25757-1 (707531), страница 5

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

Мало того, ультрафиолетовое излучение, которому экспериментаторы отводили важную роль в образовании первичной органики, на поверку оказалось безжалостным разрушителем более сложных биомолекул. Так что немногие из них достигли бы поверхности доисторического океана. Ведь озонового щита, берегущего ныне все живое от этой угрозы, еще не существовало. Потому-то и опаринский «бульон» получился бы крайне жидким. Как же в таком усложняться органическим соединениям?

Выходит, что-то опять было не так с представлениями биохимиков (а может, геохимиков, геологов, планетологов?) о возникновении жизни на Земле.

Попыткой найти выход из странной ситуации, обретавшей черты порочного круга, и стали памятные экспедиции дальневосточного вулканолога Мархинина к кратерам Тяти и Толбачика. И на сей раз тоже сначала была идея, в принципе довольно простая.

«Процессы вулканизации добиологической эпохи и настоящего времени аналогичны» — вот отправная точка у Мархинина. Он увидел в современном извергающемся вулкане, вернее, в основании его пеплогазовой колонны, уходящей иногда на сотни метров в глубь жерла, природный реактор, в котором происходит (а значит, происходило всегда) образование биологически важных молекул. Сырьем этот реактор обеспечен в избытке. Согласно многочисленным анализам, через него проходит колоссальная масса водяного пара, водорода, метана, угарного, углекислого и сернистого газов, азота, аммиака, хлора. Об энергии и говорить нечего. В глубине вулканического жерла температура более тысячи градусов. Частички пепла постоянно трутся друг о друга, происходит сильная их электризация. Отсюда частые вспышки разрядов. Наконец, стены «реактора» выложе-! ны горными породами, содержащими силикаты, которые могут служить катализаторами химических реакций. Все это напоминает тот лабораторный эксперимент, где газовую смесь прокачивали через раскаленный кварцевый песок и получали сложную органику.

«Почему в вулканическом реакторе нельзя получить то же самое?» — спрашивал себя ученый.

Кислород? Мархинин пришел к выводу, что в пепло-газовых столбах условия для предбиологического синтеза вполне подходящие независимо от того, в какой атмосфере— кислородной или бескислородной — происходит извержение. Часть окисного железа, содержащегося в вулканических бомбах, будучи в раскаленном состоянии и захватывая кислород, превращалась в закисное. Благодаря этому внутри вулканического «реактора» разрушающее окисление не угрожало органическим соединениям.

Когда началось извержение Тяти на Кунашире, у Мархинина появилась, как он считал, реальная возможность проверить справедливость своих теоретических выкладок. И он поспешил не упустить такой случай. На Толбачике ему повезло еще больше — удалось взять пробы не только пепла и газов из фумарол, но также пробы газов непосредственно из расплавленной, вытекающей из кратера лавы.

Тончайшие анализы проб, сделанные на Сахалине, а также в лучших лабораториях Москвы, Ленинграда, Хабаровска, вполне оправдали ожидания Мархинина. Газ в основном состоял из пара, водорода, углекислого газа, метана и азота. Немного было аммиака и кислорода. А в пепле и вулканических бомбах обнаружились свободные и связанные аминокислоты, соединения, близкие по составу к кирпичикам нуклеиновых кислот, углеводы, углеводороды и другие органические соединения. Тогда же, в начале 70-х гг., сторонники идеи вулканического происхождения протобионтов нашлись и среди сотрудников Института космических исследований АН СССР. Оттуда тоже направили экспедицию к дальневосточным вулканам. И тут газовые пробы не оказались разочаровывающими. В них обнаружили синильную кислоту, ставшую уже классическим сырьем для синтеза сложной органики и родником оптимизма биохимиков.

Но, несмотря на столь, казалось бы, убедительное подтверждение справедливости оригинальной идеи, признание ее, увы, явно запаздывало. Во всяком случае, критика опережала. Придирчивые специалисты говорили о ее существенных изъянах.

Прежде всего о том, что вулканические извержения эпизодичны. Отчего первичный питательный «бульон» был бы неприемлемо разбавленным. В самом деле, активность вулканов, как известно, непродолжительна. Отгремев, они затихают надолго, а то и насовсем. Одновременно действующие вулканы, как правило, находятся в тысячах километров друг от друга. Поэтому те десятки тонн органики (главный козырь Мархинина), которые вулканы нарабатывают за время извержения, не должны завораживать. Здесь изобилие кажущееся. Органика рассеивается по огромному пространству. И уже из-зз одного этого не обеспечивается хотя бы относительное постоянство среды, без которого не могла возникнуть жизнь. Ее низкомолекулярные органические предшественники должны были находиться в очень концентрированном состоянии, чтобы образовались биополимеры. И последних тоже должно быть достаточно много при объединении в коацерваты или сферы. 1 Наконец, сами коацерватные капли тоже не в состоянии эволюционировать в растворе, слабо насыщенном питательными веществами. Даже начавшись, процесс биосинтеза в таких условиях волей-неволей угаснет.

Проблема концентрации органики рстается и в том случае, если место действия ее синтеза перенести на влажные глины высохших небольших бассейнов или на склоны, покрытые вулканическим пеплом.

Так что Одно даже очень мощное извержение вулкана не в состоянии обеспечить всем необходимым многоступенчатый процесс биосинтеза и функционирования предклетки. Но разве нужный материал не может накапливаться от извержения к извержению?

Тут надо учесть губительное действие внешней среды. Даже достаточно обильная органика, произведенная одним извержением вулкана, долго не сохранится. Ведь связывание свободного кислорода окисью железа происходит главным образом лишь в пределах жерла реактора. В атмосфере кислород по-прежнему остается и, значит, способен быстро окислить ждущую пополнения органику. Если что-то от нее и останется, то разложение при отсутствии озонового экрана довершит ультрафиолетовая радиация Солнца и жесткое космическое излучение.

А самое главное заключается вот в чем. Таких вулканов с такой лавой, из которых брали вполне убедительные пробы экспедиции Мархинина и сотрудники Института космических исследований АН СССР, попросту не существовало на добиологической поверхности юной Земли. В помине не было. Да и не могло быть.

Чтобы понять это, нам надо как бы пересесть в другой поезд. В тот, что движется по геологической колее. Приведет ли она на магистральный путь, где благополучно могут сойтись современные дороги геологов, биохимиков, генетиков и эволюционистов? Это волнует сегодня весь ученый мир.

СОЙДУТСЯ ЛИ КОЛЕИ!

Тогда, в 70-х гг., в воздухе носились и другие, причастные к нашей теме идеи. Правда, их еще никто не связывал с проблемой происхождения жизни на Земле, поскольку относились они прежде всего к теоретической геологии. Но теперь ясно, что проникновение их в другие области науки было вопросом времени.

Дело в том, что теория сжатия, долгое время считавшаяся почти идеальной, потерпела крушение. Ее несостоятельность стала очевидной, а «смена вех» в науках о Земле—неизбежной. Вопрос заключался главным образом в том, что это будет за смена. Вот тут решающую роль сыграли удивительнейшие открытия на дне океанов. А сами новые взгляды зрели, конечно, давно.

Еще в конце прошлого столетия в качестве антипода теории сжатия родилось направление, названное моби-лизмом. А спустя примерно четверть века мобилизм под пером немецкого исследователя Альфреда Вегенера обрел вид стройной гипотезы, в основе которой лежала идея перемещения континентов по поверхности Земли. Только она в сочетании с идеей дрейфа полюсов была, по мнению Вегенера, способна дать удовлетворительное объяснение извечной изменчивости облика нашей планеты.

Современники Вегенера по-разному отнеслись к гипотезе. Поначалу она воспринималась даже не фантастической, скорее фантазерской. Как представить себе материки, с их необъятными пространствами и многокилометровой толщей горных пород, плывущими по поверхности планеты! Но такова была лишь первая реакция— бунт эмоций. Он заметно гас, когда сравнивали толщу континентов с объемами всей Земли. Получалось нечто подобное тонкой кожуре на большом яблоке. Вообразить перемещение такой «пленки» уже не составляло труда.

С помощью многочисленных палеоклиматических, палеонтологических и геологических свидетельств родства ныне разрозненных участков сущи Вегенеру удалось показать, что материки обязательно должны перемещаться. Причем в универсальности и стройности доводов ему нельзя было отказать. Гигантские трещины дробили континенты. Раздвигаясь, они образовывали океаны. Окраины материков сминались, когда отколотые глыбы сталкивались между собой. Встреча Индостана, отчлененного в свое время от Африки, с Азией породила высочайшие хребты Гималаев. А сближение Африки и Европы воздвигло Альпы.

Наиболее тонкие окраины материков — их шельфы, залитые мелководьем,— вот материал, пошедший на строительство многих гор на Земле. Потому-то так часто на всевозможных кряжах, даже вдали от больших акваторий, встречаются горные породы морского происхождения.

Такому течению событий, по убеждению Вегенера, самой сути их противна какая-либо завершенность, поскольку раскалывание суши продолжается до сих пор. Крупные трещины рассекают почти всю Восточную Африку, а идеально параллельные берега Красного моря наводят на мысль о том, что они сравнительно недавно были отторгнуты друг от друга.

Да, это убеждало. Во всяком случае, наводило на размышления. А вот построить надежный механизм дрейфа континентов Вегенеру не удалось. Ему представлялось, что материки перемещаются под действием центробежных сил и «пропахивают» пластичную базальтовую оболочку планеты.

Здесь ближе к истине оказался один из его предшественников — английский физик, преподобный Осмонд Фишер. В своей книге он решительно отверг популярную в его время теорию сжатия и предложил свою схему процессов, происходящих в недрах Земли.

Его удивило, что в Исландии преимущественно базальтовые вулканы (не гранитные, именно базальтовые), а для большинства тамошних трещин коры характерно растяжение. Это навело его вот на какую мысль: Атлантическое плато (срединно-океанические хребты еще не были известны) — как бы подводное продолжение Исландии. Из чего следовало, что оно тоже, по-видимому, разбито растягивающими трещинами, через которые должна выходить жидкая магма.

И еще ученый много размышлял о происхождении очагов землетрясений, отмечаемых почти по всему побережью Тихого океана. Пример Японии привел его к неожиданному заключению: там все происходит так, будто океанское дно опускается под острова. Вот причина землетрясений!

А что заставляет опускаться дно? Догадка Фишера: в магме под корой движутся конвективные потоки (как в нагревающейся жидкости). Они поднимаются вверх вдоль осей срединных океанских плато и, извергая базальтовую лаву, формируют новую кору (как в Исландии). Охлажденные же, отяжелевшие породы словно бы проваливаются в свое прежнее лоно, вызывая в обширных зонах землетрясения (как на окраинах Тихого океана).

Эта гипотеза, дерзко смещавшая центр геологической активности с материков в океаны, долго оставалась почти незамеченной. Считали, что она не имеет научного обоснования и вообще не гипотеза в общепринято смысле, а просто домысел. Между тем это была истинно гениальная догадка.

К счастью, жертвой полного забвения она не стала. О ней вспомнил Артур Холмс — профессор Эдинбургского университета в Шотландии, человек, которого отличал крепкий иммунитет против гипнотического действия авторитетов. А вспомнил в связи с открытием радиоактивности и делящихся элементов. Он решил развить гипотезу, так как у нее, по мнению Холмса, появилась физическая основа. То, что именно он этим занялся, тоже не случайно.

Холмс — один из видных ученых Англии первой половины нашего века — добился признания своей уникальной работой, положившей начало радиоактивному определению продолжительности геологических периодов. Так что радиоактивность — не побочная тема для его научных интересов.

Он заинтересовался также идеей тепловых течений в: мантии Земли (тепловой конвекцией). О них в геологическом мире начали говорить чуть ли не с середины прошлого века как об одной из причин подвижности коры нашей планеты. Правда, тогда речь шла лишь о подвижности вертикальной—подъеме и опускании отдельных блоков суши, образовании гор. Но что может приводить в действие такие течения? Вопрос оставался без ответа. Холмс попытался с ним справиться.

В принципе он был сторонником мобилизма. Его привлекала динамичность этой гипотезы. Но не устраивал вегенеровский механизм дрейфа континентов, пропахивающих дно океана и плывущих по базальтовому «морю». Способ перемещения материков представляется Холмсу иным.

В конце 20-х гг. он окончательно пришел к мысли, что в мантии Земли вполне возможны течения твердого разогретого вещества. Именно твердого, но достаточно пластичного. Расчеты давали такую вязкость мантийных пород, которая этому не препятствовала. Правда, в них сравнительно мало радиоактивных элементов. Но из-за низкой теплопроводности земной коры даже медленно накапливающееся под ней тепло способно было, по мнению Холмса, в конце концов размягчить большие участки верхней мантии.

Вот как он представлял себе дальнейшую работу конвективных течений. Оказавшись, допустим, под материком, они расходятся в разные стороны и силой своего (уже горизонтального) движения разрывают этот участок суши надвое. Впоследствии это явление стали называть спредингом. В расширяющейся трещине образуется акватория — будущий океан. Сюда же выдавливается остывающая магма, из которой начинают формироваться океанское дно и конусы островов. Так будет происходить до тех пор, пока не утихнет восходящий ток. Здесь создается новая кора и выделяется избыточный жар верхней мантии.

Тем временем расходящиеся потоки продолжают растаскивать глыбы расколотого материка. Рано или поздно каждая ветвь течений, существенно охладившись, повернет вниз и потянет за собой подошву континентальной массы. Сам материк не сможет погрузиться, он сложен из более легких пород по сравнению с верхней мантией. Однако, испытав сжатие, станет коробиться, сминаться в складки высоких гор. В местах нисходящих течений океанское дно опускается, там возникают глубоководные желоба — те, что окаймляют большую часть побережья Тихого океана. Материал, погружающийся здесь в недра мантии, постепенно нагревается и частично плавится, образуя магматические бассейны, которые питают те потоки базальта, что прорываются вулканами на континентах.

Характеристики

Список файлов реферата