнито­ сферу. Магнитосфера возникает с началом внут­ ренней активности планеты и исчезает с угасанием внутренней активности. То, что Венера находится в стадии угасания, согласуется не только с исчез­ новением ее магнитосферы, но и с тем, что Земля тоже близка к угасанию. Земля по массе больше Венеры, и ее внутренняя активность началась не­ сколько раньше и угаснет позднее.

59

В свете оказанного можно не только предпола­ гать, но и утверждать, что планеты с массой мень­ шей, чем у Венеры, являются угасшими и угасли они тем раньше, чем меньше их масса. В согласии с этим находятся следующие данные о Луне: на­ магниченность лунного минерала в 10—20 раз больше, нежели это можно было бы предположить на основании напряженности ее современного маг­ нитного поля.

Линия раздела планет на действующие и угас­ шие проходит между Землей и Венерой. К дейст­ вующим относятся Земля и планеты-гиганты, к угасшим —Венера, Марс, Меркурий, Луна.

М. Штеенбек в статье «Почему Земля обладает магнитным полем» утверждает, что планеты, у ко­ торых спиральная турбулентность не достигает критического значения, не могут обладать магнит­ ным полем. Именно к таким планетам относятся Венера, Марс, Луна.

Очень возможно, что М. Штеенбек и достиг по­ ложительных результатов в исследованиях турбу­ лентных, вихревых движений в жидкой фазе, но его практика приложения результатов исследова­ ния к конкретным примерам не вызывает особого оптимизма. Ни Венера, ни тем более Луна не име­ ли бы своих современных показателей, если бы ра­ нее не были наделены внутренней активностью, а следовательно, и магнитосферами. Кроме того, турбулентность как-то не вяжется с определенным направлением магнитного поля.

Логика и взаимосвязь явлений заключаются в том, что внутренняя активность планеты, сопря­ женная с течением глубинных химических процес­ сов, связана с выделением энергии. Тепловая энер­ гия в волноводах сообщает веществу пластические свойства. Потоки пластического вещества порож­

60

дают динамо-эффект, а следовательно, й магнито­ сферу. Максимальная напряженность магнитосфе­ ры совпадает с интенсивной внутренней активностью планеты. Направление магнитного поля планеты меняется с изменениями направлений потоков ве­ щества на границе с ядром по кругу. С пониже­ нием внутренней активности снижается темпера­ тура в волноводах, утрачиваются пластические свойства вещества и его подвижность. Магнитосфе­ ра исчезает, несмотря на наличие металлического ядра и вращение планеты.

8. БУДУЩЕЕ ЗЕМЛИ

Будущее Земли представляется возможным предвидеть на основе выявленных тенденций ее развития в прошлом. Особо резкие изменения сле­ дует предполагать в связи с угасанием внутрен­ ней активности Земли. Эта стадия наступит тогда, когда полностью израсходуется первичное планет­ ное вещество в нижней мантии. К настоящему вре­ мени планетного вещества осталось 40%. В буду­ щем следует ожидать выделения энергии глубин­ ных реакций 6-Ю30 кал, образования воды в коли­ честве 18 Мировых океанов, увеличения железно­ го ядра на 22%. В предельном случае ядро может иметь массу 52,2%, остальная масса — 46,7%(— мантия с корой. Отношение ядра к мантии сохра­ нится теперешнее: 1,14: 1,0. Граница между ядром и мантией будет простираться на глубине 2100 км.

Все общие показатели Земли в стадии угасания будут отражать уже не отношение первичного пла­ нетного вещества к продуктам его распада, а толь­ ко лишь свойства продуктов распада. Произведен­ ные автором расчеты позволяют прошлое, настоя-

61