Неслучайная случайность. Возникновение жизни на Земле

Неслучайная случайность. Возникновение жизни на Земле

Космогонические факторы

Случайно ли возникла жизнь на Земле, или ее создал Творец? Издавна споря друг с другом по этому вопросу, натурфилософы и теологи почему-то не обращают внимания на то, что в любом случае для перехода неживой материи в живую необходим целый комплекс планетарных и даже космогонических условий. И на самом деле, мы наблюдаем поразительно целенаправленное влияние совершенно разных, не связанных между собой никакими причинно-следственными отношениями феноменов, «устремленных» на формирование живой материи, без которых никогда бы не возникла на Земле «животворящая» экологическая ниша.

Начнем с положения Солнца в Галактике. Радиус Млечного Пути 20 000 парсек, и в своем движении вокруг ядра наша Галактика разделяется на четыре спиральных рукава. Между рукавами Стрельца и Персея нет активного звездообразования, и именно в этой спокойной области шириной не более 800 парсек, вдали от вспышек сверхновых звезд и столкновений с другими звездными образованиями, находится наша Солнечная система.

Солнце движется по эллипсу, плоскость которого почти параллельна плоскости Галактики. Это исключительно важно, потому что даже малое наклонение орбиты Солнца к плоскости Галактики привело бы к нарушению стабильности облака Оорта, откуда на Землю обрушился бы уничтожающий все живое кометный град.

Наше Солнце – желтый карлик класса G2, в Галактике и за ее пределами не обнаружено ни одной звезды, основные физические характеристики которой полностью совпадали бы с параметрами Солнца и способствовали бы возникновению живой материи.

Солнечная система образовалась путем конденсации газопылевой туманности 5 миллиардов лет тому назад, при этом масса и химический состав центральной звезды оказались таковы, что обеспечили ее продолжительное и равномерное свечение в течение всего этого времени. Если масса любой новообразованной звезды меньше 1,4 массы Солнца, то в результате своей скоротечной эволюции она превращается в горячий и плотный белый карлик, остывающий в течение сотен миллионов лет. Наоборот, звезды с массой от 1,4 до 2,5 масс Солнца не могут перейти в устойчивое состояние белого карлика и, сбросив оболочку, катастрофически быстро сжимаются до нескольких километров в диаметре, разогреваясь при этом до сотен миллионов градусов, и потом, стремительно остывая, превращаются в «плотно упакованные» нейтронные звезды.

Важным для сохранения жизни и наиболее существенным свойством нашего светила является практически постоянное в течение четырех миллиардов лет излучение с колебанием энергии в пределах 1–2 %, что благотворно сказалось на эволюционных преобразованиях неживой материи на Земле. Казалось бы, в таких же условиях неизменности исходящего от Солнца светового потока находятся и другие планеты земной группы: Меркурий, Венера, Марс, – однако никакой белковой активности на них пока не обнаружено. Возможно, потому, что в отличие от них Земля отстоит от Солнца на расстоянии, которое обеспечивает поддержание освещенности мощностью 1370 джоулей на один квадратный метр ее поверхности. Энергетический поток, приходящий от Солнца на Землю, зависит в большой степени от расстояния до Солнца, и именно этот параметр земной орбиты создает самые благоприятные условия для зарождения и существования живых организмов!

По расчетам астронома Харта, если бы орбита Земли была ближе к Солнцу всего на 5 %, то первичная вода никогда бы не сконденсировалась в моря и океаны. Из-за парникового эффекта наружная оболочка Земли перегрелась бы и стала схожа с поверхностью Венеры. Если бы, наоборот, расстояние от Солнца до Земли было больше всего на 1 %, то за счет подавления парникового эффекта началось бы разгоняющееся оледенение планеты.

Постоянство падающего в течение года на Землю солнечного потока поддерживается еще одним параметром земной орбиты – ее эксцентриситетом, который равен 0,02 и обеспечивает почти круговое движение планеты вокруг Солнца. Всем известны сезонные изменения климата, чередующиеся для Северного и Южного полушарий и связанные с наклоном экваториальной плоскости Земли к плоскости ее орбиты. Если бы эксцентриситет последней был больше, то на существующие на Земле сезонные колебания температуры наложились бы контрастные перепады солнечной энергии, приводящие к переохлаждению, когда планета находится в точках апогея, и перегреву, когда она проходит точки перигелия. При таких гипотетических условиях поверхность Земли превратилась бы в ледяную пустыню, где не смогли бы развиться сложные органические структуры.

В 1996 году китайские геологи обнаружили на горе Янышань окаменелые остатки сине-зеленых водорослей, которые под воздействием солнечного света приобретали светлый оттенок и росли вертикально, а после захода солнца становились темнее и росли горизонтально. Ученые рассчитали ежедневный, месячный и годовой ритмы роста водорослей. Выяснилось, что 1,3 миллиарда лет назад год на Земле был равен примерно 567 суткам, длившимся около 15,5 часов. На основе этих данных можно сделать интересный вывод: за 1,3 миллиарда лет продолжительность года на Земле не изменилась. Действительно, древний год длился 567 x 15,5 = 8788 часов, и это с точностью до 0,5 % равно продолжительности современного года: 364,25 x 24 = 8742 часов. Такая стабильность благоприятно сказалась на развитии жизни на планете.

Из приведенных данных также следует, что отношение времени оборота Земли вокруг своей оси ко времени ее обращения вокруг Солнца за последние 1,3 миллиарда лет увеличилось с 0,0273 до 0,0658. Для Венеры и Меркурия эти отношения равны 1,1 и 0,68 соответственно, что объясняется неравенством нулю момента сил, действующих на планеты, форма которых отлична от сферической. Из-за этого угловые скорости планет со временем уравняются с их вращением вокруг Солнца, и они будут обращены к нему, как Луна к Земле, всегда одной стороной. Сторона, повернутая к Солнцу, раскалится до предела, а на противоположной будет царствовать космический холод. Землянам эти катаклизмы не грозят, так как вязкое железо-никелевое ядро нашей планеты совпадает с ее осью вращения, что препятствует замедлению вращения и синхронизации ее угловой скорости со скоростью вращения вокруг Солнца.

Современная физика показала, что существование Мироздания обеспечивается превышением уровня электромагнитных сил над гравитационными в 10⁴⁰ раз. Если бы это различие оказалось равно 10⁴¹, то есть если бы силы гравитации уменьшились в 10 раз, – ее давление на внутренние сферы звезд не смогло бы повысить их температуру до уровня ядерного синтеза. И наоборот, если бы это соотношение составило 10³⁹, то есть если бы при постоянстве электромагнитных сил больше чем в 10 раз увеличились силы гравитации, – время горения звезд и нашего Солнца резко сократилось бы.

Взаимодействие указанных сил связывает протоны и нейтроны в ядре атома, благодаря чему образуются различные химические элементы, как легкие (литий, водород), так и тяжелые (золото, свинец). Уменьшение сил взаимодействия на 2 % привело бы к переходу всего вещества Вселенной в водород, и наоборот, при их увеличении на 2 % все вещество перешло бы в тяжелые металлы.

Все это свидетельствует о существовании сложной и целесообразно организованной космической материи, в которой учтены самые тонкие физические соотношения, обеспечившие возникновение и существование жизни.

Планетарные факторы

В дополнение к космогоническим факторам природно-климатические условия на Земле сложились так «удачно», что из четырех близких по свойствам гидридов: кислорода, серы, селена и теллура – только соединение Н₂О в его жидком виде стало местом возникновения жизни. Вероятность подобного события оказалась в прямой зависимости от другого астрономического фактора – неизменности светимости Солнца за всю историю существования Земли. Если бы за это время (около 3 миллиардов лет) светимость Солнца изменилась хотя бы на 10–15 %, вся вода на Земле перешла бы в пар или лед, при которых органическая жизнь не смогла бы возникнуть.

С другой стороны, изучение молекулярной структуры воды помогло ученым понять, что это уникальный активный растворитель, способный образовывать связи с молекулами почти всех веществ. Ближайшие более тяжелые химические аналоги воды, упомянутые выше, при комнатной температуре и нормальном атмосферном давлении являются газами. «Вода» из этих элементов может существовать в жидкой фазе только в интервале температур –80–95 °C и не могла стать универсальным источником энергии для подпитки живых и неживых материальных форм.

Тепловые свойства воды оказались чрезвычайно полезны для сохранения жизни. Поскольку лед имеет структуру тетраэдра с пятой «упакованной» в центре молекулой воды, он, занимая больший объем, плавает на поверхности акватории. В противном случае водоемы промерзали бы от дна к поверхности, и биологическая жизнь в воде при понижении температуры на несколько десятков градусов ниже нуля прекратилась бы.

В летний период благодаря необычайно большой теплоте испарения в пар переходит незначительное количество воды, предохраняя нижние слои акваторий от чрезмерного нагревания. Слой воды в 1 см поглощает 94 % падающей на ее поверхность солнечной энергии, при этом суточные изменения температуры над поверхностью океана не превышают 1 °C, а годовые 10 °C.

Вода – это единственное вещество (кроме ртути), обладающее в жидком состоянии минимумом теплоемкости при +4 °C и максимумом теплоемкости при температуре +36,6 °C (знакомая цифра?).

Принято считать, что белковая жизнь на Земле возникла потому, что для первичных организмов, случайно возникших в аминокислотном бульоне Мирового океана, сложившиеся на планете природные условия оказались благоприятны. Но можно рассуждать иначе: белковые организмы возникали в жидкой среде и погибали, пока не сложились природные условия, позволившие закрепиться тем из них, которые выработали механизм поглощения внешней энергии в количествах, достаточных для сохранения вида. Это предполагает существование некой граничной материи, переходной от неживой формы к живой.

Трудно охватить бесчисленное множество мест, где впервые могла образоваться живая структура, ставшая, может быть, прародительницей жизни на Земле. Можно лишь предположить, что это произошло там, где слились воедино многие природно-климатические факторы: специфический химический состав воды, состояние береговой полосы с отмелями, обилие размывов древних отложений, близость геотермального источника, наличие теневой и освещенной зон, колебания уровня воды при отливах и приливах, частота гидродинамических ударов при землетрясениях.

Немаловажным, но редко замечаемым фактором необходимо считать тот громадный временной ресурс, который неживая природа использовала для созидания на Земле бесконечного разнообразия естественных форм. Среди их бессчетного множества выделилась группа азотсодержащих органических веществ, обладавших двойственными – кислотными и основными – свойствами. К этой же группе принадлежат аминокислоты, которые уникальны тем, что в составе их структур есть звенья, открытые для присоединения других групп элементов и самих аминокислот. Благодаря этому свойству аминокислоты могут соединяться друг с другом, выделяя воду и образуя бесконечно протяженные цепочки – биополимеры, макромолекулы, содержащие до сотен тысяч аминокислот.

Эти и другие, еще не известные современной науке факторы среды сложили в комплексе тот экологический зонтик, под которым возникали и распадались первые граничные клетки, еще не доказавшие своего права на существование.

Очень трудно представить себе одномоментное появление среди нагромождений неживой материи клеточных структур с содержащимися в них сложными нуклеиновыми кислотами. Математические методы оценивают такое событие как невозможное. И поневоле задумаешься, случайно ли такое совпадение космогонических и планетарных факторов. А может, это промысел Высшего Разума?

Александр Мартыненко

Данный текст является ознакомительным фрагментом.