>
Обмен мнениями по проблеме возникновения биосферы планеты продолжает статья зав.кафедрой географии Сахалинского государственного университета, кандидата геолого-минералогических наук, доцента Владимира Дуничева.
Время существования Земли принято разделять на пять больших промежутков, называемых эрами: архейскую (архей), протерозойскую (протерозой), палеозойскую (палеозой), мезозойскую (мезозой) и кайнозойскую (кайнозой). Они составляют геохронологическую (геологического времени) таблицу.
Архейская эра означает Lдревнейшая¦. Название протерозойской эры состоит из двух слов: протерос v по-греч. Lпервичный¦ и зоя (зоикос) Lжизнь¦. В переводе на русский протерозой определяется как время первичной жизни или возникновения жизни. В таком случае архей, предшествующий протерозою, может быть назван дожизненным временем. Палеозой (палео v древний) значит Lдревняя жизнь¦, мезозой (мезос v средний) v Lсредняя жизнь¦, кайнозой (кайнос v молодой)=v Lмолодая¦ или Lновая жизнь¦. Считается, что протерозой начался 2600 млн. лет назад, палеозой v 570, мезозой v 240 и кайнозой=v 67 млн. лет. Архей и протерозой объединили в докембрий, т. е. то, что было до первого периода палеозойской эры v кембрийского (кембрия).
Из геохронологической таблицы следует, что сначала на Земле не было жизни. Возникла она в начале протерозоя или 2600 млн. лет назад.
История становления геохронологической таблицы
К середине XVIII в. было выяснено, что горные породы залегают в каменной оболочке в определённом порядке. Осевые части горных хребтов сложены крупнокристаллическими гранитами, которые ниже сменяются среднекристаллическими гнейсами, а те, в свою очередь, v кристаллическими сланцами из мелких кристаллов слюды, кварца и других минералов. На склонах хребтов обнажаются слои песчаников, сцементированных глин (аргиллитов) и известняков. На равнинах распространены глины, пески, галечники и другие рыхлые осадки. В гранитах, гнейсах и сланцах какие-либо остатки организмов не отмечались. Песчаники и аргиллиты, наоборот, часто содержали остатки скелетов животных, отпечатки и окаменевшие стволы растений. Известняки порой сложены створками раковин.
Причины такого расположения горных пород объяснил немецкий геолог И. Леман в 1756 г. В основе его рассуждений было положение библейской легенды о том, что в истории нашей планеты произошли два общепланетарных события: создание Земли с последующим сотворением на ней жизни и всемирный потоп. Поэтому кристаллические породы без остатков организмов И. Леман отнёс к образовавшимся при создании Земли до возникновения на ней жизни. Слоистые песчаники, аргиллиты и известняки с многочисленными остатками организмов предложил считать результатом всемирного потопа. В 1759 г. итальянец Дж. Ардуино назвал кристаллические породы первичными, слоистые v вторичными, а рыхлые v третичными. Верхняя часть последних в 1829 г. получила название четвертичных. Кайнозойская эра и в настоящее время разделяется на два периода: третичный и четвертичный. В 1960 г. было принято решение Lтретичный период¦ не употреблять, разделив его на два периода: палеогеновый и неогеновый.
После принятия на вооружение естествознания в начале XIX в. гипотезы Канта-Лапласа о прохождении Землей стадии огненно-газового шара, в истории геологического развития были выделены азой и эозой (Эо v древнегреческая богиня зари, восхода, начала). Со временем азой стал археем, а эозой v протерозоем. С тех пор люди не сомневаются, что жизнь (биосфера) на Земле возникла.
Однако прежде чем задавать такой вопрос, на это нужно иметь основания. Они следующие: 1. Есть ли биосфера? 2.=Было ли время, когда ее не было? В таком случае возможна логическая цепочка: не было, а сейчас есть, следовательно v возникла. То, что биосфера=v оболочка живых существ и следов их жизнедеятельности (по В.И. Вернадскому) v существует, сомнений нет. Люди составляют часть её.
У кого можно спросить: LБыло ли время, когда на Земле отсутствовала биосфера?¦. Очевидно, что ни у кого из живущих и живщих на земном шаре об этом узнать нельзя, потому что в дожизненное время никто не жил. Спросить теоретически можно не у жителей Земли, если они есть, которых принято называть инопланетянами. Но контактов с ними у землян пока нет.
Геологические данные о невозникновении биосферы на Земле
Однозначно отвечает на вопрос об отсутствии дожизненного времени сама наша планета строением своей каменной оболочки. В настоящее время в условиях биосферы образуются кварц, полевые шпаты, слюды, гематит v минерал состава Fe2O3, т. е. железо в нём максимально окислено, кальцит и др. Если бы на Земле не было биосферы, в то время формировались бы такие же минералы, как сейчас, или другие? Конечно, другие! По крайней мере гематита бы не было. Однако все минералы, независимо от времени образования, одинаковые. Нет минерала, известного, например, в архее, и отсутствующего в палеозое и наоборот. С учетом этих фактических данных в начале XX=в. В.И. Вернадский обратил внимание на отсутствие эволюции земных минералов и сделал вывод о том, что условия их образования во всё известное время были одинаковыми. Сейчас условия биогенные, следовательно, они были биогенными всегда в известное геологическое время. Отсюда гениальный вывод В.И. Вернадского: LБиосфера геологически вечна¦ или все земные минералы и горные породы образовались в условиях биосферы. Дожизненного времени на Земле не было. Задавать вопрос о времени возникновения жизни некорректно, нет оснований. Если же он задан, то ответ будет: LБиосфера (жизнь) не возникла¦. Наличие биосферы позволяет лишь задать вопрос: LСколько она есть, существует?¦.
С учётом вывода В.И. Вернадского, что все горные породы на нашей планете образовались в условиях биосферы, американский геолог Дж. Чедвик в 1930 г. предложил докембрий, образования которого лишены явных остатков скелетных форм организмов, называть криптозоем (криптос по-греч. Lскрытый¦). Криптозой v время скрытой жизни. Отложения же палеозоя, мезозоя и кайнозоя, содержащие в массовом количестве остатки скелетов организмов, им отнесены к фанерозою (фанерос по-греч. Lявный¦). Фанерозой v время явной жизни. Деление геологического времени на криптозой и фанерозой засвидетельствовалоствовало, что употреблять термины Lархей¦ (дожизненное временя) и Lпротерозой¦ (время появления жизни) нельзя, потому что жизнь существовала на земном шаре во все известное время. Тем самым выяснилось, что библейские основания геохронологической таблицы: сначала Бог сотворил Землю, а затем жизнь на ней, реальными фактическими данными не подтвердились. Однако термины Lархей¦ и Lпротерозой¦ употребляются и сейчас.
В середине XX в. в самых древних известных горных породах v кварцитах возраста около 4 млрд. лет под электронным микроскопом были выявлены остатки нитчатых (многоклеточных) водорослей. Эти данные свидетельствуют:. 1) о прямом доказательстве отсутствия на Земле дожизненного времени; 2) о незанесении биосферы из космоса (панспермии), потому что в противном случае было бы время без жизни, а потом появилась биосфера; 3)=о недопустимости предположения, что сначала были одноклеточные организмы, а затем v многоклеточные; 4) о невозможности предположения ранее нагретой, тем более расплавленной природы Земли, а, стало быть, об отсутствии глубинной (эндогенной, внутренней) энергии, магмы.
Биологические данные о невозникновении жизни на Земле
Основные положения клеточной теории на современном этапе развития биологии следующие: все живые организмы состоят из клеток; клетки всех организмов подобны;
клетка только от клетки (при делении клетки). Постулат Lклетка от клетки¦ в 1858 г. обосновал немецкий врач, основатель современной патологической анатомии Р.=Вирхов (1821-1902). Получается, если кто говорит о возникновении жизни на Земле, тот допускает возможность образования клетки не от клетки, что современной биологией не допускается.
В 1859 г., после выхода книги Ч. Дарвина LПроисхождение видов путём естественного отбора¦, Парижская академия наук назначила специальную премию за попытку осветить по-новому проблему самопроизвольного зарождения жизни. За доказательство невозможности самозарождения живых существ эту премию в 1862 г. получил французский микробиолог и химик, основоположник современной микробиологии и иммунологии Л. Пастер (1822-1895). Им был высказан постулат Lживое от живого¦.
Прошло почти полтора столетия, как в биологии было установлено, что клетка образуется только при делении клетки, живое от живого. Однако биологи, как и все другие люди, продолжают утверждать, что жизнь на Земле возникла. Почему же это происходит?
Представления А.И. Опарина и С. Миллера о возникновении жизни на Земле
В 1924 г. молодой советский учёный А.И. Опарин предположил, что если атмосфера около 4 млрд. лет назад состояла из аммиака, метана, углекислого газа и паров воды, то при мощных электрических разрядах в такой атмосфере могли возникнуть простейшие органические соединения, необходимые для возникновения жизни. В середине XX в. американский исследователь С. Миллер опытным путём подтвердил справедливость предположения А.И. Опарина. Пропуская электрические разряды напряжением 60 000 В через смесь аммиака, метана, водорода и паров воды под давлением в несколько паскалей при температуре +80¦С, С.Миллер получил простейшие жирные кислоты, мочевину, уксусную и муравьиную кислоты и несколько аминокислот v глицин и аданин. Результаты этого опыта были восприняты как доказательство способа возникновения жизни на Земле.
Между тем, опыт или эксперимент v ни что иное, как попытка воспроизвести явление на основе его предварительного истолкования. Вот это предварительное истолкование представлений А.И. Опарина и опыта С. Миллера не имело оснований. Ещё в начале 30-х гг. XIX в. английский геолог
Ч. Лайель (1797-1875) предложил принцип актуализма: во все известное время геологические процессы были подобны современным. На этом постулате основана палеогеография v наука о ландшафтах прошлого.
Отсутствие эволюции земных минералов свидетельствует, как показал В.И. Вернадский, о постоянстве состава атмосферы, гидросферы и биосферы. Геологическая вечность биосферы, как динамической системы, проявляется в постоянстве её массы (порядка 1019 т), массы живого вещества (порядка 1015 т), энергии, связанной с живым веществом (порядка 1018 ккал). Допускать возможность другого состава атмосферы, тем более из аммиака, метана, углекислого газа и водорода, абсурдно. Наличие в отложениях архея гематита v Fe2O3, оксида железа высшей степени окисления, свидетельствует о кислородной атмосфере. Основные положения современной биологии: клетка от клетки, живое от живого подтверждают этот вывод.
Нитчатые водоросли в архее не могли жить при температуре воды +80¦=С. О том, что температура поверхности литосферы не была в архее и протерозое выше современной, указывают тиллиты v сцементированные ледниковые отложения. Если ввиду значительной перекристаллизации пород архея определение в них тиллитов затруднено (достоверно определены в Канаде и Юго-Западной Австралии), то на ранний протерозой (1700-2600 млн. лет назад) приходится максимум оледенений земного шара. Ледниковые отложения того возраста, в том числе материковых и шельфовых ледников, накопились в Африке, в Северной и Южной Америках, в Карелии, Казахстане, Восточной Сибири.
Если бы атмосфера ранее состояла из метана, аммиака, водорода и паров воды, то в составе ее при окислении CH4 в настоящее время преобладал бы углекислый газ:
CH4 + 2О2 = СО2 + 2Н2О. Она не смогла бы затем стать с большим содержанием кислорода, как сейчас, потому что в природе отсутствует процесс углекислого газа. В начале XX=в. считалось, что углекислый газ разлагается при фотосинтезе.
Между тем в 1931 г. американский микробиолог К. Нил показал, что свободный кислород поступает в атмосферу за счет разложения воды, а не углекислого газа.
Сначала под действием квантов солнечного света с помощью хлорофилла разлагается вода и только потом разложение ОН дает воду и свободный кислород. Если бы атмосфера была в основном из углекислого газа, она такой бы и осталась.
Ложна и методологическая основа представлений
А.И.=Опарина: образование из неорганических соединений органических, а из них v организмов. Она отражает взгляды людей первой половины XIX в. о том, что сначала земной шар был расплавленным, затем при остывании покрылся твёрдой корой охлаждения v земной корой. Физики того времени указывали, что твёрдое вещество, как более плотное, должно было утонуть в расплаве, и земная кора появиться не могла. При остывании до 99¦=С на ее поверхности сконденсировались пары воды, образовав нагретый океан. Последующее охлаждение воды привело к формированию органических веществ, а из них v организмов.
Такие представления базировались на представлениях, что все вещества разделяются на неорганические и органические. Органическими считались вещества, которыми сложены организмы. Тогда еще химии как таковой не было. О химических элементах, в том числе об углероде, не говорили.
До 1775 г. простыми элементами принимались с времен Эмпидокла (490-420 гг. до н. э.) воздух, огонь, вода и земля. Проведя количественный анализ воздуха, А. Лавуазье в 1775 г. установил, что воздух состоит из двух газов. Один из них поддерживал горение, жизнь, а другой нет. Первый сначала был назван Lжизненным¦, а затем кислородом, как входящий в состав кислот. Второй получил название азота (нежизненного).
С конца XVI в. наблюдалось выделение при действии кислоты на металлы горючего газа. В середине XVIII в. этот газ исследовали М.В. Ломоносов (1711-1765) и английский физик и химик Г. Кавендиш (1731-1810), но, будучи сторонниками учения о флогистоне (горючей части всех веществ), полагали, что это и есть чистый флогистон, а не простое вещество. В 1783 г. А. Лавуазье при взрыве смеси кислорода и Lгорючего газа¦ получил капельки воды. Стало ясно, что вода v сложное вещество, состоящее из кислорода и Lгорючего¦ газа, названного водородом.
Первым органическим веществом, полученным из неорганических соединений, стала мочевина v CO(NH2)2. Ее в 1828 г. синтезировал Ф. Велером из хлористого аммония и циановокислого серебра. В настоящее время органические вещества из неорганических получают промышленным способом в огромных количествах. Однако никто этим не иллюстрирует возможность возникновения жизни. Из неорганических соединений необходимо получить клетку, а не органические вещества, что по данным современной биологии сделать невозможно.
Отсутствие глубинной (внутренней, эндогенной) энергии
Развитием всего живого управляет Солнце. В результате фотосинтеза, невозможного без солнечного света, чего не знали древние евреи, поэтому по библейской легенде сначала, в третий день, созданы растения, а Солнце появилось лишь в четвёртый день, образуются углеводы, служащие пищей растительноядным животным. Теми, в свою очередь, питаются хищники.
Однако ещё во второй половине XVIII в. источником всей энергии на земном шаре, в том числе и в органическом мире, твердо считалась внутренняя энергия Земли, её огненное ядро. Растения своими корнями извлекали из недр планеты не только необходимые вещества, но и нужную энергию v тепло. Один из основоположников кристаллографии v Роме де Лиль одним из первых подчеркнул несостоятельность этого положения. Его книга, изданная в 1779 г., называлась: LИзгнание действия центрального огня с поверхности Земли и восстановление влияния Солнца в своих правах.
О былом расплавленном состоянии Земли стали говорить после того, как в начале XVII в. Г. Галилей посмотрел в построенный им телескоп на Солнце и увидел на нем темные пятна. Они были приняты за свидетельства остывания светила. На самом деле протуберанцы являются результатом активности Солнца. Р. Декарт (1596-1650) предложил считать Землю бывшей звездой, которая из-за своих небольших размеров у поверхности остыла, а в центре содержит раскалённое ядро из солнечного вещества.
Эту традицию продолжил в середине XVIII в. Ж. Бюффон, объяснявший происхождение Земли и других планет из материала Солнца, когда в него врезалась комета и выбила громадные брызги. В начале XIX в. гипотеза Канта-Лапласа засвидетельствовала расплавленную природу земного шара. Именно на середину и конец XIX в. приходится становление основных положений современной геологии, базирующихся на активной роли глубинной энергии.
Метаморфизм считается процессом преобразования (перекристаллизации) песка и глины, погружающихся в недра каменной оболочки, где они под влиянием повышающейся температуры становятся последовательно кристаллическими сланцами и гнейсами. Между тем добавление энергии ведет не к перекристаллизации, а к расплавлению, формированию аморфных веществ. Аморфные минералы и горные породы находятся на поверхности литосферы, а с погружением кристаллизуются.
Магматизм объясняется формированием из высоконагретых твёрдых пород на глубине магмы, отдельные порции которой поднимаются, теряют газы и превращаются в лаву, вызывающую на поверхности литосферы извержение вулкана. Однако объяснение сути магматизма противоречит реальным фактическим данным и законам физики.
С глубиной температура горных пород действительно увеличивается, но не прогрессивно, а регрессивно, замедляясь. В сверхглубокой Кольской скважине значение теплового потока (Вт.м-2) возрастало до глубины 5000=м, затем снизилось, а с глубины 6800 м началось стабильное уменьшение.
Но даже если бы горные породы на глубине десятков километров были бы высоконагреты, чтобы получить из них расплавленную массу v магму v необходимо было бы убрать покрышку вышележащих слоёв толщиной несколько километров, чтобы понизить давление, без чего расплавление невозможно. К радости живущих на Земле подобное не происходит. Но предположим, что давление как-то уменьшилось, и образовалась магма. При подъеме она будет контактировать с окружающими менее нагретыми породами, что, согласно второму началу термодинамики, приведет к её охлаждению, кристаллизации и прекращению подъема. Но предположим вообще невероятное: магма при подъеме не остывает. Превращение ее в лаву с дегазацией летучих веществ приведет к потере тепловой энергии с обязательной кристаллизацией.
Последовательность залегания горных пород в литосфере следующая. На поверхности лежат аморфные (из вулканического стекла или минерала опала), рыхлые обломочные и глинистые породы. Ниже их распространены сцементированные (мельчайшими кристаллами) обломочные и глинистые, затем кристаллические.
Если учитывать, что при кристаллизации (перекристаллизации) энергонасыщенность вещества уменьшается (происходит выделение тепла), то, глядя на разрез видимой части литосферы, можно вывести закон: по мере погружения в недра литосферы и перехода из аморфного, тонкодисперсного (глинистого) и обломочного состояния во всё более крупнокристаллическое энергонасыщенность вещества каменной оболочки уменьшается. Следствия из этого закона. 1. Ниже крупнокристаллического гранита могут находиться горные породы еще менее энергонасыщенные, чем гранит. 2. Ниже гранита магма v расплавленная, а стало быть высокоэнергонасыщенная, масса образоваться и находиться не может. 3. Из-под гранита глубинная (внутренняя) энергия не поднимается, в противном случае на глубине были бы аморфные породы, выше v мелкокристаллические, затем среднекристаллические и на самом верху крупнокристаллический гранит. В природе всё наоборот. Гранит образуется на глубине. Попадая на поверхность литосферы, поглощая солнечную энергию, он разрушается до аморфного опала и глины. 4. Источник энергии геологических процессов на поверхности, где высокоэнергонасыщенные аморфные породы.
Итак, глубинной (внутренней, эндогенной) энергии земного шара нет, потому что он никогда не был нагретым, тем более расплавленным. Об этом свидетельствует геологическая вечность биосферы (по В.И. Вернадскому), остатки водорослей в самых древних горных породах, постулаты биологии: клетка от клетки, живое от живого.
Извержения вулканов вызываются солнечной энергией
Естественно возникает вопрос: LРаз глубинной энергии, магмы нет, почему же извергаются вулканы?¦. Научно доказательный ответ можно найти, если найти место вулканизму в системе геологических процессов.
Землю принято разделять на четыре оболочки: атмосферу, гидросферу, биосферу и литосферу, взаимосвязанные между собой, составляющие единую систему. Функционирование первых трёх обусловлено происходящим в них круговоротом энергии и вещества, вызванным поступлением солнечной (космической) энергии и гравитационным полем планеты. Следовательно, и в каменной оболочке происходит круговорот энергии и вещества, вызванный теми же причинами. Любой круговорот состоит из трех звеньев: начального (накопление энергии), промежуточного (освобождение накопленного) и заключительного (удаление освобожденного, чтобы началось снова накопление).
Начальное звено заключается в накоплении на поверхности литосферы кристаллическими и сцементированными породами солнечной энергии, что приводит к их разрушению до аморфных, рыхлых глинистых и обломочных образований. При транспортировки в пониженные участки, что вызвано гравитационным полем, химический состав продуктов разрушения усредняется. На дне морей накапливаются в виде слоев осадки: пески, глины. Химический состав слоистой оболочки средний между гранитом и базальтом.
Накопившийся слой осадка перекрывается новыми слоями. Происходит это потому, что гравитационное поле обязывает все тела литосферы занять как можно более близкое положение к центру планеты, уменьшает её объем. Действительно, 150 млн. лет назад уровень океана был выше современного почти на 9 км. Вершина Джомолунгмы (8848 м) сложена морскими известняками юрского возраста. Возрастающая масса вышележащих слоев сдавливает вещество осадка, сближает атомы, что приводит к кристаллизации и перекристаллизации с увеличением размера кристаллов. При этом отжимаются вода и газы. Подземные воды нагреваются освободившейся солнечной энергией. Чем глубже погружается вещество, тем меньше из него удаляется летучих веществ и тепловой энергии. В конечном итоге осадок разделяется на гранит и нагретый базальтовый раствор. В этом суть промежуточного звена круговорота в литосфере.
Базальтовый раствор, как более легкий, всплывает по порам и трещинам вверх, по пути получая тепло и летучие вещества из перекристаллизующихся пород. Это не дает ему остыть и позволяет достичь поверхности. Вулканизм v заключительное звено круговорота энергии и вещества в литосфере.
Итак, биосфера на Земле не возникла, потому что не было дожизненного времени. Вообще в Природе ничто не возникает из ничего. Вселенную составляют энергия и материя. Законы сохранения энергии и материи гласят: энергия (материя) не возникла и не исчезает, а переходит из одной формы в другую.
