Книга Бытия. Общая история происхождения - Гвидо Тонелли
Шрифт:
Интервал:
Закладка:
На первом этапе формирования Земли вулканические процессы по всей планете примут пугающие масштабы и исключительную интенсивность. Приступы вулканической активности выведут на поверхность непрерывный поток химических соединений, растворенных в газах и расплавленных породах, которые образуют на ней новую кору. Медленно сформируется атмосфера, состоящая в основном из водяного пара, азота и углекислого газа, и гравитационное поле этой большой каменистой планеты сможет удержать ее.
Вода уже присутствовала в пыли протопланетного облака, а потом ее молекулы стали смешиваться с молекулами горных пород в мантии Земли. Их большая часть пропадет, испарившись во время горячих фаз формирования планеты, но череда извержений вернет воду на поверхность в виде пара. Много воды планета получит из непрекращающегося потока астероидов и комет. Непрерывная бомбардировка углеродсодержащими метеороидами, богатыми водой, и падение на поверхность планеты комет, настоящих космических айсбергов, обогатят Землю еще и этим новым элементом.
Когда Вселенной исполнилось десять миллиардов лет, большую часть поверхности нашей планеты покрывали океаны. Извержения вулканов поддерживали в атмосфере высокую концентрацию углекислого газа, благодаря чему действовал парниковый эффект, на протяжении длительных периодов времени поддерживающий условия, необходимые для того, чтобы большая часть воды в океанах оставалась в жидком состоянии.
Аналогичные явления снабжали водой и другие тела Солнечной системы. В виде пара она присутствует в газовых гигантах, таких как Юпитер, Сатурн и Уран, а также в облаках, покрывающих Венеру. В полярных шапках Марса есть лед, а Европа – самый маленький из четырех спутников Юпитера, открытых Галилеем, – покрыта огромным замерзшим океаном глубиной более ста километров; многие думают, что там, под поверхностными слоями льда, много жидкой воды. На Титане, крупном спутнике Сатурна, гораздо больше воды, чем на Земле, но и там, насколько нам известно, она существует в форме льда; жидкая вода, вероятно, есть на Энцеладе, другом спутнике этого гиганта, знаменитого своими кольцами.
Горячее сердце Земли сделало нам еще один подарок, очень важный для ее развития. Концентрические слои жидкого железа, вращающиеся с разной скоростью вокруг внутреннего твердого ядра, увлекают с собой заряженные частицы, и возникают сильные кольцевые токи, которые порождают вокруг планеты всюду проникающее магнитное поле. Невидимым щитом оно будет отклонять заряженные частицы к полюсам, предохраняя планету от разрушительного воздействия космического излучения, которое может легко разрывать химические связи в самых сложно устроенных соединениях. Теперь есть все ингредиенты, чтобы запустить цепочку событий, напрямую касающихся нас.
Углерод, водород, азот, кислород, фосфор и сера – основные элементы самых важных органических молекул; их можно найти почти повсюду во Вселенной, так что они, безусловно, были в изобилии и на Земле в ранний период ее формирования. Из этих элементов вблизи подводных вулканов или гидротермальных источников могут формироваться предшественники основных биомолекул, которые мы находим в живых существах. В таких средах, как теплая вода, обогащенная минеральными солями и растворенным в ней газами различного типа, возникают очень специфические условия, необходимые для возникновения первых биологических структур. Химические реакции, в результате которых оксид углерода, аммиак и формальдегид превратились в аминокислоты, липиды, полисахариды и нуклеиновые кислоты, могли проходить достаточно долго, чтобы построить первые белки и начать паковать информацию в самые примитивные формы ДНК.
Следует также принять во внимание гипотезу о том, что бактерии или другие очень простые живые организмы, способные выживать при экстремальных температурах, могли достичь Земли на астероидах и кометах, которые непрерывно бомбардировали ее в течение всего первого миллиарда лет. Скрытые в породе каменных обломков или в смешанной со льдом пыли комет, примитивные формы жизни, возникшие где-то в другом месте и выброшенные в космос в результате крупных столкновений или мощных извержений, могли распространиться по всей Солнечной системе. И если первые формы жизни попали на нашу планету из космоса, они наверняка нашли здесь благоприятную среду.
Несомненно одно: три с половиной миллиарда лет назад под толстым покровом океанской воды, защищающим от агрессивных ультрафиолетовых лучей, начали развиваться первые простейшие биологические структуры. Это цианобактерии, крошечные водоросли, развитие которых вызовет еще одно эпохальное изменение. Они представляют собой одноклеточные организмы, собирающиеся в крошечные нити менее одной тысячной миллиметра длиной, кроме того, они прокариоты, то есть их гены свободно плавают внутри клетки, не защищенные никакой мембраной.
Цианобактерии способны улавливать свет и использовать его энергию – такой процесс называется фотосинтезом, – причем этот механизм совершенствуется, адаптируясь к различным средам, в которых развиваются их колонии.
Биохимическая реакция, в которой под действием солнечного света из углекислого газа выделятся кислород и синтезируются сахара, радикально изменила окружающую среду Земли. Вначале кислород, выделяемый водорослями, вступал в реакцию с железом, в изобилии имевшимся на дне океанов. Но когда популяции цианобактерий резко возросли, часть кислорода, которой уже недоставало неокислившегося железа, стала выделяться из воды, и тогда случилось непоправимое. Состав земной атмосферы радикально переменился, и для всех организмов, не сумевших вовремя приспособиться к новым условиям, он стал очень токсичным. Началось первое великое вымирание земных форм жизни, но оно открыло путь стремительному развитию новых видов.
Около двух миллиардов четырехсот миллионов лет назад земная атмосфера стала стабильно содержать небольшое количество кислорода; для нас, людей, такой воздух по-прежнему был бы непригоден для дыхания, но теперь процентное содержание кислорода могло только расти.
В живых организмах, происшедших от первых прокариот, появились ядра для защиты генетического материала, и созданное тем самым эволюционное преимущество предопределило успех эукариот. Новая атмосфера, содержащая кислород, похоже, способствовала развитию первых многоклеточных организмов, которых недавние открытия относят ко времени около двух миллиардов лет назад. После этого начали возникать все более сложные биологические формы, которым еще предстояло пережить различные критические эпохи, периоды экспансии и кошмарные массовые вымирания.
Настоящая фантасмагория новых живых структур произошла около пятисот миллионов лет назад, когда Земля вошла в период сильного потепления, вероятно, из-за быстро прогрессирующего парникового эффекта. Уровни углекислого газа в кембрийский период достигли значений примерно в двадцать раз более высоких, чем в современную эпоху, при средней температуре планеты на десять градусов выше нынешней. Результатом стал настоящий взрыв жизни с появлением очень разнообразных форм растений и первых позвоночных, рыб, а затем и крупных рептилий.
Новый катаклизм в корне изменил сценарий. После столкновения с крупным астероидом шестьдесят пять миллионов лет назад климат планеты претерпел значительные изменения из-за поднявшейся пыли. Внезапный холод охватил Землю, вызвав массовое вымирание крупных динозавров и предоставив неожиданную возможность для мелких млекопитающих, которые сумели выжить и заняли все освободившиеся экологические
