8. Углерод - царь органического мира. Полностью высушенные растения и животные на 85% по весу состоят из атомов углевода. Органическая химия убедительно доказывает, что из всех элементов таблицы Менделеева самой выраженной способностью к само - совершенству, то есть к образованию новых органических молекул обладает атом углерода. Все атомы углерода во Вселенной могут соединиться в одну, бесконечно длинную цепь. Молекулы углерода имеют «природную» способность к бесконечному соединению друг с другом во всех четырех направлениях (вверх, вниз, вправо, влево), имеют «природную» способность к усложнению структуры. Так как эти свойства углерода проявляются не только на Земле, но и во Вселенной, то можно утверждать об «углеродистом» строении растительного и животного мира на Земле и на других планетах. Поэтому можно сформулировать главный закон биологической эволюции: состояние электронной оболочки атома углерода является основой эволюции живой материи на всех планетах Вселенной. Невозможно создать даже простейшей формы жизни на базе молекул из кремния или других элементов. Загадка возникновения жизни находится в природной способности атомов углерода создавать необычайно длинные цепочки, присоединяя один атом к другому. Последние слова приведенного определения жизни ? «потенциальные возможности электронных состояний атомов углерода» указывают на то, что жизнь, в конечном счете, зависит от атомов углерода, из которых построены все молекулы живых организмов. Приоритет углерода в создании земной и инопланетарной жизни не подлежит никакому сомнению. Состояние «электронной атмосферы» атома углерода таково, что он может соединяться друг с другом во все 4 стороны бесконечное количество раз. Чисто теоретически весь углерод планеты мог бы соединиться между собой в одну «молекулу», с образованием огромного куска графита или алмаза. Однако если длинные цепочки из углерода (-С-С-С-С-С-) соединить «по бокам» с атомами водорода и кислорода, то образуются органические соединения. Углерод играет роль основы, "скелета" для всех органических молекул. Разнообразие земной и инопланетарной жизни зависит от обилия ядер углерода в атмосферах звезд, из которых формируются планеты. Углерод синтезируются благодаря термоядерным реакциям в недрах «родительской» звезды (Солнца, Сириуса, Канопуса, Альтаира). Главные структуры живого основаны на самых распространенных космических элементах ? углероде, водороде и кислороде (на 96%), из которых построены все молекулы живого вещества. Более редкие элементы живых организмов - фосфор, азот, сера, хлор, натрий, кальций, кремний (4%). В составе организмов встречаются и некоторые металлы (не более 0,0007% от веса всего организма), например - железо, ванадий, кобальт, медь, марганец.
Общий вывод. Современная молекулярная биология имеет огромную научную информацию о биохимических процессах. Однако до сих пор биологи не объяснили, каким образом из скопления органических молекул на поверхности планеты Земля 3,5 миллиардов лет назад образовались живые существа. Можно предположить, что эта тайна мироздания будет разгадана лишь после того, как ядерная физика глубже изучит «жизненную силу электронной атмосферы» атома углерода.
§ 45. Кислородсодержащая стадия атмосферы.
После того, как в океанах Земли появились водоросли, начался глобальный процесс насыщения атмосферы кислородом. Как известно, морские растения поглощают из водных растворов углекислый газ CO2. Они отбирают для своего органического синтеза углерод С, а кислород О2 выделяют назад в атмосферу. Первые растения в океанах появились 3,5 миллиардов лет назад. Однако в атмосфере кислород появился позже, только через 0,5 миллиарда лет, поэтому кислородсодержащая стадия атмосферы начинается с 3 миллиарда лет назад и заканчивается 1 миллиард лет назад. Даже 3 миллиарда лет назад кислорода в атмосфере еще не было. Причина кроется в том, что кислород очень активный химический элемент. После выделения морскими водорослями, существовавшими 3 миллиарда лет назад, его молекулы попадали в окружение растворенных в воде океана и еще не окисленных металлов и неметаллов, которые моментально вступали в соединение с кислородом. Поэтому в начальный период выделения кислорода водорослями он поглощался растворенными в воде солями, атмосферными газами, аммиаком, сероводородом и другими химическими соединениями атмосферы, связывался металлами горных пород, поглощался не окисленными веществами вулканической лавы. Через 0,5 миллиарда лет закончился окислительный процесс химически активных веществ атмосферы, гидросферы и поверхностного слоя литосферы. Начиная с 3 миллиарда лет назад, кислород начал очень медленно накапливаться в земной атмосфере: 0,1% ; 0,5; 1; 5; 15%, а сейчас кислорода в атмосфере 21%. Параллельно с увеличением содержания кислорода в атмосфере происходил процесс уменьшения процентного содержания углекислого газа. Дело в том, что растения поглощают углекислый газ (CO2) «с той целью», чтобы отнять углерод (С) для синтеза органических веществ для своего «тела», а кислород (О 2), как балластное вещество, выделить в атмосферу.
Растения осуществляют «трансформацию углекислого газа в кислород». Ученые полагают, что в начале архейской эры (3,5 миллиардов лет назад) в составе атмосферы было 90% углекислого газа, в начале протерозоя (2,5 миллиардов лет назад) - 40%, палеозоя (570 миллионов лет назад) - 25%, в мезозойскую эру (230 миллионов лет назад) - 15%, в начале кайнозоя (70 миллионов лет назад) - 3%, а сейчас в атмосфере содержится всего 0,03% углекислого газа. Графически уменьшение процентного состава углекислого газа в земной атмосфере и увеличение содержания кислорода показано на графике 23.
Характеристика атмосферы. Атмосфера в кислородосодержащую стадию развития, то есть 2 миллиарда лет назад, состояла в основном из паров воды, углекислого газа, аммиака и метана - приблизительно на 70%, кислорода - на 6%, других газов содержалось 24%. Жизнь существовала только в океанах и морях. Физические параметры атмосферы 2 миллиарда лет назад были следующие: толщина атмосферного слоя 10 000 километров, масса 5 ·1019 кг (в 10 раз больше современной), давление у поверхности планеты 10 атмосфер.
В заключение обратим внимание астрономов на следующее. Если в составе атмосферы какой-нибудь планеты будет обнаружено хотя бы несколько процентов кислорода, то можно утверждать, что на этой планете существует растительный мир. Без наличия растительного мира кислород в атмосфере планеты никогда не появится!
§ 46. Кислородно-азотная стадия атмосферы.
Уже один миллиард лет атмосфера Земли состоит в основном из азота (20 - 78%) и кислорода (5 - 21%). Современная атмосфера Земли в объемных процентах содержит: азота - 78%, кислорода - 21, углекислого газа - 0,03, аргона - 0,93, остальные 0,04% занимают гелий, метан, криптон, закись азота, водород, ксенон. Сравнительно высокий процент содержания в атмосфере аргона - 40 объясняется тем, что в недрах Земли в него превращается большое количество радиоактивного калия - 40. Современные физические параметры атмосферы следующие: толщина атмосферного слоя до 1000 километров, масса 5 ·1018 кг, давление у поверхности планеты 1 атмосфера.
В таблице 4 и на рисунке 23 показаны эволюционные изменения химического состава атмосферы в прошлом и в перспективе на 2 миллиарда лет вперед (в %).
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331