Концепції сучасного природознавства - Карпов Я. С. - 6.1.5 Основні етапи хімічної еволюції, що передували абіогенезу

Щоб на планеті виникло життя, вона повинна мати певні розміри й одержувати енергію від якої-небудь зірки. Маса планети не повинна бути занадто великою, тому що енергія атомного розпалу природних радіоактивних речовин може призвести до перегрівання планети або, що ще більш важливо, до радіоактивного забруднення середовища, що несумісно з життям. У той же час у занадто маленьких планет — інший недолік. Вони не здатні утримувати біля себе атмосферу, тому що сила тяжіння в них невелика (наприклад, Місяць).

Для виникнення життя і його подальшого існування необхідна енергія. Постійно й рівномірно одержувати необхідну кількість енергії може та планета, яка рухається навколо якої-небудь зірки по коловій чи близькій до колової орбіті. Крім того, необхідна постійна інтенсивність випромінювання світила. Це дуже важливо, тому що в іншому випадку потік променистої енергії, що надходить на планету, не буде рівномірним. Нерівномірність потоку енергії призведе до різких коливань температури, а це перешкоджатиме виникненню й розвитку життя, тому що існування живих організмів можливе лише в межах незначних температурних коливань (адже все живе на 70-80% складається з води). Усі ці умови існують на планеті Земля.

Таким чином, близько 5 млрд. років тому на Землі виникли космічні, планетарні й хімічні умови для більш високого рівня розвитку матерії — її еволюції в напрямку виникнення життя.

6.1.5 Основні етапи хімічної еволюції, що передували абіогенезу

Ці етапи включають утворення хімічних елементів і найпростіших неорганічних сполук. Утворення хімічних елементів при виникненні зоряних систем, у тому числі й таких, як наша Сонячна система, — закономірне явище в еволюції матерії. За допомогою спектрального аналізу доведено, що водень є найбільш поширеним елементом у Всесвіті. На першому етапі внаслідок реакцій ядерного синтезу з водню утворюється гелій, з якого, у свою чергу, утворюється вуглець. Унаслідок приєднання до ядра вуглецю інших ядер гелію виникають ізотопи кисню, неону магнію та інших елементів. Таким чином, виникнення атомів хімічних елементів, з яких складається основна маса зірок, планет і їх атмосфера, є лише початковим етапом неорганічної еволюції.

Біогенні елементи — водень, вуглець, кисень, азот і фосфор — досить поширені в космосі. Існує висока ймовірність того, що вони вступатимуть в реакції, унаслідок чого утворюватимуться найпростіші неорганічні сполуки. Це наступний етап неорганічної еволюції. Сприятливим чинником є надходження від зірок енергії у вигляді електромагнітного випромінювання й тепла.

Початковий етап існування Землі відзначався інтенсивними термоядерними процесами, високими температурами (більш як 1000) та активною хімічною діяльністю. Охолодження планети супроводжувалося інтенсивними процесами диференціації речовини: важкі елементи опускалися до її центра, а більш легкі сполуки (Н2, СO2, СН. та ін.) залишалися на поверхні. Метали й інші елементи, здатні до окислення, з'єднувалися з киснем, тому в давній атмосфері планети вільного кисню не було. Уся атмосфера ранньої Землі складалася з вільного водню і його сполук і тому мала відновний характер. Саме ця атмосфера — не окисна, а відновна — і започаткувала виникнення життя. Вона складалася з водяної пари, метану (СН4), діоксиду вуглецю (СO2), оксиду вуглецю (СО), аміаку (NH3), азоту (N2), сірководню (H2S) та ін.

Численні експерименти продемонстрували, що за наявності метану, води й аміаку цілком природно можуть утворюватися такі сполуки, як ціаністий водень (HCN) і формальдегід (НСНО). Саме ці молекули і було виявлено в міжзоряному просторі. Це свідчить про те, що вони могли виникнути з первинних газових сумішей у результаті реакцій, які завжди супроводжують утворення нових зірок.

Усі ці хімічні перетворення в оболонках ранньої Землі підготували третій етап еволюції, який безпосередньо і започаткував процес абіогенезу.