Фолсом - Происхождение жизни - 1982 (947300), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Ключом к успеху метода является анализ ураноносных минералов, которые в период кристаллизации содержат мало свинца или вообще его не содержат, Поскольку в качестве часов может служить отношение дотРЬ/гсеРЬ, для вычисления среднего значения этого отношения и оценки среднего возраста Земли были изу.чены образцы земной коры, глубинных океанических осадков и других районов. В этих исследованиях была получена величина 4500 млн.
лет. По существу, сходный подход, в котором используются каменные и железные метеориты, также дает для возраста Земли значение 4500 млн. Лет. Зги цифры относятся ко времени, прошедшему с момента кристаллизации древнейших обнаруживаемых на Земле пород или с момента образования метеоритов. Возраст пород, подвергшихся кристаллизации в более поздние сроки (от 4500 до 500 млн. лет назад), можно определить с той же точностью (около 4'/о иля большей). Породы, образовавшиеся за период 500 млп.
лет назад до наших дней, по большей части осадочные; это создает особые трудности при датировке уран-свинцовым методом, воархст авизд и плхнвт 33 Таблица йлт Геохронологическая шкала ыС 0 — 1 Наше время Пайковой 1 — 62 Осадочные слои, последователь- ность окамене- лостей Обилие ископае- мых остатков 62 — 230 230 — 570 Мезоаой Палеозой Радвометричес- кие методы П/РЬ, К/Аг, ПЬ73г' 570 — 2600 Протерозой Микроископаемыо, впервые свободный кисло.
род Протобконты Химическая эво- люция 2600 — 3600 3600 — 4500 Лрхей Доархейская Достоверность уран-свинцового метода может быть проверена как по внешним, так и по внутренним независимым данным. С атой целью могут быть использованы другие минералы, которые содержат мало урана, но достаточное количество 4'К или атНЬ. Например, 4оК медленно распадается как до 'сСа, так и до 'сАг. 'оАг можно высвободить из массы породы и измерить его количество. Результаты измерений количества 'сК и "оАг в минерале свидетельствуют о времени его кристаллизации.
Методы датировки, о которых только что шла речь, позволили построить времоппую шкалу истории Земли с 2-266 Однако в атот конкретный промежуток времени, недавний в геологическом представлении, временной масштаб принято давать в терминах осадкообразования п последовательности залегания биологических окаменелостей. В табл. 2.3 приведены возрасты, методы их определения и главные особенности полной геохронологической шкалы.
в4 глАВА 3 момента ее остывания 4500 млн. лет назад и до настоящего времени. Теперь наша задача состоит в том, чтобы внутри втой временнбй шкалы установить, каковы были условия на примитивной Земле, какого рода атмосферу имела Земля, какая была температура, какое было давление, когда образовались океаны и как образовалась сама Земля. Глава 3 Образование планетных систем 4 Юиитер и еео еиутииии. тС еюбееиоео раереюеиия НАСА.) Мьь — люди, и наев удел — новнавать таинетвенные новые миры и вторватьеа в нил. Дж В Шоу Человек в сверхчеловев Основные замечания, которые были сделаны в предыдущих главах, позволяют нам более точно сформулировать вопросы происхождения жизни и вплотную подойти к их изучению.
Во-первых, это возмояено благодаря имеющимся сведениям о химии Вселенной, которые дает пам анализ света, излучаемого звездами. На основе этих сведений были сделаны выводы о том, что все химические элементы и их реакции на любой звезде и в любой галактике подчиняются одним и тем же физическим законам. В настоящее время у нас нет причин полагать, что физические явления — электромагнитное излучение, распад радиоактивных изотопов, тяготение и т. п.
— неодинаковы во всей Вселенной. Во-вторых, большое значение в изучении происхождения жизни имеет тот факт, что сроки жизни звезд, в том числе и Солнца, поддаются расчетам. В целом массивные звезды живут меньше, а менее массивные — дольше. Звезды спектрального класса 6, такие, как Солнце, паходятся на главной последовательности около 10000 млн. лет. Эти два обобщения вполне разумны в подтверждаются наблюдениями, по, чтобы с успехом применять ях прн изучении вопросов проколол~пения жизни, необходимо использовать философский принцип: «ни один наблюдаемый процесс не может объяспяться случайными событиями». Если бы мы, вместо того чтобы пытаться найти глубинные причины процесса, признали возможность чистой случайности, то мы не могли бы формулировать законы и делать обобщения о характере процесса или проверять их экспериментально.
Случайное событие и статистически случайное событие — два совершенно разных понятия. Если использовать понятие случайного события с позиций теории вероятности, то с его помощью можно изучать собь1тия, которые имеют несколько возможных исходов. Например, при современном состоянии знаний мы не можем предсказать, когда распадется каждый отдельно взятый радиоактивный ОБРАЗОВАНИЕ ПЛАНЕТНЫХ СИСТЕМ 37 атом.
По для большого числа таких атомов мы с болыпой точностью можем сказать, каково будет число атомов, распавшихся в течение данного отрезка времени. Было бы неправильно использовать случайность для объяснения случайной природы отдельного события в историческом плане. Рассмотрим тот факт, что аминокислоты встречаются в двух формах, обозначаемых 1 и П, которые являются зеркальными отображениями друг друга (подробпее см. в гл.
121. Вместе с тем в белках всех изученных организмов найдены только 1 формы аминокислот. Долгое время считалось, что молекулы, являющиеся зеркальными отображениями друг друга, имеют идентичные физические свойства. Поэтому было бы весьма ааманчиво «объяснить» факт использования в наших биологических процессах Ь-, а не 0-аминокислот некой исторической случайностью в ходе эволюции, Однако такое объяснение постулирует нашу уникальность, чего мы, быть может, не заслуживаем. К тому же если бы мы приняли философию случайности событий, то мы пе смогли бы обращаться к эксперименту. Альтернативное объяснение предпочтительного использования Ь-аминокислот состоит в том, что это происходит по какам-то пока ие известным нам законам.
Философское понятие случайности находит свое место и в проблеме происхождения лсизпи, когда мы имеем дело с моделями и теориями возникновения планетных систем. Были предложены теории двух типов. В основе теорий одного типа лежат катастрофические, редкие или почти уникальные события. В пнх предполагается, что либо какая-то звезда прошла близко от Солнца или столкнулась с ним, либо Солнце совершенно случайно прошло через плотное облако мел<звездного газа и пыли.
В любом случае в результате происшедших событий образовался уникальный набор планет, из которых Земля — самая необычная. В моделях, построенпых на основе теорий этого тина, образование планет «объясняется» случайным событием, и поэтому мы пе будем в дальнейшем их обсуждать. В моделях и теориях второго типа считают, что планеты представляют собой обычный побочный продукт образования звезд. Эта точка зрения, впервые высказаппая в ХЧ111 в. Кантом и позднее развитая Койпером, Альве- 88 глАВА 3 ном и Камероном, подтверждается целым рядом свидетельств.
Молодые звезды обнаруживаются внутри туманностей — областей относительно концентрированного межзвездного газа и пыли, размеры которых составляют несколько световых лет. Туманности встречаются по всей нашей Галактике, н полагают, что звезды и связанные с ними планетные системы образуются внутри зтнх громадньп облаков материи.
С помощью спектроскопии было показано, что межзвездное вещество состоят из газа — водорода, гелин и неона — и пылевых частиц, имеющих размеры порядка нескольких микрон и состоящих из металлов и других элементов. Поскольку температура очень низка (10— 20 К), все вещество, кроме упомянутых газов, находится в замерзшем состоянии на пылевых частицах. Более тялгелые элементы н некоторое количество водорода ведут свое происхождение от звезд предшествующих поколений; некоторые нз этих звезд взорвались как сверхновые, вернув в межзвездную среду оставшийся водород и обогатив ее образованными в их недрах более тяжелыми элементами. Средняя концентрация газа в межзвездном пространстве — всего 0,1 атома Н/смз, тогда как концентрация газа в туманностях приблизительно 1000 атомов Н/смз, т.
е. в 10000 раз больше. (В 1 смз воздуха содержится примерно 2,7 10'э молекул.) Хотя туманности состоят как бы из вакуума, благодаря громадным размерам, измеряемым световымн годамн, онн содержат количества веществ более чем достаточные для тысяч звезд и планетных систем размером с нашу. Когда газопылевое облако становится достаточно большим в результате медленного оседания и слипания (аккреции) межзвездного газа и пыли под действием гравитации, оно становится неустойчивым — в нем нарушается близкое к равновесию соотношение между давлением и гравитационными силами. Гравитационные силы преобладают, и поэтому облако сжимается.
В ходе ранних фаз сжатия тепло, высвобождающееся при превращении гравитационной энергии в энергию излучении, легко покидает облако, поскольку относительная плотность ве- оввлзованни пллнитньгх еистим яд Фрагменшаца» абнане нгаманноеш» юг~'~-. ,'-.'у" й" | нет Даленедшая фраеленнгацая ~~ Гудгррагггеннгация 'у ( Ф Ф ..~~,,' ~~~,,~ С'-[,.г.. 4Ф 4д -" ~ Ф~~'~М йрегноедегднегй дион гдяя Солнечной еае,'неемг но лгаеее нредегшает ее д Я-Брага) Рис.
3.1. Образование звезд и протоплаяетаых систем путем фраг- ментация газепылевой туманяести. щества мала. По мере возрастания плотности вещества начинаются новые важные изменения. Вследствие гравитационных и других флуктуаций крупное облако дробится на облака меньшего размера, которые в свою очередь образуют фрагменты, в конечном счете по своей массе и размерам в несколько раз превышающие нашу Солнечную систему (рис, ЗЛ). Такие облака нааывают протозвездами. Конечно, некоторые прото- звезды пассивнее, чем наша Солнечная система; они образуют более крупные и более горячие звезды, тогда как менее массивные протозвезды образуют меньшие н более холодные звезды, которые эволюционируют медлен- ГЛАВА В нее, чем первые.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
