Умови виникнення життя на Землі

Земля, як свідчать космологічні дані, виникла одночасно з усією Сонячною системою і самим Сонцем близько 5 млрд. років тому в результаті конденсації речовини газопилової хмари в численних центрах флуктуацій його концентрації та відповідного виникнення центрів гравітаційної взаємодії випадкових скупчень речовини. Частина таких скупчень виявлялася нестійкою, інші, що склали в кінці кінців єдину рівноважну систему, поступово росли, притягаючи речовина розпорошеної частини цієї хмари. Само воно виникло в результаті вибуху наднової, яка була зіркою першого покоління, воднево-гелієвої. У «нормальних», що належать головної послідовності, зірках першого покоління реакції ядерного синтезу можуть йти тільки до заліза. Синтез більш важких елементів супроводжується не виділенням, а поглинанням енергії. Необхідну для цього кількість енергії забезпечується тільки в предвзривной стадії розвитку наднової, тому що утворюється при її вибуху газопилова хмара містить практично всі елементи періодичної таблиці, хоча основну частку сумарної маси продуктів спалаху наднової раніше становлять водень і гелій.

Переважна частина речовини газопилової хмари сконцентрувалася навколо одного центру гравітації, утворивши скупчення зіркового масштабу, решта речовини при конденсації утворило планети. У міру ущільнення речовини під дією гравітаційних сил кінетична енергія злипаються частинок переходила в тепло, і утворювати згустки речовини розігрівалися тим сильніше, ніж вони були масивніше. Коли в центральній частині Сонця виникли досить високі тиск і температура, спалахнула реакція ядерного синтезу, і Сонце стало справжньою зіркою. Стійкість зірки обумовлена рівновагою сил стиснення під дією тяжіння і розширення під дією виділяється енергії ядерного синтезу. Ця рівновага порушується при значно більших, ніж у Сонця, розмірах: межа стійкості – 1,44 маси Сонця. Тому Сонце – вельми стійка зірка. Його запасів водню вистачить ще на 5-6 млрд. років, так що проблеми згасання Сонця практично не існує.

Очевидно, процес «разгоранія» нашого світила, коли воно продовжувало притягувати і накопичувати речовина, тривав досить довго, поки зірка не увійшла в стабільний режим. Згустки речовини, що стали згодом планетами, також розігрівалися в міру стягування на себе оточуючих газів і пилу, але навіть Юпітер не досяг розмірів, достатніх для перетворення на зірку. Поступово запаси речовини в навколишньому просторі виснажувалися, і планети почали остигати, тоді як Сонце продовжувало розігріватися вже не тільки за рахунок поглинання речовини, але і внаслідок початку реакцій ядерного синтезу. «Розгорається» Сонце посилало в навколишній простір все возраставший потік енергії. Найближчі до нього планети відчували і відчувають найбільш сильний нагрів сонячним випромінюванням, в той же час охолодженню віддалених від Сонця планет його випромінювання майже не перешкоджало. Тому Меркурій на стороні, зверненій до Сонця, розжарений, температура на поверхні Венери, як показали прямі вимірювання космічними апаратами, перевищує 400 ° С (див. статтю “Меркурій і Венера”), Марс – досить «прохолодна» планета, а поверхня Юпітера і інших планет покрита льодами.

Якби на Землі не було життя і її атмосфера не була очищена фотосинтезирующими рослинами від вуглекислого газу, температура на її поверхні, як показують розрахунки, перевищувала б 300 градусів. Це означає, по-перше, що якщо на Землі зникне життя, то вона не зможе виникнути на ній вдруге, і, по-друге, що в Сонячній системі тільки наша планета в своїй історії пройшла досить тривалий період, протягом якого Сонце було ще недостатньо гарячим, а Земля досить остигнула, щоб на її поверхні утримувалася температура, в якій могли існувати складні органічні молекули.
Хімічна еволюція органічних речовин неорганічного походження привела зрештою до виникнення первинних білків і нуклеїнових кислот, структурно-інформаційне взаємодія яких виявилося основою фундаментальних властивостей живого – спадковість і мінливість. З цього моменту почалася власне органічна еволюція, що створювала все більш складні і численні види живих організмів. До того часу, коли Земля могла почати перегріватися випромінюванням стабілізувався Сонця, на ній вже виникли фотосинтезирующие рослини. Кількість вуглекислого газу в атмосфері стало зменшуватися, і теплове випромінювання отримало можливість залишати Землю, в результаті чого температура на більшій частині її поверхні залишається придатною для існування життя вже багато сотень мільйонів років. Земля з її біосферою являє собою саморегулюючу систему.

Підвищення концентрації вуглекислого газу в межах, створюваних ходом природних процесів, веде до потепління внаслідок «парникового ефекту», але одночасно посилює процеси фотосинтезу. Це веде до зниження концентрації С02, посиленню випромінювання тепла в простір і зниження температури поверхні Землі. Маса океанських вод, що володіє величезною сумарною теплоємністю, служить своєрідним демпфером, що додає процесам необхідну інертність. У систему регулювання теплового режиму включені також океанські течії і повітряні потоки, взаємодія яких визначає в кінцевому підсумку локальні особливості температурного режиму і розподілу опадів при тій чи іншій середній температурі поверхні Землі. Той факт, що у взаємодії з атмосферою, гідросферою і літосферою, в якій відкладаються надлишки вуглецю, що виводяться з атмосфери, біосфера здатна у планетарному масштабі підтримувати умови власного існування, становить істота висунутої Лавлоком в 1979 р. «гіпотези Геї» – живий Землі.

Посилання на основну публікацію