Разговоры с таксистами о жизни и устройстве Вселенной

Но, может, это просто сказки? Откуда мне знать, что история, которую я рассказываю своему водителю, – правда? Ответ: надо совершить путешествие во времени. То есть нечто в этом роде. Нет, у меня на самом деле нет машины времени, но геологи могут совершать такие путешествия на свой манер. Они могут раскапывать скалы и смотреть, какие минералы существовали на бурлящей, покрытой кратерами ранней Земле. Эти минералы содержат информацию о том, какие газы находились в атмосфере, поскольку минералы ведут себя по-разному в зависимости от того, воздействию каких газов они подвергаются. Например, когда камни подвергаются воздействию кислорода, они имеют тенденцию образовывать так называемые оксиды. По сути, камни ржавеют. Кислород жадно поглощает камни, изменяя их так же, как металл в вашем велосипеде.

Теперь о путешествии во времени. С течением времени окисленные минералы погребаются под зыбучими песками поверхности Земли. Когда миллиарды лет спустя геологи их выкапывают, камни становятся капсулами времени. Их можно исследовать, чтобы увидеть, какие газы окружали их давным-давно, что расскажет нам много нового о том, что происходило на нашей планете в ее «молодости». В числе прочего мы узнали, что окисленные минералы возрастом в два с половиной миллиарда лет в большом количестве нигде не встречаются. Напротив, распространенные минералы того времени были именно такими, какие можно было ожидать в атмосфере с низким содержанием кислорода. Другими словами, в образцах, которые мы выкапываем глубоко под землей, известных в данном случае как прокси, мы находим очень мало окисленных пород возрастом более двух с половиной миллиардов лет, но гораздо больше – позднее этого периода. Из этого мы знаем, что на ранней Земле практически не было кислорода, который мы сейчас воспринимаем как само собой разумеющееся.

Этот кислород появился позже благодаря еще одному важному событию. Напомним, что пока цианобактерии производили кислород, атмосфера и железо в океане поглощали этот газ. Однако со временем реактивные химические вещества, связывающие кислород, были израсходованы; они больше не могли захватывать весь кислород для себя. Таким образом, остатки начали накапливаться в воздухе. Не обращающие на это внимания цианобактерии продолжали производить газ, где бы они ни оказались. Довольно скоро в атмосфере накопилось большое количество кислорода.

Не хочу, чтобы у вас сложилось впечатление, что все было вот так просто. Если бы это было так, наши геологические свидетельства выглядели бы совсем иначе, чем есть на самом деле. Если бы в этой истории не было чего-то большего, чем то, что я изложил выше, то мы бы увидели очень постепенное насыщение атмосферы кислородом, поскольку реакции фиксации кислорода замедлялись и микробы постепенно выделяли бы в воздух больше газа. Но это не то, о чем нам сообщают прокси. Напротив, рост содержания кислорода, по-видимому, был быстрым, по крайней мере с геологической точки зрения. Земля быстро превратилась из планеты со скудным содержанием кислорода в планету, где уровень его содержания составляет несколько десятых процента от современного уровня. Это большой моментальный сдвиг. Должно было случиться нечто радикальное, что склонило чашу весов.

Что именно стало этим ускорителем накопления – остается предметом дискуссий. Тем не менее щелкнул какой-то переключатель, и примерно два с половиной миллиарда лет назад наша планета окончательно перешла в разряд богатых кислородом. Это новое состояние преобладало в течение 1,8 миллиарда лет или около того. А затем произошло еще одно мощное вливание кислорода. Около семисот миллионов лет назад уровень кислорода относительно внезапно вырос до уровней, близких к тем, которые мы наблюдаем сегодня. Опять же, причины этого резкого изменения до конца не понятны. Тем не менее настала эпоха современной Земли.

– Понятно, – кивнул мой водитель. – Так вот откуда взялся кислород. И тогда, я полагаю, животные, вы и я, смогли использовать его так, как мы это делаем теперь. Теперь понимаю.

– Еще интересно то, – добавил я, – что кислород не простой газ. Причина, по которой мы можем использовать его для питания всех наших действий, заключается в том, что это очень мощный окислитель. Вы видите это каждый раз, когда разводите огонь или готовите барбекю. Все эти старые газеты и угли поджигаются и выделяют энергию, используя в качестве окислителя именно кислород. В живых организмах происходит та же самая реакция.

Когда я говорю «та же самая», то имею это в виду буквально. Ваше тело осуществляет идентичное химическое преобразование, как и костер, сжигая органический материал – пищу, которую вы едите, будь то пастрами или соленые огурцы, – в кислороде. Большая разница между вашим телом и костром из дров заключается в том, что внутри ваших клеток реакция происходит в контролируемых условиях. Если бы это было не так, вы могли бы спонтанно взорваться.

– И это дало нам много энергии, – красиво заключил мой водитель.