| Головна |
| « Попередня | Наступна » | |
ОСНОВНІ ТЕОРІЇ ПОХОДЖЕННЯ БІОСФЕРИ |
||
|
Найважливіші уявлення про виникнення і розвитку біосфери обгрунтував Вернадський. Сучасна біосфера виникла не відразу, а в результаті тривалої еволюції, в процесі постійної взаємодії абіотичних і біотичних факторів. Розглянемо етапи еволюції біосфери. Для цього простежимо шлях перетворення речовини з освіти неорганічних речовин в космічному просторі і формування планетарних систем.
Еволюція хімічних елементів у космічному просторі. Вивченням космічного простору займаються багато науки, що відбрунькувалися від астрономії або виникли на стику наук. Одна з них - спектроскопія - виникла на стику хімії та астрономії. Предмет її дослідження - спектри зірок. Це дозволяє ідентифікувати хімічні елементи, складові зірки, визначити їх температуру і багато іншого. З кінця 19 століття було зареєстровано більше 2 млн. спектрів приблизно 15 тис. зірок, в тому числі і Сонця. На їх основі було зроблено висновок, що всюди у Всесвіті існують одні й ті ж хімічні елементи і виконуються одні й ті ж хімічні закони. Водень - найбільш часто зустрічається і найпростіший елемент. Його атом складається з 1 протона і 1 електрона. Якщо первинна речовина Всесвіту складалося з одного водню, то можна пояснити не тільки наявність, але і поширеність всіх інших елементів в даний час. У такій первинного Всесвіту, що складається з чистого водню, утворилися зірки. Вони є досить великими гравітаційно-пов'язаними скупченнями речовини, в ході утворення яких температура підвищується настільки, що починають протікати ядерні реакції. Основний ядерною реакцією є злиття ядер атомів водню. У цій реакції водень перетворюється на гелій з виділенням енергії.
4Н 1не + Е випромінювання 1 протон 2 протона 1 електрон 2 електрона 2 нейтрона m (Н) = 1,0079 а.е.м. M (4Н) = 4,0316 а.е.м. m (Не) = 4,0026 а.е.м. M = 0,029 а.е.м. - Різниця мас між масою 4-х атомів Н і 1 атома Чи не - перетворюється на енергію випромінювання (за законами збереження енергії і речовини).
Подальше взаємодія елементів призводить до виникнення інших елементів. Реакції останніх між собою призводять до виникнення більш складних молекул та їх комплексів, а в подальших пилових частинок. За допомогою спектроскопії було доведено, що міжзоряний речовина складається з газів - Н, Чи не, Ne і пилових частинок, що складаються їх металів і інших елементів. Гази і пилові частинки утворюють в космічному просторі скупчення газо-пилової матерії - туманності. Туманності зустрічаються по всій нашій галактиці. Наприклад, найближча до нас, гігантська туманність в скупченні Оріона, має близько 15 світлових років у діаметрі і містить таку кількість газу і пилу, якого достатньо для утворення 100000 зірок розміром з наше Сонце.
Освіта планетарних систем. Вчені вважають, що туманності є етапом формування галактик або великих зоряних систем. У моделях теорій такого типу планети являють собою побічний продукт утворення зірок. Ця точка зору вперше була висловлена Кантом і пізніше розвинена Койпером, Альвеном, Камероном і підтверджується низкою доказів. Коли газово-пилові хмари стає досить великим в результаті повільного осідання та злипання (акреції) міжзоряного газу і пилу під дією гравітаційних сил, воно стає нестійким - у ньому порушується близьке до рівноваги співвідношення між тиском і гравітаційними силами. Гравітаційні сили переважають і тому хмара стискається. Принаймні зростання щільності речовини під впливом гравітаційних та інших сил хмара дробиться на хмари дрібнішого розміру, які в свою чергу утворюють фрагменти, в кілька разів перевищують за масою і розмірами Сонячну систему. Такі хмари називають Протозірки. Масивні протозірки далі утворюють великі і гарячі зірки, менш масивні протозірки формують менші і більш холодні зірки, які еволюціонують повільніше першого. Розміри протозвезд обмежені верхньою межею, перевищення якого призвело б до подальшої фрагментації і нижньою межею, визначеним мінімальною масою, яка потрібна на підтримку ядерних реакцій. У ході ранніх фаз стиснення тепло, що вивільняється при перетворенні гравітаційної енергії в енергію випромінювання легко покидає хмару, оскільки відносна щільність речовини ще мала. Принаймні зростання щільності речовини поглинається все більшу кількість енергії випромінювання та в результаті зростає температура. На цій стадії суміш газів складається з Н, Чи не, Ne, NH3, CH2, H2O, HCN. Ці гази поглинають все більше енергії випромінювання, диссоциируют, піддаються іонізації. Коли молекули повністю іонізуються, температура швидко зростає до тих пір, поки стиск майже повністю припиняється, так як тиск газу починає врівноважувати сили тяжіння. Завершується фаза швидкого гравітаційного стиснення (колапсу). Протозірка продовжує повільно стискуватися, вона стає більш компактною і гарячої, так як тепер тепло випромінюється тільки з її поверхні. Збільшується швидкість обертання пилових хмар, внаслідок чого форма пилової хмари змінюється від сферичної до дископодібної. Температура все зростає і починаються термоядерні реакції утворення гелію з водню, що протікають з вивільненням великої кількості енергії .. Температура врівноважує сили подальшого гравітаційного стиснення. Всередині туманностей - областей щодо концентрованого міжзоряного газу і пилу - виникають молоді зірки, а навколо них планети.
Еволюція Землі на ранніх стадіях. Виходячи з вищевикладеного, склад первинної атмосфери Землі складався з Н, Чи не, метану, аміаку і води. Подальша еволюція речовини йшла під впливом різних видів енергії. Це: * розпад атомів нестійких елементів; * ультрафіолетове випромінювання; * вулканізм; * удари метеоритів; * блискавки. У 1924р. І.А. Опарін запропонував першу концепцію хімічної еволюції, згідно з якою первинна атмосфера землі була бескислородная. У 1953р. Г.К. Юрі і С. Міллер піддали суміш метану, аміаку і води дії електричних розрядів. Серед отриманих продуктів були виявлені амінокислоти (гліцин, аланін, аспарагінова, глутамінова кислоти). Шляхом розрахунків та екстраполяції деяких геологічних даних, з урахуванням температурних меж стійкості органічних сполук були визначені температурні межі первинної Землі - від 20 до 2000. Пізніше в лабораторних умовах були абиотическая отримані такі органічні молекули, як альдегіди, нітрати, амінокислоти, моносахариди, пурини, порфіріни,,, нуклеотиди та ін Таким чином умови на первісній землі можна охарактеризувати наступним чином. Первинна літосфера. В молекулярної еволюції тільки кора зіграла важливу роль. Її склад: AL, Ca, Fe, Mg, Na, K та ін Про зміну складу земної кори в часі в даний час нічого не відомо.
Первинна гідросфера. На поверхні первинної Землі знаходилося менше 0,1 об'єму води сьогоднішніх океанів. Середа води первинного океану - слабощелочная. (РН = 8-9). Поступово відбувається конденсація океанів.
Первинна атмосфера. На самій ранній стадії з Н, який дифундувати в космічний простір. Потім, атмосфера, яку прийнято називати первинної, утворилася з вулканічних газів. Було запропоновано 3 варіанти складу первинної атмосфери: * Відновлювальна: СН4, NH3, H2O, H2 (з високим вмістом NH3); * Слабоокіслітельная: СО2, СН4, NH3, N2, H2O (з низьким вмістом NH3); * Нейтральна: СН4, N2, H2O. Всі ці перетворення відносяться до раннього архею. Біосфера на даному етапі відсутня. Виникнення протобіополімеров - складніша проблема. Необхідність їх існування очевидна, оскільки вони відповідальні за протоферментатівние процеси: гідроліз, декарбоксилирование, дезамінування, перекисне окислення, бродіння, фотохімічні реакції, фосфорилювання, фотосинтез та ін 2.1.9.
|
||
| « Попередня | Наступна » | |
|
|
||
Інформація, релевантна " ОСНОВНІ ТЕОРІЇ ПОХОДЖЕННЯ БІОСФЕРИ " |
||
|
||