2. Первичная и вторичная атмосферы Земли

Итак, космическая среда и планетные атмосферы имеют восстановительной характер. Как мы уже видели, это открытие оказало важное влияние на разработку теории возникновения жизни в восстановительной, т. е. бескислородной, среде. Данные астрономии показали, что наша кислородная атмосфера - исключение, во всяком случае для Солнечной системы, а скорее всего и для всей Вселенной. Поэтому идея о возникновении жизни в примитивной, бескислородной атмосфере, сходной по составу с атмосферами других планет или с межзвездным газом (или и с тем, и с другим), была воспринята как вполне естественная. Одним из первых эту идею выдвинул Бернал [2], чье представление о примитивной атмосфере ясно из сказанного выше (табл. 3).

Однако на деле все было не так просто. История Земли вплоть до того момента, когда Земля стала "законченной" планетой, чьи горные породы могут рассказать кое-что о дальнейшем ходе событий, темна и запутанна. Сейчас ученые много спорят о последовательности событий, приведших к формированию Земли. Но нас не должны особенно интересовать все аргументы за и против, поскольку и насчет самих этих событий еще нет единодушного мнения. В качестве примера предложенных вариантов возникновения Земли приведем здесь схему Юри [14].

1. Вскоре после возникновения Солнца вокруг него, в современной плоскости эклиптики, тем или иным путем образовалась туманность.

2. В околосолнечной туманности сформировались из нелетучей фракции межзвездного вещества тела размерами примерно с Луну. Эти тела разогрелись до высокой температуры и приобрели свойства железо-никелевых фаз ахондритных метеоритов (гл. XVII).

3. Около 4,5 млрд. лет назад эти тела, по крайней мере те из них, которые находились в зоне образования метеоритов, раздробились на более мелкие фрагменты.

4. Можно думать, что в зоне планет земной группы (Меркурий, Венера, Земля и Марс) формировались "луноподобные" тела, которые затем раздробились. Зона планет земной группы селективно теряла силикатную фракцию; вот почему в составе этих планет много железа. Различия в их плотности объясняются разной степенью потери кремнезема.

5. Газы улетучились из области планет земной группы. Твердые вещества здесь были охлаждены.

6. Твердые тела концентрировались, так что образовывались планеты земной группы. Это происходило так медленно, что общая их температура оставалась невысокой. Вполне возможно, что планеты за всю свою историю никогда не достигали полностью расплавленного состояния.

7-10. Указаны еще четыре стадии, но они не особенно важны для истории Земли.

Нас с вами должны особенно интересовать стадии 2, 4, 5 и 6. Хотя о событиях каждой стадии и о последовательности стадий еще идут споры, мы можем принять к сведению общий вывод: Земля образовалась путем аккреции межзвездного вещества^* при сравнительно низких (во всяком случае, с точки зрения астронома) температурах. Все же эти температуры были достаточно высоки для того, чтобы Земля потеряла имевшиеся вначале газы и часть легких твердых веществ. Тогда Земля разогревалась за счет гравитационной энергии, переходившей при столкновениях собиравшихся частиц в тепловую. Одна из неясностей (пункт 6 схемы Юри): была ли Земля в это время расплавленной или она оставалась докрасна раскаленным более или менее твердым шаром?

^* (Существуют и полностью противоположные гипотезы, принимающие что Земля образовалась из вещества Солнца [5, 10]. В них есть привлекательные для геолога стороны; в частности, с их помощью гораздо легче объяснить химический состав земной коры и дифференциацию магмы. Но астрономы, кажется, не принимают этих гипотез.)

Правда, последний вопрос имеет скорее академический интерес для нашей проблемы. Понятно, что если бы жизнь даже и существовала раньше, она не вынесла бы сильного повышения температуры в период аккреции. Таким образом, устаревшее убеждение, что Земля населена искони, совершенно отпадает. Жизнь должна была появиться на ней, во всяком случае, после шестой стадии, указанной в нашей схеме, так как ничто живое не могло бы вынести такого нагрева.

Все согласны, что самая первая атмосфера Земли была утрачена (пункт 5). После охлаждения сформировавшейся Земли наша планета еще не имела заметной атмосферы. Новая атмосфера создавалась постепенно. Земля выделяла газы (этот процесс еще продолжается: газы из Земли выделяются, например, при вулканических извержениях, а также выносятся гейзерами и сальфатарами^*), и в результате образовалась вторичная атмосфера. В то время могла еще продолжаться аккреция - вещество межзвездного пространства выпадало на Землю в форме метеоритов и космической пыли.

^* (Сольфатары - струи горячих (100-200°С) вулканических газов, выделяющиеся из трещин в вулканическом конусе. - Прим. перев.)

Итак, еще в ходе догеологической, астрономической своей истории Земля потеряла раннюю первичную атмосферу. Современная атмосфера образовалась гораздо позже. С астрономической точки зрения она вторична, но поскольку жизнь на Земле появилась в геологический период, нас интересуют только атмосферы, сменившиеся за это время. Поэтому "астрономически вторичную" атмосферу Земли мы делим, с геологической точки зрения, на первичную, бескислородную, и современную кислородную.