Земля и жизнь - Александр Вологдин

Возникали и угасали разнообразные воздушные потоки. Движение воздушных масс, вызываемое разностью давления за счет притяжения Солнца и Луны, рождало ветры и бури. Сильные ураганы и сейчас приносят огромные непоправимые бедствия, особенно в приморских странах. Но, вероятно, они - ничто перед бурями и ураганами далекой геологической древности.

При конденсации паров воды в атмосфере образуются капельки с электрическими зарядами. Каждая капелька имеет положительный заряд в центре и отрицательный - на поверхности. Потоки воздуха дробят эти капельки на мелкие части, которые соответственно знаку своих зарядов способны группироваться. Отрицательно заряженные капельки поднимаются вверх, а более крупные положительно заряженные опускаются вниз. При этом верхняя часть облака или тучи получает более или менее мощный заряд отрицательного электричества, а нижняя - положительного.

Так возникает электрический заряд между облаками или же между облаком и землей.

Большая интенсивность атмосферных процессов в период образования Земли приводила к тому, что над поверхностью земной коры непрерывно сверкали и грохотали мощные электрические разряды. Электрические разряды в атмосфере имели, вероятно, большое значение для природного образования сложных углеродных соединений. На то, как происходило связывание всех весьма активных химических компонентов вторичной атмосферы Земли в разнообразные соединения, в том числе и в сложные органические, проливают свет замечательные опыты Стэнли Г. Миллера.

Миллер пропускал электрический разряд через смесь метана, аммиака, воды и водорода. В результате действительно удалось получить аминокислоты - исходный материал для создания белков - и другие сложные органические вещества. Тогда же Т. Е. Равловской и А. Г. Пасынским были получены аминокислоты при действии ультрафиолетовых лучей на раствор смеси формальдегида и хлористого или азотнокислого аммония.

Эти эксперименты подтверждают положение теории А. И. Опарина о том, что в первородном океане ультрафиолетовое излучение Солнца и электрические разряды атмосферы могли приводить к накоплению аминокислот, необходимых для образования белковых соединений.

Интересны сравнительные данные о составе атмосфер планет Солнечной системы. На Венере атмосфера в основном состоит из углекислого газа (97%). Есть также азот, кислород не обнаружен. Можно полагать, что современное состояние атмосферы Венеры соответствует состоянию атмосферы Земли в один из ранних этапов ее добиосферного периода, когда в результате накопления гравитационного тепла, ядерных и электронных процессов, происходящих в толще атмосферы, богатой углекислым газом, температура литосферы была в то время особенно высокой.

Марс больше других планет похож на Землю. О нем много пишут ученые и не меньше - писатели-фантасты. Его атмосфера на 90% состоит из углекислого газа. Есть вода и кислород.

Атмосферы планет-гигантов состоят в основном из легких газов. В атмосферах Юпитера и Сатурна преобладают водород и гелий, углекислый газ отсутствует. Газообразный С02 при наличии водорода полностью превращается в метан и воду. В верхних слоях атмосферы вода переходит в лед. Облака на Юпитере состоят из аммиачного льда. В атмосферах Урана и Нептуна преобладает метан, аммиак и вода.

В наше время исследования планет, которые проводятся не только наземными методами, но и при помощи космических аппаратов, приносят множество новых фактических данных о Солнечной системе. Сравнительное изучение химического состава планет очень важно для понимания химической эволюции допланетного облака, а следовательно, и для выработки правильных представлений о строении и эволюции Земли.

Земная кора и палеонтологическая летопись

Геология - наука о Земле - изучает происхождение нашей планеты и ее развитие, в особенности развитие ее твердой оболочки - земной коры и проявлений на ней жизни с ее геологической деятельностью.

Геология - наука историческая. Геологическая наука в настоящее время сильно разветвилась, превратившись в комплекс наук. Это: историческая геология, изучающая историю Земли; физическая геология, изучающая геологические процессы на Земле и их влияние на строение земной коры; палеонтология - учение об ископаемых организмах, об их морфологии и развитии; биостратиграфия - наука о руководящих ископаемых организмах, как вехах геологического времени, помогающих расчленять вмещающие отложения на относительно маломощные серии, свиты и горизонты, а также сопоставлять отложения разных районов; учение о фациях - наука об условиях формирования осадочных горных пород и полезных ископаемых; петрография - учение о минеральном составе, структуре и сложении горных пород изверженного происхождения; литология - учение об осадочных горных породах, их составе и свойствах; наука о рудных и нерудных полезных ископаемых; гидрогеология - учение о подземных водах, их составе, движении и геологической деятельности; инженерная геология и гидрогеология - наука о грунтах, горных породах и подземных водах, связанная с задачами строительства; минералогия - наука о минералах, их составе, свойствах и практическом применении; кристаллография - наука о кристаллах; геофизика - учение о физических явлениях Земли, о методах поисков полезных ископаемых и изучении геологических структур; геотектоника - учение о движениях земной коры и их результатах; геохимия - учение о химическом составе геологических образований, о поведении химических элементов и их изотопов в земной коре во времени и пространстве; абсолютная геохронология - наука, имеющая целью определение абсолютного возраста горных пород и минералов на основе изучения продуктов распада радиоактивных элементов, включенных в минералы и горные породы при их образовании.

Все эти науки характеризуются своими особыми объектами и методами исследования. При этом геологический цикл наук теснейшим образом связан, с одной стороны, с циклом наук химических, изучающих химические элементы, их изотопы и их поведение в различных соединениях и процессах, с другой стороны - с циклом наук физических, изучающих явления внутри Земли, на ее поверхности и в окружающем космическом пространстве; и с третьей - с циклом биологических наук благодаря палеонтологическим материалам, часто находимым в слоях осадочных пород.

Для успеха палеонтологических исследований оказываются часто очень важными следующие науки: физиология животных и растений, микробиология (бактериология), биохимия, биогеохимия (учение о геохимической роли организмов), сравнительная остеология и т. д. Можно добавить, что и сама палеонтологическая наука разветвляется на эволюционную теоретическую и прикладную. Кроме того, она делится соответственно группам ископаемых организмов на палеоботанику и палеозоологию (или более подробно - археоциатологию), палеоконхиологию (учение об ископаемых моллюсках), палеоэнтомологию (учение об ископаемых насекомых) и т. д. При этом выделилась специальная отрасль палеонтологической науки - палеоэкология, изучающая условия обитания ископаемых организмов.

Земная кора имеет весьма сложное строение. Она образована породами различного происхождения, различного минерального состава и различного геологического возраста в самых разнообразных соотношениях составляющих их химических элементов. Распространение же различных типов пород обычно подчиняется определенным закономерностям.

Основу земной коры составляют породы магматические, т. е. некогда образовавшиеся из расплавленных масс, застывших на глубинах близ земной поверхности или излившихся на нее. В последних случаях образовывались лавовые потоки и отлагались иногда большие массы пепла, превращавшегося в вулканические туфы. Выветривание пород на суше приводило к образованию огромных масс мелкозема - измельченного каменного материала, который под действием воды, ветра и силы тяжести перемещался и отлагался в виде слоев так называемых осадочных пород, к которым добавлялись в тех или иных количествах осадки самих водных бассейнов. В одних случаях это были известковые илы бактериального или химического происхождения, превращавшиеся со временем в твердые известняки. В других случаях, если воды бассейнов были сильно минерализованы или если испарение вод превышало их приток, выпадали различные соли кальция, магния, натрия, калия и других металлов, иногда с образованием соляных залежей. В определенных условиях при смешивании вод, стекавших с континентов, с водами древних морей создавались местные скопления глин (монтмориллониты, бентониты), фосфороносных и алюминиеносных минералов (фосфориты и бокситы), к которым в том или ином количестве подмешивался обломочный материал, приносимый реками с суши.