Фолсом - Происхождение жизни - 1982 (947300), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Вероятно, остатки газа и пылевых частиц, которые удерживались силами гравитации образующихся планет, были выметены сильным солнечным ветром, испускаемым протозвездой на стадии типа Т Тельца. Некоторые из этих выбросов образовывали кометы в нашей Солнечной системе. В рассмотренной гипотезе образования планетных систем планеты считают нормальным продуктом формирования звезд и их подразделяют на две группы: небольшие плотные планеты типа Земли и крупные менее плотные планеты типа Юпитера. Есть ли какие-либо доказательства, подтверждающие данную гипотезу3 В астрономические оптические приборы нельзя разглядеть планеты вблизи звезд.
Как показал 4з ГЛАВА 3 бистро арап;аыщпсвл тбеаЪ| гувйжлл зрплрввпгиегл газлЬ , 8ийммплл угипртлил лашдряламгй лют~ уиидглил пгмвлрплвлей , щапп Рвс. 3.5. У быстро вращающихся звезд наблюдается аначительпое ушнревие спектральных линий, тогда ван у медленно вращающихся авеад это уширепие гораадо меныпе. Для большинства звезд типа Солнда характерно небольшое ушврение спектральных линий; следовательно, большинство звеад вращается медленно и имеет планетные системы. Ван де Капп, можно изучать близкие звезды, такие, как звезда Бариарда, выявляя колебания в собственных движениях, которые можно объяснить только гравитационными взаимодействиями звезды по крайней мере с одной планетой размеров К)питера.
Однако это очень кропотливый метод, и он неприменим к более удаленным звездам. Убедительные результаты дает спектроскопия. Если справедлива общая теория образования планетных систем, то момент количества движения звезды должен быть малым, а момент количества движения ее планет— большим. Следовательно, если сравнить скорости вращения звезд вокруг своих осей со скоростью вращения нашего Солнца, то можно выявить те звезды, у которых есть планетные системы. Скорость вращения звезды вокруг своей оси памеря1от, применяя эффект Доплера (рис. 3.5).
Рассмотрим быстро вращающуюся звезду. Спектр света, излучаемого удаляю- ОБРА30ВАние плАнетных систем 47 щимися от наблюдателя участками поверхности, будет смещаться в красную область, а спектр света, иалучаемого приближающимися участками, — в фиолетовую. Если измерить ширину любой линии звездного спектра, то она должна быть более широкой для тех звезд, момент количества движения которых велик, и менее широкой для тех, у которых он мал, т.е.
Звезд, имеющих планеты. Было обнаружено, что массивные горячие и быстро эволюционирующие звезды вращаются быстро. Звезды спектральных классов от Е2 до М„в том числе наше Солнце и более 937э звеад, находящихся на главной последовательности, вращаются медленно, Каким образом был потерян их момент количества движення3 По-видимому, он перешел к планетам. Б нашей Галактике содержится около 10п эвезд, и, согласно атому критерию, почти каждая из них должна иметь планетную систему.
г - 4 Возникновение и еволюция земной атмосферы А гтзвергеение вулкана Суртсей. После етого вулканического изеерлсения вблизи Исландии обраеовалсв новый остров из вулканические пород и пепла. Елагодаря появлению етого острова биологи получили вовмохность изучать заселение Новых областей различными ореанивмами, Вначале миу был ничто: Не было ни небес, ни еемли, ни космоса. Он был ничто и потому номыс.гиле Я буду. Н иееергнул асар. (Егилетский текст) Примитивная Земля представляла собой беспорядочный цвнвломерат сферической формы, состоящий из агрегатов, и" значительной части расплавленных благодаря высвоФягдающейся потенциальной знергии гравитации, расййди короткоживущих радиоактивных изотопов н пере- му потоку излучения Солнца, вступающего на глав- последовательность.
Газообразной атмосферы не бы- римерно 4000 млн. лет назад Земля состояла по шей части из окислов, солей, карбонатов, карбидов и дов металлов и захваченных зо внутренние полости их веществ, которые первоначально слуткили в кае «клея». Вся прошлая я современная атмосфера и, так же как и других планет земного типа, образоась и образуется вулканами, извергающими летучие тва, которые затем видоизменяются под влиянием жающих условий. лланд на основе изящного теоретического анализа ил те газы, которые с наибольшей вероятностью могыделяться на различных стадиях ззолюции нашей ты, но мнения относительно последующей судьбы газов в значительной мере расходятся.
гласно первоначальной аргументации 1Ори и Опа- первичпая атвшсфера состояла нз метана, аммиака ды. Этот вывод впервые был сделан иа основе изу' я данных о распространенности злементов в космим пространстве, а также того факта, что водород тся относительно наиболее распространенным злеймзвтом. Принято считать, что планеты земного типа обрйыуются в основном из устойчивых пелетучих агрегатов, вйкоторых водород хотя и присутствует, но встречается не вйнчепь больших количествах. Обратите внимание, наприуйур; насколько редки па Земле другие летучие вещества, в изобилии встречатощиеся в космосе, такие, как гелий, неон, криптон, кссяоп и радон. Вместе с тем водород должен был бы присутствовать в количествах, достаточных 50 ГЛАВА 4 для полного восстановления всех форм углерода и азота до метана и аммиака в случае достижения равновесия. Однако для наступления химического равновесия требуется время, а на первичной Земле в атмосферу непрерывно поступалп новые вулканические газы.
И если при температуре извержения 1200'С смесь вулканических газов находится в равновесии, то при температуре атмосферы 25'С она далека от него. ч Руководствуясь этими соображениями, некотор следователи склонны «пачпнатьа эксперименты по ческой аволюции с атмосферы, содержащей переч ные выше полностью восстановленные соединения. тя природа и подчиняется определенному порядк в высшей степени сложна, и кажется сомнительным бы в реакциях углерода и азота (испускаемых вул в форме окиси углерода, двуокиси углерода и газ ного азота) с водородом образовывались только и аммиак и быстро наступило равновесие.
Юри вы свою гипотезу в 1953 г.; оп рассмотрел и альтерна точку зрения, согласно которой па пути к равно вероятно, могли бы существовать некие «сложные етые промежуточные продукты». Практически, по-в му, разумно представить себе атмосферу перво Земли в виде смеси свеягих вулканических газов, рых высоковосстановлеппых соединений и смолистыж1ймйв межуточных продуктов. ч'М В модели Холланда постулируются три основныепхачве" дии.
Первая, предшествовавшая формированию зезяийпй ядра, называется стадией горячих первичных вуляййяпа. Вторая называется послеядерной стадией вулкакояпязь вайского типа, и последняя — биологической. Рассмяяйп1М каждую из них отдельно. янек В ходе стадии горячих первичпых вулканов, иотфй1ви, вероятно, продолжалась от 4500 до 4000 млн. лет дйййза, ядро Земли еще не сформировалось и внутренняя таять планеты подвергалась быстрым и значительным струй~- турным перестройкам. Вулканическое гааовыделекие ~бвгло основным вядом активности поверхности Земли в вячв~ ние 500 млн.
лет этого периода. Сегодня мы можем ггйф~йтовить смеси известных земных минералов, расплавить их при 1200'С вЂ” температуре вулканической магмы — и на основе общей химии предсказать вероятные соотношения ВоэникнОВение и ЗВолюция земнОЙ АтмОсфеРИ б~ различных газов, которые будут выделяться иэ данной магмы. Это предсказание основано на количестве присутствующего кислорода. Во время доядерной стадии истории нашей планеты металлическое железо, из которого сейчас состоит ядро, было распределено по всему ее объему.
Если, следуя Холланду, смешать железо с такими минералами, как кремниевые и магниевые породы современных вулканических расплавов, то можно обнаружить, что давление кислорода в ходе доядерной стадии было крайне низким — 10 'еэ атм. Зная количество кислорода в первичных вулканических выбросах и учитывая химическое равновесие, вычисляют соотношение различных, обычно встречающихся вулканических газов и предсказывают, какие газы присутствовали в достаточном количестве при температуре магмы 1200'С. Рассмотрим следующие обратимые реакции: 1 ь Н,+ — О ~Н,О, 2 СО+ — О ~ СО. 2 Поскольку имеются лабораторные данные о константах скоростей этих реакций (й в вышеприведенных уравнениях), зная количество кислорода, моя~но вывести соотношения для двух других веществ в каждой из приведенных реакпнй, так же как в случае любой реакции с участием кислорода.
Когда давление кислорода равно 10 'еэ атм, отношение водород: вода составляет примерно 2; 1, т. е. водорода выделяется в два раза больше, чем водяного пара. Отношение окись углерода: двуокись углерода равно при этом примерно 5: 1. Метал, как выясняется, представляет собой второстепенный компонент — отношение метан: двуокись углерода равно 0,0019: 1. В табл. 4.1 дан наиболее вероятный состав газов, выделявшихся вулканами примитивной Земли.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
