Вселенная, жизнь, разум

Коль скоро, согласно всем существующим космогоническим гипотезам, планеты образуются из первичной газопылевой субстанции, химический состав которой аналогичен химическому составу Солнца и звезд, первоначальная их атмосфера состояла в основном из простейших соединений водорода – наиболее обильного элемента в космосе. Больше всего было молекул Н₂, Н₂О, СО₂, NH₃ и СН₄. Кроме того, первичная атмосфера должна была быть богата инертными газами, прежде всего гелием и неоном. Тот простой факт, что в настоящее время обилие благородных газов на Земле по сравнению с Солнцем ничтожно мало[39] , означает, что они в свое время диссипировали в межпланетное пространство.

Для понимания эволюции планетных атмосфер особенное значение имеет анализ содержания благородных газов и их изотопов в атмосферах планет земной группы. Это следует из химической инертности этих газов в сочетании с тем, что тяготение планеты должно их удержать в атмосфере в течение всего времени эволюции атмосферы (за исключением легкого гелия). Выполненный советскими учеными во время полета «Венеры-11» и «Венеры-12» изотопный анализ атмосферы нашей космической соседки дает для этого богатый материал. В табл. 4 приведено относительное содержание разных изотопов благородных газов в атмосферах планет земной группы.

Обращает на себя внимание, что абсолютное содержание изотопа аргона ⁴⁰А в атмосферах Земли и Венеры довольно близко. Так и должно быть, так как этот изотоп непрерывно образуется из изотопа калия, довольно обильного в коре обеих планет. Также понятно, почему в атмосфере Марса количество ⁴⁰А на порядок меньше, чем в атмосферах Земли и Венеры – ведь масса Марса меньше. Совершенно неожиданно, однако, что «нерадиогенный» изотоп ³⁶А в атмосфере Венеры так же обилен, как и радиогенный изотоп ⁴⁰А. Между тем в атмосферах Земли и Марса обилие изотопа ³⁶А в сотни раз меньше, чем ⁴⁰А. Столь разительное различие должно иметь глубокий космогонический смысл, т.е. оно должно отражать условия образования планет солнечной системы и их атмосфер. М.Н. Изаков из наблюдаемого изотопного состава атмосфер «внутренних» планет делает весьма радикальный вывод, что атмосфера Венеры была «захвачена» из протопланетного облака, между тем как на Земле и особенно на Марсе основная часть атмосферы имеет вторичное происхождение и обусловлена «дегазацией» пород, образующих кору этих планет. Этот важный вывод нуждается, однако, в подтверждении.

Необходимо сразу же подчеркнуть, что современная атмосфера нашей Земли совершенно уникальна. Сейчас уже благодаря выдающимся успехам космонавтики, мы надежно знаем состав атмосфер всех планет земной группы. Подробно об этом речь будет идти в гл. 16. Сейчас мы только подчеркнем, что основным газом в современных атмосферах Марса и Венеры является углекислота (свыше 95%). Между тем свободного кислорода в чрезвычайно разреженной атмосфере Марса всего лишь 0,2%, а на Венере и того меньше.

В земной атмосфере углекислота составляет совершенно ничтожную долю – 0,032%[40]. В то же время вулканическая деятельность нашей планеты (так же как Венеры и Марса) щедро поставляет в атмосферу СО₂. Куда же исчез углекислый газ? Почему в атмосферах наших «соседей» по Солнечной системе он постепенно накопился, а у нас «исчез»? Углекислый газ удаляется из атмосферы Земли двумя процессами. Первый (более мощный) – это химические реакции с горными породами, в которых участвует жидкая вода. Второй – жизнедеятельность покрывающих всю нашу планету растений, которые, используя солнечную энергию с помощью хлорофилла, из нескольких молекул СО₂ и Н₂О синтезируют глюкозу.

Освободившиеся молекулы кислорода при этом непрерывно поступают в атмосферу.

Таким образом, в течение долгой истории Земли благодаря растениям земная атмосфера была практически «очищена» от СО₂ и насыщена молекулами О₂.

Кислород в земной атмосфере находится в состоянии динамического равновесия. Если бы не жизнедеятельность растений (они поставляют в атмосферу ежегодно 10-ки тонн кислорода), исключительно активные молекулы этого элемента вступили бы в различные химические реакции и исчезли бы из нашей атмосферы за какие-нибудь 10000 лет![41].

С точки зрения планетолога современная атмосфера Земли представляет собой «астрономический нонсенс» или, проще говоря, чудо. Это надо же – 21% атмосферы состоит из немыслимо химически активного газа. И все это – результат развития жизни на нашей планете! Этот пример со всей наглядностью показывает как развитие жизни на планете приводит к космическим последствиям. В дальнейшем, в частности, при анализе проблемы разумной жизни во Вселенной, мы будем возвращаться к этому вопросу неоднократно.

Сколько же времени на Земле существовала первичная атмосфера? Имеются довольно надежные геологические и геохимические данные, указывающие на то, что уже 3,5 млрд лет назад земная атмосфера была довольно богата кислородом.