§ 44. Органосодержащая стадия атмосферы.

В большом количестве органические газы содержались в атмосфере Земли в период 3 – 4 миллиардов лет назад. Это была органосодержащая стадия эволюции атмосферы, и эту стадию прошли атмосферы всех планет. Огромная биологическая ценность этой стадии заключается не только в насыщении атмосферы метаном, пропаном и другими органическими газами, а в том, что в этот период на поверхности горячей планеты происходил естественный синтез органических молекул массой в сотни миллиардов тонн. Именно этот процесс эволюции атмосфер делает возможным возникновение жизни и Разумных Существ на некоторых планетах Вселенной.

1. Процесс вулканического синтеза органических молекул. В то время (3 - 4 миллиардов лет назад) действовали миллионы крупных вулканов, которые разливали раскаленную лаву на 50% поверхности Земли. В химическом отношении 4 миллиардов лет назад атмосфера Земли представляла смесь главным образом следующих газов: паров воды, углекислого газа, аммиака и метана, пропана, бутана и других углеродосодержащих органических газов. Физические параметры атмосферы приблизительно были такими: толщина атмосферного слоя около 50 000 километров, масса около 10 ²⁰ кг (т. е. в 20 раз больше современной), атмосферное давление у поверхности планеты около 20 атмосфер.

А) Синтез органических молекул в атмосфере. Эволюционная ценность органосодержащей стадии состоит в том, что, благодаря содержанию в атмосфере огромного количества неорганических соединений углерода (CO, CO₂, CN и прочих), паров воды и раскаленных полей вулканической лавы с температурой 2000 ˚ - 3000 ˚ С, начинается глобальный синтез органических соединений. Над поверхностью огромных горячих полей раскаленной лавы висят облака углекислого газа и паров воды. Под действием температуры происходит синтез органических веществ. В атмосфере появляется много (до 60% массы всей атмосферы) газообразных соединений метана, пропана, бутана, формальдегида и так далее. Экспериментально, в лабораторных условиях доказано, что соприкосновение воздуха, содержащего в своем составе углекислый газ и пары воды, с поверхностью вулканической лавы, которая разогрета до температуры более 3000 ˚ С, вызывает процесс органического синтеза метана, пропана, формальдегида, ацетона и других газообразных углеводородов. Ветер сдувает синтезированные органические вещества на место расположения холодных озер, в воде которых они растворяются и концентрируются. Далее ветер приносит к раскаленным полям вулканической лавы (с температурой более 2000˚ С) новые порции углекислого газа и паров воды и снова синтезируются органические вещества. Так происходило на протяжении полутора миллиардов лет.

Б) Синтез органических молекул в океане. Вулканическая лава с температурой в 3000° по Цельсию стекала в воды океанов и морей. Вода древних океанов была предельно насыщена углекислым газом и другими соединениями углерода (CO, CO₂, CN и прочими). При соприкосновении водных растворов углеродосодержащих веществ с раскаленной лавой также возникает огромное количество органических соединений. Исследования ученых подтверждают мнение, что «водный метод» синтеза органики в 5 раз продуктивнее, чем атмосферный. В случае, если вулканическая лава стекает в воду морей и океанов, которая имеет высокую концентрацию растворенного в ней углекислого газа, так же синтезируются высокомолекулярные органические соединения циклических углеводородов, сахаров, аминокислот и так далее. Воды морей 3 - 4 миллиардов лет назад были очень сильно насыщены углекислым газом, так как его концентрация в атмосфере составляла по данным различных ученых от 40 до 90%. У первых на Земле океанах и озерах концентрация органических веществ было необычайно высокой (до 50% по весу). Водные растворы органических веществ образовали нефть, которая находится не только на Земле, но и в недрах других крупных планет (у Юпитера, Сатурна, Урана, Нептуна), которые также прошли органическую стадию развития атмосферы.

Химическая эволюция на своем конечном этапе привела к возникновению жизни на Земле. Интересно, что в современной атмосфере Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна также содержится до 40% метана и других газообразных углеводородов. Следовательно, эти планеты еще проходят стадию «химической эволюции», во время которой образуются миллиарды тонн органических веществ. Земля прошла эту стадию развития 3 миллиарда лет назад.

2. Другие способы природного синтеза органических молекул. Современная биология изучила много способов естественного образования органических соединений на поверхности молодой, горячей планеты: термической (вулканический), искровой, радиобиологической, химической с применением катализаторов и другие. Большинство специалистов по проблеме зарождения жизни на Земле единодушны в том, что большая часть органических соединений образовалась благодаря термическому методу при поступлении раскалённой лавы в воды океана.

3. Как возникла нефть на Земле? Доказано, что из древних концентрированных растворов органических соединений образовались месторождения нефти. Около 4 миллиардов лет назад воды океанов и морей, насыщенные органическими веществами до 50% по весу, долгое время сохранялись в неизменном виде на поверхности Земли. Около 2 миллиардов лет назад, когда кора Земли охладилась, огромные массы воды вместе с растворенными в ней углеводородами затекали в пустоты, пористые породы, просачивались в слои песка. Там органические растворы находятся до сегодняшнего дня. Сейчас эти подземные воды с растворенными в ней органическими веществами являются месторождениями нефти. Так как каждая крупная планета проходит стадию синтеза органических веществ на своей поверхности, то можно утверждать, что недра каждой планеты имеют залежи нефти! Причина происхождения нефти совершенно иная, нежели происхождение каменного угля. Нефть и углеродосодержащие газы породила неживая природа, а уголь возник от погибших растений и животных. Угля нет на той планете, где «не состоялся расцвет» растительно-животного мира. Однако органические компоненты нефти образуются из атмосферного углекислого газа и воды в атмосфере и в океане благодаря соприкосновению с горячими полями вулканической лавы. Поэтому можно утверждать, что нефть содержится в недрах каждой остывшей планеты: на Луне, Венере, Марсе, Юпитере, Сатурне и так далее.

4. Погибшие планеты в Нашей Галактике сотни миллиардов лет назад так же имели стадию органического синтеза. После взрыва звезды как "сверхновой" планеты разрываются на отдельные фрагменты (астероиды), метеоры, метеориты, болиды и пыль. Многие из них падают на поверхность Земли и таким образом становятся доступны ученым для детального изучения. Как показали исследования, геохимический и минералогический состав планет других звездных систем практически ничем не отличается от земных минералов. Железные метеориты состоят из кристаллического и окисленного железа, силикатные (каменные) метеориты имеют в составе окись кремния и не имеют никаких неизвестных на Земле элементов. Самая ценная информация по химическому изучению метеоритов состоит в том, что некоторые из них имеют в своем составе органические вещества и даже аминокислоты, которые являются главным строительным материалом для сложных белков (и ДНК в том числе). Первым обнаружил присутствие органических веществ в метеоритах шведский химик Й. Я. Берцелиус в 1834 году. До настоящего времени изучены на предмет содержания органики сотни метеоритов и 60% из них имеют простейшие и сложные высокомолекулярные органические вещества: ароматические и алифатические углеводы, азотистые основания, сахара, аминокислоты и множество других соединений.

Например, анализ метеорита «Merchison», упавшего в Австралии в 1969 году, показал наличие в нем 18 аминокислот, причем 12 из них не встречаются в белках земных растений и животных. Эти органические соединения явно неземной биохимической структуры. Отсюда напрашивается вывод о том, что на планетах, вращающихся вокруг других звезд, так же как и на Земле, когда-то существовал процесс естественного органического синтеза белков, жиров и углеводов. Так как в составе метеорита «Merchison» обнаружены ДНК и сложные белки, то можно утверждать, что этот метеорит когда-то был в составе какой-то планеты, на поверхности которой была растительная и животная жизнь. Без наличия живого организма нельзя синтезировать ДНК и сложные белки. Животные и растения погибли миллиарды лет назад, на другой планете, а их органические останки растворились в воде. Когда метеорит «Merchison» был составной частью (когда-то существующей) планеты, водные растворы с этими органическими веществами просочились внутрь скалистой породы будущего метеорита «Merchison» по мелким трещинам. Со временем вода из вещества, составляющего метеорит, испарилась, а органические вещества внутри камня навечно вошли в его состав. Под действием взрыва звезды как «сверхновой», планета раскололась на мелкие куски, которые в большом количестве рассеялись по космическому пространству. Одним из этих кусков был метеорит «Merchison». Далее этот метеорит упал на поверхность Земли, и химики обнаружили в его составе аминокислоты, белки и «инопланетарные ДНК». Следовательно, можно утверждать, что в далеком прошлом (примерно, 10 миллиардов лет тому назад) в Нашей Галактике уже существовала планета «Merchison» с растительно-животным миром.

Астрономы открыли сотни астероидов, которые вращающиеся по эллиптическим орбитам вокруг Солнца. Астероиды – это крупные осколки планет, которые существовали десятки и сотни миллиардов лет назад. В будущем ученые Земли полетят на космических кораблях к крупным астероидам и метеоритам. Не исключается возможность обнаружения окаменевших останков внеземных животных или растений на поверхности (или в недрах) астероидов, комет, метеоритов, болидов. На крупных осколках планет космонавты могут обнаружить металлические изделия когда-то существовавшей на планете цивилизации: водопроводные трубы, участок угольной шахты с добывающем оборудованием и так далее. В космосе возникнут новые науки – палеонтология и археология на поверхности крупных астероидов.

5. Качественный скачок материи от органических соединений до примитивной формы биологической жизни. Самой большой тайной мироздания является процесс биогенеза. Концепция биогенеза (возникновения жизни на Земле) разработана учеными Опариным (СССР) и Holdein (USA) и их последователями (J.D.Bernal, G. Mueller, P.E. Spielman и другими). Каким образом из суммы разнообразных органических молекул образовались примитивные живые существа? Физические условия на поверхности Земли 4 миллиардов лет назад способствовали концентрации органических веществ в тепловых водах мирового океана. Горячая поверхность планет в некоторых местах остыла ниже 100˚ С, что дало возможность для образования первых морей и океанов. Как уже было сказано выше, на поверхности Земли 4 миллиардов лет назад образовалось огромное многообразие органических веществ, которые составляли до 50% веса вод (бульона) первичного океана. Длительное присутствие в водных растворах органических веществ, привело к их химическому усложнению и, в конце концов, породило примитивную жизнь. Это наглядный пример, когда количество (скопление органических веществ) перешло в новое качество (жизнь) под действием фактора времени. Органические молекулы могли существовать в неизменном виде десятки миллионов лет, соприкасаясь друг с другом в растворе теплых вод мирового океана. После длительного взаимодействия в стерильных условиях (без окружения микроорганизмов и вирусов) органических веществ на протяжении 1 миллиард лет, в «доархейскую эру» образовались первые живые организмы – клетки «каоцерваты». Это были минералотрофы ─ микроорганизмы, поедающие неорганические минеральные вещества: химические соединения серы, железа, азота.

6. Микроорганизмы, усваивающие органические вещества (органотрофы), отсутствовали на Земле на протяжении 3,2 миллиардов лет. Необходимо указать на очень важное условие, которое должно обязательно учитываться при трансформации органических соединений в биологическую жизнь. На поверхности очень молодой планеты с возрастом 2 – 5 миллиардов лет не должны присутствовать микроорганизмы, усваивающие органические вещества как питательный продукт. В противном случае микробы нашли бы изобилие пищи в виде растворенных в океанах сотен миллиардов тонн органических веществ и, быстро размножаясь, уничтожили бы все органические вещества планеты, превратив жиры, белки и углеводы в углекислый газ и воду. На Земле тогда бы не было такого полезного ископаемого, как нефть. Если 4 миллиарда лет назад уже существовали микробы - органотрофы, то они переработали все органические вещества планеты, образовав воду и газы, и дальнейшее совершенство органических молекул до стадии образования примитивных живых существ, стало бы невозможным. Так как 2 – 5 миллиардов лет назад на Земле отсутствовали микроорганизмы, употребляющие для питания органические вещества (органотрофы), то образовавшиеся сложные органические вещества не подвергались распаду, гниению, брожению и так далее. Органические вещества продолжали свою эволюцию, которая, в конечном счете, привела к образованию первых водорослей, первых минеральных бактерий, пожирающих соединения азота, железа, меди, растительно-животного мира, и, наконец, Разумного Человечества. Будущие космонавты, посещающие другие планеты, должны следить за стерильностью своих ракет и скафандров, чтобы не занести земную "инфекцию" на поверхность другой, более молодой планеты. Земные микробы могут переработать органические вещества другой планеты и не допустить возникновения жизни на ней.