В. ВТОРИЧНАЯ АТМОСФЕРА ЗЕМЛИ

После того как Земля достигла более или менее современных размеров и структуры, а большая часть первичной атмосферы была утрачена, в результате дегазации (вулканизм, гидротермальные и родственные им процессы) образовалась новая, вторичная атмосфера [357, 358, 867, 1061, 1062, 1573, 1574, 1888, 1889, 1893]. Обычно полагают, что процесс дегазации был постепенным, но, по теории Зингера резкое нагревание привело к быстрому высвобождению газа. Сила гравитации была уже значительной, и Земля смогла в основном удержать вторичную атмосферу.

О значении дегазации можно судить с помощью полуколичественного метода по присутствию Это один из продуктов распада естественного радиоактивного изотопа [1962]. Судя по количеству этого изотопа, он, видимо, образуется сначала в мантни, а не в коре Земли [432, 1677]. Но вторичная атмосфера возникла не только в результате дегазации, а также в результате улетучивания с Земли легких газов, а позднее в результате активности живых организмов.

Некоторые считают, что вначале вторичная атмосфера помимо паров воды содержала частично и другие летучие гидриды (метан, аммиак) и сам водород [1273, 1888, 1889, 1892, 1893]. Эта атмосфера была восстановительной. Возможно, в ней были также двуокись углерода и азот.

По мнению некоторых других авторов [4, 386, 387, 1574, 1575], вторичная атмосфера с самого начала была почти лишена Эти авторы считают, что атмосфера помимо в основном состояла из и Экзергоническая реакция

и другие подобные реакции не могли идти быстро. Конечно, даже атмосфера с преобладанием была восстановительной, пока в ней присутствовали и Атмосферу, которая состояла только из но не содержала и которая появилась, вероятно, только позже, можно назвать нейтральной.

Компромиссное решение, во многом поддерживаемое количественными данными, предложил Холленд [867, 868, 982]. Он считает, что, пока в верхней части мантии, близко к коре, присутствовало элементарное железо, в атмосфере преобладали метан, и в меньшей степени Запасы металлического все время восстанавливали газы, вырывающиеся на поверхность. Только после того, как завершилось образование железного ядра, возможно через 0,5 млрд. лет после образования Земли, место постепенно заняли Вполне вероятно, что вулканы еще долгое время продолжали выделять восстанавливающие газы, поэтому в атмосфере содержалось небольшое, но постоянное количество гидридов.

Давление по-видимому, никогда не было особенно большим, иначе кислые моря гораздо сильнее коррозировали бы горные породы, чем это произошло на самом деле. Юри [1888, 1889] предположил, что реакция с силикатами в присутствии воды, в общем виде выражающаяся как

предотвращала накопление («равновесие Юри») [869, 1574]. Здесь под надо понимать разнообразные силикаты. Равновесия всегда были сильно сдвинуты вправо. В океанах, которые в то время, вероятно, содержали довольно много кремния, постепенно мог выпадать осадок [869].

Из верхних слоев атмосферы, горячей экзосферы, был утрачен свободный водород [1270, 1893]. К сожалению, скорость его утечки не известна даже приблизительно. Предполагают, что из-за высокой теплопроводности и высокой излучающей способности в инфракрасных лучах гравитационная потеря водорода из ранней метанововодородной атмосферы шла гораздо медленнее, чем из современной атмосферы, в которой преобладают [1517]. Но независимо от скорости утечки водорода наверняка вместе с первичным водородом терялся и тот, который возникал заново при разложении гидридов (включая ультрафиолетовым светом [485, 582, 804, 1062, 1888, 1889, 1995].

Какова бы ни была история атмосферы в очень ранние времена, отношение кислород: водород в атмосфере постепенно повышалось. Все же атмосфера еще долгое время оставалась восстановительной. Этот факт имел решающее значение для химической эволюции и определил путь

ранней биологической эволюции. После возникновения жизни содержание должно было увеличиваться благодаря брожению [2042]. Такое увеличение наблюдается и сейчас в ограниченных частях биосферы. Весь кислород, освобождавшийся под действием света, тут же соединялся с восстановленными компонентами коры, включая гидриды, сульфиды и двухвалентное железо Атмосфера оставалась бескислородной.

(Живые организмы оказали решающее влияние на состав земной атмосферы в отношении кислорода азота и двуокиси углерода Жизнь оказалась мощным фактором, поддерживающим гомеостаз [1175].)

В небольшом количестве во вторичной атмосфере все время содержался гелий-4, постоянно образующийся при -распаде [1022]. Но большая часть этого радиогенного гелия, как и свободный водород, была утрачена [718, 1954]. Об который сохранился в атмосфере, мы уже говорили.

Возможно, здесь пора извиниться перед читателем за то, что в этой книге не обсуждаются изотопные эффекты. Благодаря им палеобиология получила важные и нередко странные результаты, но автору кажется, что время для включения этих данных в книгу такого рода еще не пришло. значение этих данных и источники ошибок должен был бы обсудить кто-нибудь из ведущих экспериментаторов в этой области. Напомним, что измеряемые изотопные эффекты определяются не только природой соответствующей химической реакции и температурой, но и тем, в какой степени эта реакция в данных условиях могла завершиться. Кроме того, есть трудно оценимые тривиальные источники ошибок. И все же мы с сожалением оставляем этот важный источник информации за рамками книги.