Справедливости ради надо отметить, что та атмосфера, что Земля имеет сегодня, – не есть ее «естественная», природная атмосфера. Изначально примитивная атмосфера планеты состояла из тех же легких (летучих) газов, из которых состояла сама туманность, ставшая Солнечной системой – из водорода, гелия и аргона.
Эту атмосферу Земля потеряла. Предполагают, что в результате ужасной катастрофы – столкновения с другой планетой или неизвестным космическим «телом», размерами примерно с Марс. Столкновение это превосходит любую научную фантазию, поэтому никто и не пытается его восстановить, но вот последствия его для появления жизни чрезвычайно важны:
• во-первых, у Земли появилась Луна, которая есть не что иное, как оторванный и выброшенный на орбиту кусок нашей планеты, благодаря которому с завидной регулярностью прибрежная зона имеет приливы и отливы (где жизнь и появилась);
• во-вторых, от удара сама планета «накренилась на бок», и так и осталась вращаться «лежащей на боку», то есть солнечная радиация распределяется неравномерно (об этом позже).
Это и другие столкновения – в те древние времена в небесной механике было немало хаоса, – а также сильный солнечный ветер содействовали тому, что атмосфера Земли потеряла большую часть летучих газов атмосферы первичной, и на ее место пришла «вторая» атмосфера.
Считается, что примерно в это же время на планете появился океан. Откуда на планете появилось столько воды – до сих пор большая загадка. Наиболее распространенная версия – бомбардировка либо гравитационный захват большого количества осколков комет (которые действительно могут состоять изо льда). А может, то самое небесное тело, что оторвало будущую Луну от Земли, и было огромной космической «ледышкой» (его следов ведь пока не обнаружили)… По другой версии вода появилась из реакции первичной атмосферы (там было много водорода с кислородом). В общем, все гадают, но никто не знает.
Вторая атмосфера Земли – ее еще называют «вторая примитивная праатмосфера» – для живых организмов тоже была непригодна. Восстановить ее состав с высокой степенью точности невозможно, но предполагается, что она напоминала атмосферу других теллурических планет Солнечной системы сегодня – таких как Марс и Венера (которые тоже пережили немало космических коллизий и также потеряли первую атмосферу). То есть в основном она состояла из эмиссий газов от горячей коры планеты – из того же углекислого газа – СO2, а также из азота – N2, аммиака – NH3, серных газов – таких как SO2, и еще паров воды – Н2O.
Ату атмосферу, которую мы имеем сегодня, наша планета «создала» сама за более чем 4 миллиарда лет, выпаривая океаны, извергая пар, а потом терпеливо выкачивая из нее тот самый СO2 растущими растениями и планктоном. Процесс биологического роста растений (известный нам со школьной парты фотосинтез) связывает углерод в биомассе, то есть основная «пища» растений – это углекислый газ СO2. «Поедая» СO2, растения накачивают атмосферу кислородом O2, освобожденным в фотосинтетическом процессе.
Почему я так подробно об этом пишу – хочется, чтобы читатели понимали, что климат и жизнь на нашей планете есть одна, нераздельная система.
Не будем исследовать сейчас научные и ненаучные теории происхождения жизни [1] . Отметим только, что сегодня мировое научное сообщество предпочитает теорию «примитивного супа», предложенную нашим с вами соотечественником – советским ученым Александром Ивановичем Опариным (умер в 1980 году). По этой теории, растворенные в горячей воде элементы второй атмосферы под воздействием ультрафиолетовых лучей и сильнейших электрических разрядов произвели сложную химическую реакцию, в результате которой получились молекулы органической химии – аминокислоты (из которых состоят протеины).
Эта часть теории была подтверждена известными всему миру экспериментами Стэнли Миллера, который в 1953 году в Чикаго слил в пробирку нечто, напоминающее по составу примитивный суп и в течение недели пропускал через суп разряды тока в 60 тысяч Вольт. Результаты потрясли научный мир – Миллер (ему тогда было всего 23 года) получил из «примитивного супа» многочисленные аминокислоты. Вторая часть теории Опарина – появление в «примитивном супе» гетеротрофов (организмов, способных синтезировать органические элементы из минеральных) – пока экспериментами не доказана.
Мы знаем, что климат на Земле в эпоху зарождения жизни был суровый. Солнце тогда грело Землю гораздо меньше – планета получала примерно на четверть меньше солнечной радиации, чем в наше время. Как ни парадоксально, но на ней не было холодно: геологи и палеоклиматологи не находят следов оледенения на геологических формация тех времен. Этот феномен назвали «Парадоксом слабого Солнца» (Weak Sun Paradox).