Не держи в себе: Недостойный процесс, достойный понимания

Все начинается в этом огромном шаре, наполненном раскаленной хаотичной плазмой, который мы называем Солнцем, в желтой карликовой звезде, в 330 000 раз превосходящей Землю по массе, состоящей в основном из водорода (73 %) и гелия (25 %) и возрастом порядка 4,6 миллиарда лет. Солнце создает энергию за счет термоядерного синтеза: ядра водорода сливаются, превращаясь в гелий, и одним из продуктов этой реакции становится свет. Солнце излучает фотоны света в виде электромагнитных волн, лишь крошечная часть которых достигает Земли, однако такое количество солнечного света идеально для поддержания нашей экосистемы.

Ядерный синтез

Достигнув Земли, некоторые из фотонов солнечного света приземляются на растения, содержащие пигмент хлорофилл, запуская тем самым волшебный[5] процесс фотосинтеза, обеспечивающий практически всю энергию, используемую живыми существами на нашей планете. Фотосинтез – воистину удивительный механизм: с помощью солнечного света, воды и углекислого газа создается химическая энергия, сохраняющаяся в виде молекул углевода в растениях, часть из которых мы можем употреблять в пищу. В качестве побочного продукта такой реакции образуется кислород. Именно этим кислородом мы с вами и дышим прямо сейчас.

Подробнее про фотосинтез

6CO₂ + 6H₂O → C₂H₁₂O₆ + 6O₂

Давайте разберемся более детально. Эта реакция проста на бумаге: растение улавливает свет и использует его, чтобы соединить вместе шесть молекул углекислого газа (CO₂) и шесть молекул воды (H₂O) в молекулу глюкозы C₂H₁₂O₆. На деле же данный процесс состоит из нескольких шагов. Сначала окрашенная молекула, улавливающая свет – молекула хлорофилла, – поглощает фотон света, и один из ее электронов получает столько энергии, что оказывается в состоянии отделить воду – что-то вроде электролиза. Так запускается каскад химических реакций, в ходе которых электрон переходит от одной молекулы к другой, чтобы забрать у них эту энергию и сохранить ее в молекулах под названием аденозинтрифосфорная кислота (АТФ), которая используется всеми живыми организмами для обмена веществ. Эти молекулы АТФ затем применяются во втором каскаде реакций, в результате которых CO₂ преобразуется в глюкозу, сахар жизни.

Известно, что в любой момент времени мощность поглощаемой по всей планете энергии в результате фотосинтеза составляет 130 тераватт. Сложно представить, как это много, однако данная величина составляет лишь 0,1 % от всей солнечной энергии, достигающей Земли (а также в три раза превышает суммарное энергопотребление человечества).