Лев Мухин - Планеты и жизнь
Единственное спасительное убежище для синтезированных молекул - глубины океана. Но проведенные многими учеными, и в том числе автором этой книги, строгие расчеты показали, что ничтожная часть органических молекул достигнет поверхности океана. Как метко сказал крупнейший американский геохимик Ф. Абельсон, питательный бульон должен был быть очень "тощим".
А если бульон "тощий", то и дальнейшие реакции усложнения, образования больших молекул должны происходить медленно и с невысокой вероятностью.
Чисто интуитивно многие исследователи понимали, что трудно получить значительные концентрации предшественников биомолекул во всей массе Мирового океана. Знаменитый английский физик и философ Д. Бернал давно указывал на так называемые субвитальные территории, где во время приливов и отливов, во время высыхания озер и больших луж могло происходить накопчение предшественников органических соединений.
Но Бернал предполагал так же, как многие другие, что атмосфера была восстановительной, а мы с вами убедились, что это отнюдь не очевидный факт.
Таким образом, налицо противоречие между основными предпосылками предбиологической химии и реальными данными современной эволюционной планетологии.
Но главнее, что жизнь на Земле существует 3,5 миллиарда лет, а значит, вопреки всему вышесказанному обязательно шло образование и накопление органических молекул. Разрешить возникшие противоречия и попытался около 10 лет назад автор этой книги.
Глава V
ВУЛКАНЫ-РАЗРУШИТЕЛИ,
ВУЛКАНЫ-СОЗИДАТЕЛИ
Все началось с того, что в 1971 году в холле Института космических исследований ко мне подошел Н. Кардашев и сказал:
"В следующем году в Армении будет очень интересная международная конференция по связи с внеземными цивилизациями. Хочешь поехать?"
"Конечно, хочу", - ответил я, не сомневаясь ни секунды и не задумываясь о том, какое отношение имею к внеземным цивилизациям.
"Ну тогда поговори с "доктором". Нужны новые идеи", - добавил Кардашев многозначительно.
Я в то время занимался программой поисков жизни на Марсе и очень интересовался, в порядке хобби, проблемой происхождения жизни и добиологической химией.
Уже тогда мне было ясно, что проблема безумно сложная, с новыми идеями туго, но к "доктору" все-таки пошел (уж очень хотелось поехать в Армению). Нужно сказать, что "доктор", замечательный астрофизик, член-корреспондент Академии наук СССР И, Шкловский, один из организаторов конференции, с нескрываемым пренебрежением относился к проблеме происхождения жизни.
"Вот что, - сказал он мне, - нужно что-нибудь новенькое, что-нибудь эдакое. - И рука "доктора" описала в пространстве сложную директивную фигуру. - Если будет, поедете", - поощрительно сообщил он.
Получив столь определенные указания, я засел за литературу и через два месяца явился к "доктору" с новой идеей.
"Пойдет", - заявил он с присущей ему категоричностью и вручил мне список участников и программу.
Взглянув на эти бумаги, я обомлел: в Армению ехала элита мировой науки.
По счастью, мое короткое сообщение в Бюракане было принято весьма благосклонно, и именно после этой конференции я начал самым серьезным образом работать в области предбиологической эволюции.
В чем же заключалась идея, давшая мне возможность обсуждать проблему происхождения жизни с Ф. Криком и Л. Оргелом?
В большинстве прежних экспериментов исследовались процессы, происходящие в атмосфере, - грозы, взаимодействие с газами ультрафиолетового излучения, ударные волны и т. д. В таблице источников энергии, которая обязательно присутствует в любой книге по происхождению жизни, тепловая энергия Земли стоит на последнем месте. Действительно, каждый год один квадратный сантйГметр поверхности Земли получает от Солнца энергию в количестве 260 тысяч калорий. Электрические разряды дают около 4 калорий, а вулканы всего 0,1 калории на квадратный сантиметр. Именно поэтому вулканическому теплу придавалось небольшое значение в экспериментах по предбиологической эволюции.
Но ведь электрические разряды и тем более ультрафиолетовое излучение Солнца - явления, распределенные по всей поверхности Земли и всей массе ее атмосферы. Вулканы же - явление строго локальное, и здесь заключалась первая неточность, которую мне удалось обнаружить.
Американский биохимик С. Фокс провел около 20 лет назад любопытные эксперименты по воздействию вулканического тепла на метано-аммиачную атмосферу. В результате своих опытов он получил широкий набор природных аминокислот. Однако можно с уверенностью сказать, что реакционная смесь газов, которую использовал Фокс в своих лабораторных установках, ни в коей мере не соответствовала атмосферным условиям на ранней, или, как еще принято говорить, примитивной Земле.
Необходимо обратить внимание на еще один важный факт. Фокс использовал вулканы только как источник тепловой энергии для синтеза аминокислот. Но ведь вулканы генерируют колоссальное количество газа и твердого материала.
А если рассмотреть подводное извержение? Может быть, там условия для образования биомолекул еще выгоднее. Ведь вокруг вода, и синтезированные молекулы, перенесенные в зону пониженной температуры, будут сохраняться, "закаливаться", как говорят металлурги.
Вулканов много, "живут" они долго, проявления вулканической деятельности весьма разнообразны. А самое главное, в составе вулканических газов встречаются все необходимые для синтеза органических соединений компоненты: метан, аммиак, водород, окись углерода, вода, фосфор, сера и т. д. Вкратце в этом и состояла новая идея, которая впоследствии была подкреплена обширным экспериментальным материалом.
Тут, конечно, сразу же возникает очень много вопросов, и первый из них состоит в следующем. Чуть раньше говорилось, что в атмосфере Земли не было ни аммиака, ни водорода, ни метана, сейчас же утверждается, что вулканы при извержении выбрасывают в атмосферу все эти газы. Кроме того, все равно надо решать вопрос, сможет ли вулкан "наработать" достаточное количество органики. Чтобы ответить на эти вопросы, придется поближе познакомиться с вулканами и вулканизмом.
"Ничто в природе не вызывает такого интереса и не возбуждает такого ужаса, как крупные вулканические извержения. И нет ничего, что вызывало бы такое суеверное уважение или такое эстетическое наслаждение, как вулканы", - пишет известный американский геолог, в свое время он был президентом Международной ассоциации по вулканизму и химии недр Земли, Г. Макдональд.
Что же такое вулкан? Это место на поверхности Земли, где раскаленные газы и породы поступают из земные недр наружу. Как правило, это холм или гора, образо ванные изверженными породами.
Еще в глубокой древности извержения вулканов повергали человека в ужас. Легенды различных народов донесли до нашего времени сведения о минувших вулканических извержениях.
Индейцы штата Орегон рассказывают о столкновении доброго бога снега со злым богом огня, обитавшим на высокой горе Мезама. В результате борьбы, окончившейся победой добра, верхушка горы была разрушена, и на ее месте образовалось озеро, которое сейчас называется озером Крейге. Что несет в себе эта аллегория?
Описание извержения? По всей видимости, да.
Среди полинезийцев очень популярна была богиня вулканов Пеле, способная появляться перед людьми в различных обличьях. Однажды молодой вождь спускался с холма на санях с костяными полозьями (полинезийцы не знали колеса). Старая женщина, встретившаяся на его пути, попросила одолжить ей сани и получила грубый отказ. Вождь был бы, наверное, более осмотрителен, если бы знал, что встретился с богиней вулканов.
Пеле в ярости топнула ногой. Немедленно Земля разверзлась, и раскаленные камни полетели вверх. Вождь, спасая свою жизнь, бросился к морю, а Пеле кидала ему вслед обломки горячей лавы. Даже в наши дни можно получить "подтверждение" этой истории, так как на побережье острова Гавайи действительно есть холм, на склоне которого виден длинный ряд небольших конусов, сложенных из камней, которые разъяренная Пеле бросала вслед невоспитанному вождю.
Древние греки связывали деятельность вулканов с работой бога - кузнеца Гефеста, кузница которого располагалась под одним из вулканов острова Санторие.
В первом веке до нашей эры римский поэт Вергилий приписал причину извержения Этны телодвижениям титана Энцелада, который был ввергнут в недра горы Юпитером.
По-видимому, первым предложил наиболее правдоподобное объяснение вулканизма Платон, связав это явление с полостями и каналами внутри Земли. Под поверхностью Земли, утверждал он, есть огромная огненная река Пирифлегетон, из которой наружу через вулканические каналы изливаются огненные струи.
Греческий географ и путешественник Страбон, живший во II веке до нашей эры, описал извержение вулкана в Средиземном море. В результате этого извержения возник новый остров. Страбон высказал очень интересную мысль о том, что вулканы - своего рода клапаны, через которые выделяются подземные газы, и чем чаще мелкие извержения, тем меньше вероятность крупных.
