Примитивная атмосфера

Группа исследователей под руководством Стенли Миллера не поддалась категоричности постулата, согласно которому в сфере истории не существует возможностей для эксперимента. Они сказали себе предположим, что примитивная атмосфера действительно состояла из метана, аммиака и водяного пара (а также некоторого количества водорода). Что, если заключить соответствующую смесь газов в стеклянный сосуд и подвести к этой системе энергию, например облучить ее ультрафиолетом или еще того проще, создать в ней электрический разряд — маленькую молнию Не образуются ли при этом органические соединения, скажем аминокислоты [c.387]

Современные представления о различиях между первичной и вторичной примитивной атмосферой, а также данные, подтверждающие эти представления, изложены в гл. 1П, разд. 3. [c.44]

Миллер [38, 40] воссоздал в закрытом стеклянном приборе (в замкнутой системе) вторичную примитивную атмосферу, которую подвергал непрерывному воздействию тихих электрических разрядов в течение 1 недели, а затем анализировал образовавшуюся в результате смесь нелетучих продуктов. Исходная газовая смесь состояла из метана, аммиака, водорода и паров воды (общее давление 1 атм). С помощью хроматографии на бумаге Миллер обнаружил в образовавшейся реакционной смеси несколько а-аминокислот, встречающихся в белках современных организмов. [c.46]

Многие методы, применяемые в настоящее время при экспериментальном изучении проблемы происхождения жизни, ничем не отличаются от методов, используемых в других областях, скажем в аналитической химии или биохимии белка. Так, например, наблюдая со стороны аналитическую часть исследований, в которых моделируется состав примитивной атмосферы, совершенно невозможно определить, что эти работы имеют отношение к проблеме происхождения жизни. Здесь точно так же используются хроматография на бумаге, электрофорез и другие методы, применяемые при решении самых разных химических задач. И при этом характер получаемых результатов, равно как и характер ограничений и ошибок, также будет одинаковым независимо от того, имеет данная работа отношение к проблеме биогенеза или нет. Но существуют и такие приемы, которые специфически присущи экспериментам, связанным с проблемой происхождения жизни, например заполнение и опорожнение аппаратов, предназначенных для проведения экспериментов с пропусканием искровых разрядов. Но даже и в этом случае многие индивидуальные операции, такие, как использование вакуумной техники и высоковольтного оборудования, идентичны тем, которые применяются при исследовании ряда химических и физических проблем. [c.50]

Неопределенность, обусловленная отсутствием детальных знаний первобытных геохимических условий, до некоторой степени снимается благодаря следующему обстоятельству оказалось, что в экспериментах, моделирующих примитивную атмосферу, всегда образовывались а-аминокислоты, несмотря на то что исходные газовые смеси и источники свободной энергии были различными. Поэтому отсутствие сведений об относительной значимости каждого из источников свободной энергии, а также о том, что касается точного состава вторичной примитивной атмосферы, не обесценивают вывода, согласно которому в условиях примитивной атмосферы происходило обильное образование а-аминокислот. Однако мы все же нуждаемся в доказательствах, которые могли бы подтвердить наши соображения об основных свойствах примитивной атмосферы, например о том, что она имела в общем и целом восстановительный характер в отличие от современной, окислительной, атмосферы. [c.54]

Учитывая все сказанное, мы можем сформулировать два конкретных условия, которые необходимо соблюдать в экспериментах, моделирующих примитивную атмосферу. Эти условия состоят в следующем [c.103]

Имеются и другие факты, также свидетельствующие о том, что атмосфера в добиологический период значительно отличалась от современной. Дело в том, что в настоящее время большая часть углерода земной коры находится либо в составе биосферы, либо в массивных карбонатных осадочных породах [9], причем весьма значительная доля углерода в этих породах имеет, вероятно, биогенное происхождение [91. На атмосферный углерод, в основном в виде СОз, приходится совсем незначительная доля общего углерода. Это наводит на мысль (по ни в коем случае не может считаться доказательством), что примитивная атмосфера Земли была значительно богаче углеродом, чем в настоящее время. Конечно, органический углерод вовсе не обязательно должен был весь находиться когда-то в атмосфере. Весьма вероятно, что значительное его количество постепенно поступало из недр Земли на протяжении геологического времени. Далее мы приведем факты, подтверждающие это предположение. [c.106]

Если главным источником молекулярного кислорода в современной атмосфере служит биосфера, то вполне возможно, что до появления на Земле биосферы в атмосфере находилось лишь очень небольшое количество молекулярного кислорода. Это в свою очередь означает, что озоновый экран, существующий в современной атмосфере, в добиологический период отсутствовал и значительная доля коротковолнового ультрафиолетового излучения Солнца проникала в атмосферу на большую глубину. Какая-то часть излучения с длинами волн менее 2000 А могла достигать поверхности Земли. Таким образом, в примитивной атмосфере существовал богатый источник свободной энергии для осуществления фотохимических реакций. [c.111]

Задаваясь вопросом о преобладающей молекулярной форме, в которой мог находиться азот в первобытной атмосфере, мы вновь обнаруживаем, что наши доводы в большой степени зависят от того, достигалось ли термодинамическое равновесие или оно отсутствовало. Юри утверждает [17], что основным фактором, контролировавшим относительное содержание молекулярного азота и аммиака в примитивной атмосфере и океанах, служила, вероятно, следующая реакция, протекавшая в водной фазе [c.121]

В этом разделе мы рассмотрели важнейшие доказательства и предположения в пользу точки зрения, согласно которой примитивная атмосфера Земли имела сильно выраженный восстановительный характер и состояла главным образом нз метана и в мень-щей степени из аммиака, молекулярного водорода и паров воды. Сторонники Этой точки зрения утверждают, что такая атмосфера [c.122]

Руби рассматривает два альтернативных предположения, касающихся возможного источника избытка летучих. Согласно первому предположению, весь избыток летучих первоначально был распределен между плотной примитивной атмосферой (давление СО2 в ней составляло тысячи атмосфер) и примитивной гидросферой, которая включала в себя значительную часть избытка воды. Следствием этого, по мнению Руби, был огромный избыток СО2 и N2 по сравнению с СН.1 и МНз на самых ранних стадиях существования земной атмосферы. Однако эта возможность означает также, что первобытная гидросфера должна была иметь сильно кислую реакцию (рН< 1) и, следовательно, выветривание в ранний период истории Земли должно было быть значительно более интенсивным, чем это вообще возможно даже в пределах всего геологического времени. Поэтому Руби отвергает такую экстремальную концепцию происхождения избытка летучих веществ. [c.124]

Сходную реакцию можно написать для окисления ЫНд в молекулярный азот. Многие исследователи — в их числе сторонники обеих гипотез — отмечали, что источником небольших количеств ОаВ примитивной атмосфере мог служить фотолиз паров воды В верхних слоях атмосферы под воздействием ультрафиолетовых лучей [16]. Конечно, сам по себе факт, что константа равновесия реакции (4) на много порядков превышает соответствующие константы для реакций (1), (2) и (3), не является гарантией того, что это равновесие когда-либо достигалось в действительности. Необходимо принимать во внимание также скорость реакции. Впрочем, эти соображения справедливы для всех реакций, обсуждаемых в настоящей главе. [c.125]

Итак, доказательства и аргументы, рассмотренные в этом разделе, свидетельствуют о совершенно ином составе примитивной атмосферы (по крайней мере ее главных газообразных компонентов, содержащих углерод и азот), чем это постулировалось в предыдущем разделе. [c.127]

ЧИСЛОМ фотонов, падающих на 1 см примитивной атмосферы в 1 с. [c.133]

Поскольку усовершенствование метаболизма до его современного уровня явилось результатом сложных взаимодействий многих физико-химических факторов, а также факторов окружающей среды, общий путь развития, по которому могло идти такое усложнение, может быть представлен следующей гипотетической схемой. Вполне вероятно, что первые многостадийные метаболические системы были анаэробными, так как в примитивной атмосфере имелся избыток водорода, а кислород, по-видимому, отсутствовал [33]. Источником энергии для этих примитивных систем, вполне доступным в первобытных условиях, было ультрафиолетовое излучение, видимый свет, ионизирующее излучение, тепло и химическая энергия. В реакциях, происходивших в этих метаболических системах, по-видимому, принимали участие простые реагенты. Постепенно содержание кислорода в атмосфере сильно возросло, а содержание водорода снизилось, одиако метаболизм все еще оставался анаэробным. Поскольку соединения, использовавшиеся эволюционирующими системами (которые к этому вре- [c.272]

После рассмотрения различных геологических процессов, имеющих то или иное отношение к происхождению жизни (гл. XIV), мы продолжим обсуждение различий между двумя атмосферами (гл. XV). Читатель узнает, что доля неживого кислорода, появляющегося в результате расщепления воды, никогда не превышала одной тысячной современного содержания кислорода в атмосфере. Весь остальной кислород создан фотосинтезирующими организмами, восстанавливающими двуокись углерода. Значит, весь или практически весь свободный кислород нашей атмосферы — продукт жизни. И это чрезвычайно важно примитивную атмосферу мы можем предварительно определить как атмосферу с содержанием кислорода не выше 1% его содержания в современной атмосфере. [c.16]

Все современные теории происхождения жизни, теории, восходящие к идеям Опарина, постулируют существование ранней, или примитивной, атмосферы восстановительного характера, в которой не было или почти не было кислорода. [c.76]

Видимо, на Земле в то время кислород присутствовал только в составе химических соединений, из которых самым важным, как полагают, была вода. Кроме воды, эта примитивная атмосфера (и связанная с ней гидросфера, т. е. океаны, озера и реки той эпохи) содержала углерод, азот, а также множество других элементов. Среди последних сера и фосфор могли служить катализаторами примитивных энергетических процессов. Основное и единственно важное отличие примитивной атмосферы от нашей — отсутствие значительных количеств свободного кислорода. [c.76]

Основные компоненты атмосферы, гидросферы и литосферы в эпоху примитивной атмосферы [3] [c.77]

Белки (аминокислотные полимеры) и нуклеиновые кислоты (нуклеотидные полимеры) — это основа жизни. Ферменты — это белки, катализирующие химические реакции, необходимые для процессов жизнедеятельности, тогда как нуклеиновые кислоты служат банком данных — хранилищем генетической информации, сосредоточенной в клеточном ядре. В заключение этой главы мы кратко рассмотрим происхождение этих биополимеров. С этой целью сформулируем некоторые фундаментальные вопросы, на которых следует ниже остановиться. С чего начались химические процессы, необходимые для поддержания жизни, или, другими словами, каким образом происходило образование пептидных связей в пребиотическпй период Как появились макромолекулы, имеющие важное биологическое значение Чем вызвана асимметрия и хиральность органическ гх молекул На некоторые из этих вопросов хотя бы частично сумели ответить химики, пытавшиеся воспроизвести условия, которые существовали в примитивной атмосфере Земли того времени. [c.181]

Полагают, что иребиотическая, или примитивная, атмосфера Земли в период происхождения жизни обладала сильно восстановительными свойствами кислород в атмосфере отсутствовал. Свободный кислород появился много позднее, в основном как продукт фотосинтеза, проводимого зелеными растениями [42], Эта восстанавливаюи1ая атмосфера содержала такие газы, как СН , МНз, N2, СО, СО2, Н2 и водяные пары. Сейчас существует много доказательств того, что реакции между этими молекулами и неорганическими компонентами протекали под воздействием энергии ультрафиолетовых лучей, электрических разрядов, тепловой, радиации, а также других форм энергии, таких, как ударные волны. [c.181]

Примитивная атмосфера Земли была восстановительной. Водород является главным компонентом Солнца. Состав Солнца Н-87, Не- 12,9, 0- 0,025, N-0,02, С-0,01%. Приведем для сравнения состав атмосферы Юпитера Н — 60, Не — 36, СН4 1, NHз 0,05%. Древнейшие метеориты содержат металлы в восстановленной форме. По оценке Миллера и Юри парциальное давление Иг в архаической атмосфере Земли составляло 1,5 10 атм, давление метана СН4, возникающего при восстановлении углерода, составляло 4 10 атм. Другими компонентами атмосферы были аммиак и вода. Эти вещества, а также формальдегид Н2СО обнаружены в космическом пространстве. [c.535]

Однако прежде всего выяснилось, что в этой системе образовывались помимо тех пяти аминокислот, о которых мы уже говорили, и другие соединения. Кроме них присутствовали еще мочевина и метилмочевина, а также безазо-тистые карбоновые кислоты, в том числе молочная и янтарная, хорошо знакомые нам как промежуточные продукты углеводного обмена в живых клетках. Всего насчитывалось около 25 низкомолекулярных органических соединений— все они возникли в искусственной примитивной атмосфере чисто абиотическим путем. [c.388]

Примитивной атмосфере более легкие элементы соединялись с максимально возможным количеством водорода (если принять, что постоянно поддерживалось состояние термодинамического равновесия) и находились в составе атмосферы формирующейся планеты в виде сильно восстановленных газов, таких, как СН4, СгНв, ЫНз и Н2О. [c.44]

Основой гипотезы Холдейна — Опарина служит предположение, согласно которому в процессе образования Земли и после того, как она окончательно сформировалась, простые соединения углерода под воздействием тепла и солнечной энергии превращались в разнообразные более сложные соединения. Основной формой энергии, доступной для участия в химических превращениях па первобытной Земле, было ультрафиолетовое излучение Солнца (так как поглощающий ультрафиолетовое излучение озоновый экран в те времена еще не существовал). Предполагают, что большинство органических реакций, относившихся к самым ранним стадиям химической эволюции, протекало и примитивной атмосфере. Простые восстаноЕленпые газы подвергались воздействию непрерывного потока солнечного излучения. При этом они претерпевали разнообразные превращения, в результате которых из них могли образовываться и более сложные соединения, в том числе такие вещества, входящие в состав современных организмов, как жирные кислоты, аминокислоты, сахара, пурины и пиримидины. [c.44]

Хотя по очевидным теперь для читателя причинам возможности экспериментального изучения процесса происхождения жизни весьма ограниченны, тем не менее гипотеза Холдейна — Опарина позволяет представить себе по крайней мере один тип экспериментов. Поскольку, согласно этой гипотезе, жизнь на примитивной Земле возникла через многочисленные промежуточ-1Н51С стадии, кажется разумным несколько принизить цели наших экспериментов. Вместо того чтобы пытаться эксперимент тальпо продемонстрировать процесс самопроизвольного зарождения полностью сформированного микроорганизма из стерильного органического вещества, можно сосредоточить свое внимание на какой-либо одной конкретной стадии гипотетического процесса молекулярной эволюции. Можно, например, изучать превращения простых восстановленных газов, составлявших, по всей видимости, вторичную примитивную атмосферу, под воздействием какого-либо определенного источника свободной энергии, имевшегося, вероятно, на первобытной Зе.мле. Такого рода эксперимент и был поставлен в 1953 г. в Чикагском университете Миллером [38] . [c.45]

Описав, как Миллер проводил свои эксперименты, мы не сказали, почему он остановил свой выбор именно на тех условиях, которые мы обсуждали выше, а не на какнх-либо иных. В гл. III мы попытаемся критически рассмотреть данные, свидетельствующие о том, что условия, которые поддерживались в экспериментах Миллера, действительно в самом общем виде отражают по крайней мере некоторые из главных особенностей вторичной примитивной атмосферы. Здесь достаточно сказать, что оценка вероятных пределов парциальных давлений газов в примитивной атмосфере была произведена путем термодинамических расчетов при этом постулировалось, что в атмосфере достигалось состояние термодинамического равновесия, что лимитирующим фактором было наличие определенных равновесных геохимических процессов и что парциальное давление водорода превышало критическое значение. [c.47]

Другой, гораздо ближе связанный с практикой стимул для изучения происхождения жизни заключается в потенциальной чисто практической пользе новых химических реакций, открываемых в модельных экспериментах. Так, например, недавно разработай метод промышленного получения аденипа по модифицированной схеме, открытой первоначально в эксперименте, в котором моделировались процессы, происходившие на поверхности первобытной Земли [48]. Далее, информация, получаемая в экспериментах, моделирующих примитивную атмосферу, могла бы послужить полезным руководством в поисках возможных ранних стадий предбиологической эволюции, протекающей, быть может, в настоящее время на других планетах. [c.53]

Однако, прежде чем проводить модельные лабораторные эксперименты, необходимо решить вонрос о том, из каких простых газов состояла первобытная атмосфера Земли и каковы были здесь источники свободной энергии. Далее мы обсудим другие, не менее важные факторы, такие, как объем, температура и среднее значение pH первобытных океанов. Для того чтобы заложить некоторые основы, необходимые для понимания современных концепций о характере примитивной атмосферы, мы [c.104]

Как указывалось в гл. III, одна из теорий утверждает, что молекулы, составлявшие примитивную атмос( ру, в основном находились в Еосстановленном состоянии [4]. Поэтому источником углерода был метан (СН4), источником азота — аммиак (NH3), а источником кислорода — вода (НаО). Исходя из предположения, согласно которому одним из возможных источников свободной энергии в добиологических реакциях могла служить энергия электрических разрядов, был разработан план эксперимента со специальной целью проверить истинность гипотезы, по которой из смеси восстановленных газообразных реагентов под действием подведенной энергии в форме электрических разрядов должны образоваться биологически важные соединения [51. Прежде всего был сконструирован аппарат для моделирования явлений, имевших место в примитивной атмосфере. Этот аппарат схематически представлен на фиг. 27. В него вводят газообразную смесь, содержащую метан, аммиак и водород. В нижнем сосуде содержится жидкая вола. В верхнем сосуде (объем 5 л) находятся два вольфрамовых электрода, связанных с трансформаторами Тесла и разделенных промежутком около 10 мм. Во время пропускания искровых разрядов воду в нижней камере нагревают и пары воды проходят через левую соединительную трубку в разрядную камеру далее пары воды вновь конденсируются в холодильнике, находящемся ниже камеры. Таким образом осуществляется циклический процесс, и продукты, образующиеся в разрядной камере, попадают в волную фазу. В то же время и сама вода принимает участие в процессе в качестве одного из реагентов. Можно видеть, что в таком аппарате моделируются процессы синтеза, просходившие в верхних слоях атмосферы, а также то, как продукты, образовав-шнеся в газовой фазе, смывались дождями в океаны. Конструкция аппарата, представленного на фиг. 27, позволяет летучим продуктам многократно проходить через разрядный промежуток. [c.152]

Решая вопрос о том, какие газы необходимо ввести в реакционный сосуд, предназначенный для модельных экспериментов, мы могли бы просто предположить, что примитивная атмосфера мало чем отличалась по своему составу от современной (табл. 4). Из такого предположения следует, что возникновение жизни на первобытной Земле не сопровождалось сколько-нибудь значительными изменениями в составе примитивной ат.мосферы, т. е. атмосферные газы в прошлом (как и в настоящем) не принимали участия в химической активности биосферы. Однако общеизвестно, что многие газы современной атмосферы на самом дело находятся в динамическом взаимодействии с биосферой. Наиболее ярким примером этого служит молекуляр1И .1Й кислород, играющий ре-< шающую роль в жизнедеятельности как растений, так и животных. Зеленые растения в процессе фотосинтеза высвобождают кислород из воды. Кислород абсолютно необходим для дыхания растений и животных. Среднее время, проводимое молекулами кислорода в атмосфере, составляет приблизительно 2000 лет [4]. [c.105]

Эти представления, конечно, придется пересмотреть, если окажется, что существовали другие источники молекулярного кислорода (помимо биосферы). Было, например, высказано предположение, что на протяжении геологического времени в верхних слоях атмосферы под действием ультрафиолетового излучения происходил фотолиз паров воды, что приводило к образованию Оа и Нг 116]. Стедствия, вытекаюи1,ие нз этой возможности, будут рассмотрены позднее. Здесь достаточно сказать, что если озоновый экран появился на очень ранних стадиях истории Земли, до завершения первых этапов химической эволюции, то в примитивной атмосфере отсутствовал главный источник свободной энергии. В то же время многие простые многоклеточные формы, вероятно, не могли бы развиваться по схеме дарвиновской эволюции в отсутствие озонового экрана, так как именно он предохраняет эти организмы от летального действия коротковолнового ультрафиолетового излучения Солнца. [c.111]

Теперь мы снова можем вернуться к вопросу о наличии Оа в примитивной атмосфере Земли. Если Ме, Хе и Кг рассеялись в межпланетном пространстве до того, как Земля окончательно сформировалась, то в это же время должны были рассеиваться и многие другие газы (более легкие, чем Кг, и не образующие нелетучих соединений с другими элементами). Действительно, вполне вероятно, что почти вся газообразная фаза (в том числе, конечно, Ог, который мог присутствовать вначале в некоторых количествах) формирующейся Земли рассеялась в межпланетном пространстве еще до того, как завершилось образование Земли [281. Поэтому если древняя, полностью сформированная Земля имела какую-либо атмосферу, то эта последняя, по-виднмому, была уже Вторичного происхождения вероятно, газы, составлявшие эту вторичную ат.мосферу, выделились из недр протоземлн под действием тепла, высвобождавшегося на конечных стадиях се гравитационного сжатия [4]. В настоящее время в атмосферу из внутренних областей Земли (за счет вулканических эксгаляций, а также из фумарол и горячих источников) поступают СО.,, НС1, НР и НаЗ [21, 301. [c.118]

На основании термодинамического анализа системы, состоящей из расплавленных НеО, РСгОд и 8102, находящихся в равновесии с твердым металлическим железом при 1200 °С, Холленд приходит к заключению, что равновесное давление молекулярного кислорода в первобытной атмосфере могло быть равным примерно атм. Столь низкое давление кислорода должно было непосредственно сказываться на состоянии окисления других первобытных вулканических газов к этому мы еще вернемся в последующих разделах. Мы лишь отметим здесь, что аргументы Холленда, пусть и основанные на таких допущениях, которые крайне трудно проверить непосредственно, находятся в полном соответствии с обсуждавшимися нами геологическими данными. Отметим в дополнение к сказанному, что молекулярный кислород ие обнаруживается даже в самых незначительных количествах в газах, выделяющихся в настоящее время в атмосферу из вулканов (в которых газы, по-видимому, находятся в равновесии с магмой, не содержащей твердого металлического железа), фумарол и горячих источников кислород не сорбируется также изверженными породами и метеоритами [21]. Таким образом, примитивная атмосфера Земли, по-видимому, если и содержала молекулярный кислород, то лишь в ничтожных количествах. [c.119]

Теперь мы перейдем к рассмотрению тех молекулярных форм, которые, вероятно, составляли основную массу примитивной атмосферы полностью сформированной Земли и в составе которых находился углерод и азот, а также к рассмотрению газовой фазы гипотетических плаиетезималей. И снова исходным пунктом наших рассуждений будут относительные обилия элементов в космосе (табл. 7). Основываясь на данных, представленных в табл. 7, и данных анализа термодинамического равновесия для большого числа простых газофазных реакций (а также на других данных, которые еще будут обсуждаться), Юри [28] выдвинул предположение, что углерод и азот находились в первобытной атмосфере в основном в форме метана (СН4) и аммиака (МНд). [c.119]

Основные положения Юрп сводятся к следующему поскольку водород, несомненно, является самым распространенным элементом в космосе (табл. 7), газовая фаза плаиетезималей, а также примитивной атмосферы полностью сфор.мированной Зе.млн содержала избыток молекулярного водорода. Поэтому если достигалось равновесие, то углерод, азот и кислород должны были восстанавливаться до СН4, МНд и Н О. Молекулярный водород, вероятно, рассеялся в межпланетном пространстве до того, как образовалась Земля ведь, как мы знаем, иа протяжении гипотетической планетезималыюй стадии происходила потеря гораздо более тяжелых газов, таких, как Ме, Хе н Кг. Однако, но оценке Юри, давление водорода на конечной стадии консолидации земной массы составляло но крайней мере 10 атм (в настоящее время 10 атм) [171. Это свое заключение Юри обосновывает целым комплексом данных, в том числе данными о скорости потери На в верхних слоях современной атмосферы, об общем количестве Н2, утерянного на протяжении геологического времени (исходя из парциального давления молекулярного кислорода в настоящее время, причем принимается, что весь этот кислород первоначально находился в виде Н2О), и о состоянии окио/чения С, N и Ре в настоящее время. На вопрос о том, как долго могло существовать такое давление водорода, дать ответ крайне трудно, и это вносит большую долю неопределенности в наши рассуждения о длительности процесса эволюции атмосферы [91. Позже мы еще вернемся к этой фундаментальной проблеме.. [c.120]

При равновесии давление Oj составляет 10 атм [171, а это значительно ниже, чем давление СО., в современной атмосфере, которое равно 3,3-10" атм [11. Принимая давление СОа а уровне моря, существующее в настоящее время, за верхний предел давления Oj, когда-либо имевшего место в примитивной атмосфере, Юри приходит к выводу, что основным компонентом примитивной атмосферы был СН4 и что его парциальное давление на несколько порядков превышало парциальное давление Oj. Как отметил Саган [16], присутствие следов СН4 в современной атмосфере всецело обусловлено деятельностью кишечника жвачных животных и активностью некоторых почвенных бактерий. Одиако вполне возможно, что простые углеводороды могли поступать в примитивную атмосферу в результате взаимодействия карбидов металлов с перегретым паром в процессе дифференциации мантии, приведшей к образованию земной коры [31]. Подобные процессы происходят и в настоящее время показано, например, что газообразные и жидкие углеводороды, образу1ощиеся в недрах Кольского полуострова, имеют, по-видимому, небиологическое происхождение [32]. [c.121]

Итак, рассмотренные данные указывают на то, что в примитивной атмосфере Земли молекулярный кислород фактически отсутствовал. Поэтому вполне вероятно, что ие существовало также и озонового экрана. Как мы уже знаем, озоновый экран современной атмосферы сильно поглощает коротковолновую часть (Х< 3000 А) ультрафиолетового излучения Солнца. Можно предполагать, что значительная часть коротковолнового ультрафиолетового излучения проникала через тропосферу и достигала поверхности Земли [4]. Пытаясь оценить абсолютную интенсивность ультрафиолетового излучения, которое могло достигать поверхности, необходимо учитывать возможность того, что в перво-бытисй атмосфере, не содержавшей озона, содержались в небольших количествах какие-то другие вещества, сильно поглощающие ультрафиолетовое излучение. Необходимо, кроме того, представлять себе интенсивность ультрафиолетового излучения древнего Солнца ведь поскольку, как принято считать, все звезды претерпевают, по-видимому, эволюционные изменения, нельзя утверждать,что распределение интенсивностей солнечного ультрафиолетового излучения, падавшего на верхние слои атмосферы первобытной Земли, было таким же, как и в настоящее время [4, 161. [c.131]

Одно из следствий беспорядочного теплового движения молекул, растворенных в гидросфере, заслуживает специального обсуждения, так как в связи с ним возникает одна серьезная трудность. Кратко проблема сводится к следующему. Даже простейише формы современной жизни представляют собой сильно обособленные (сосредоточенные в очень небольшом пространстве, ограниченном плазматической мембраной) системы взаимодействующих циклов реакций. Если мы считаем, что компоненты первобытной атмосферы подвергались простым химическим превращениям, приводящим к образованию менее летучих соединений, которые попадали далее в гидросферу и растворялись в ней, то в результате диффузии они должны были заполнять весь объем воды, т. е. локальные их концентрации были очень невелики. Соответственно малой была и вероятность последующего взаимодействия между растворенными однотипными молекулами с образованием более сложных, полимерных соединений. Конечно, для того чтобы оценить серьезность этого затруднения, необходимо знать хоть что-нибудь о вероятных скоростях образования различных соединений в примитивной атмосфере, скоростях их переноса в первобытные океаны и объеме этих океанов. [c.143]

В реакциях конденсации с дегидратацией можно использовать не только богатые энергией реагенты, но также сореагепты, способные химически реагировать с образующейся молекулой воды или связывать ее (фиг. 43). Мы уже говорили о существенной роли цианида в химической эволюции. Нитрилы, например, служат ключевыми промежуточными продуктами при синтезе аминокислот в экспериментах с пропусканием искровых разрядов через газовые смеси, имитирующие примитивную атмосферу [29]. Позднее в этой главе мы будем говорить о том, что пептиды также присутствуют в числе продуктов этой реакции. Мы отмечали, что при нагревании цианида аммония образуются полимеры аминокислот 30]. В типичном случае водный раствор, содержащий H N (1,5 моль/л) и аммиак (1,5 моль/л), нагревали до 90 °С. После экстракции реакционной смеси теплой водой получали черный аморфный (полимероиодобный) продукт. Гидролиз полимера приводит к появлению большого числа различных аминокислот эти аминокислоты оптически неактивны (рацематы). Если к исходным реагентам добавляли меченный радиоактивными изотопами глигшп, метионин или аланин, то в полимерном продукте обнаруживалась радиоактивность. Это свидетельствует о том, что полимер, по крайней мере частично, образуется после синтеза аминокислот и, следовательно, должен идти процесс дегидратации. С помощью инфракрасной спектрометрии продукта были обнаружены пентидные связи. В ходе этой реакции образуется также большое количество мочевины . Был сделан вывод, что цианид может выступать не только как промежуточный продукт в синтезе аминокислот, но может также служить сореагентом в реакции конденсации с отщеплением воды, т. е. при синтезе пептидной связи 131, 32] (фиг. 52). Преимущество этого метода (в смысле моделирования химической эволюции) заключается в [c.217]

Хотя, как правило, ароматические аминокислоты не обнаруживаются среди продуктов реакций в экспериментах, моделируютцих условия примитивной атмосферы Земли, мы говорили (гл. IV) о том, что в смесях метана, аммиака и паров воды при нагревании до очень высоких температур образуются как фенилаланин, так н тирозин. Известно также, что при высоких температурах ацетилен превращается в бензол. Ацетилен был обнаружен в метане после пропускания электрических разрядов. Бензол и толуол обпаружепы в некоторых газообразных с.мссях, нагретых предварительно до 1000 °С в сосудах из увиолевого стекла, а затем охлажденных до комнатной температуры (гл. IV). Итак, вполне вероятно, что те простые ароматические соединения, из которых при облучении ультрафиолетом образуются меланинонодобные полимеры, вполне могли возникать на Земле в добиологический период. [c.233]

Б. Что верно, то верно. Совершенно очевидно, что в дальнейшем тазсие эксперименты следует проводить в более сложных условиях — это относится н к исходным реагентам, и к числу используемых фаз. Кроме газовой фазы, можно было бы также исследовать в той же системе водную и твердую фазы тем самым мы воссоздали бы весь комплекс процессов, предположительно протекавших в каких-то определенных местах на поверхности первобытной Земли. Была выдвинута идея — воспроизвести в искусственной системе условия, существовавшие на первобытных морских побережьях [131. В этой системе должна присутствовать твердая фаза, состоящая из песка, н водная фаза с большим количеством растворенных ионов система должна быть снабжена источником ультрафиолетового света, а также нркспособлепиями для имитации морских приливов и отливов и суточного цикла освещенности (смена дня и ночи). Через некоторое время после того, как система начнет действовать, ее можно исследовать на предмет обнаружения интересных в биологическом отношении соединений и структур. Мы уже говорили (гл. VI), что, имитируя приливы и отливы, удается наблюдать образование и усложнение структур, напомннаюнтих клетку (микросфер). Следует упомянуть еще об одном важном моменте. Во всех проводившихся до сих пор экспериментах, моделирующ,их процессы, протекавшие в примитивной атмосфере, исходные газы в конце концов расходуются и система достигает состояния устойчивого равновесия или по крайней мере стационарного состояния. Однако на первобытной Земле условия срсды, вероятно, непрерывно менялись, и это обстоятельство пока не принималось в расчет. [c.329]

В гл. XIII обсуждаются сведения, которые можно получить, изучая состав и строение осадочных пород. К раннему и среднему докембрию строго приурочены некоторые особые типы осадков, и это можно связать с существованием в то время бескислородной примитивной атмосферы. Начиная с позднего докембрия появляются другие осадки, видимо образовавшиеся только при наличии кислородной атмосферы. По предварительным данным, бескислородная атмосфера существовала на Земле более 1,8 млрд. лет назад, [c.15]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология