Пять бесед об устройстве мира 2-я

Беседа вторая: «Земные условия жизни»

На следующий день погода была теплая и собрались на веранде.
– Ну что, теперь рассмотрим внимательно нашу планету. Что здесь благоприятно для жизни?
– Я думаю, масса Земли, – заявил Василий.
– А я думаю, океаны с водой, – заметила Марина.
– Вы оба правы. Начнем с массы. Где оптимум?
– Чтобы сила притяжения атмосферу удерживала, но не слишком нагружала весом людей.
– Это десятое условие: оптимальная масса планеты.
– Какая относительная площадь поверхности океанов?
– Две трети.
– Чуть больше: 70%. Почему это важно?
– Чтобы много воды испарялось и облака образовывались.
– Зачем они нам?
– Они чистую воду приносят на сушу.
– Да, большая площадь океанов – это одиннадцатое условие. Оно обеспечивает круговорот воды в природе. Дожди орошают сушу, загрязненная вода стекает в реки, которые впадают в моря и океаны. Чистая вода испаряется, и цикл замыкается. Давайте отметим как двенадцатое необходимое условие: наличие жидкой воды. Правильнее было бы его поставить на одиннадцатое место. В каком диапазоне температур вода жидкая?
– Сто градусов.
– Да, при нашем атмосферном давлении это так.  Но при очень низком давлении диапазон жидкой фазы вообще может исчезнуть: лед напрямую будет испаряться, сублимировать, как в случае с сухим льдом из двуокиси углерода. Почему важен такой широкий интервал жидкой фазы воды?
– Чтобы кашу варить и чай заваривать. Высоко в горах температура кипения становится меньше, и кашу уже не сваришь, – сказал Василий авторитетно.
– Правильно, для этого тоже. Вода – уникальное вещество, заслуживает того, чтобы о ее свойствах поговорить отдельно. Отложим на следующий раз. Какие еще благоприятные для жизни условия есть на Земле?
– Магнитное поле.
– Точно! Марина, отметь. В чем его польза?
– Оно защищает Землю.
– Да, защищает от космических лучей и потоков радиации от Солнца. Еще оно помогает удержать атмосферу от солнечного ветра, отклоняя его.
– А что такое солнечный ветер?
– Это поток заряженных элементарных частиц, главным образом протонов, на больших скоростях летящих от Солнца. Вот у Марса нет магнитного поля, и большую часть атмосферы солнечный ветер сдул. С радиацией, однако, не все так просто. Есть мнение, что определенный ее уровень необходим для эволюционного развития биосферы. Гамма-излучение и быстрые частицы нарушают ДНК молекулы и тем самым вызывают мутации, которые и меняют геном. В том, что это способствует эволюции, есть основания сомневаться, ибо обычно нарушения вызывают деградацию, а не совершенствование.
– И как же?
– Исключения бывают, поэтому давайте отметим и этот момент.
Пора заглянуть внутрь Земли. Обратимся к горячему ядру нашей планеты. Скорее всего, с ним связано магнитное поле Земли. Как оно устроено, нам толком неизвестно. Ясно, что для поддержания магнитного поля внутри должен быть сильный круговой ток. Его проводником может служить расплавленный металл. Он есть. Но источник тока нам не ясен. Вращение этого жидкого металла, как на это иной раз указывается, недостаточно. Говорят, что на Марсе горячего ядра нет, потому нет и магнитного поля. Но это еще не доказательство их однозначной взаимосвязи. Теперь что вы скажете об атмосфере?  Из чего она состоит?
– В ней есть кислород, необходимый для жизни.
– Правильное утверждение. Марина, отметь и это.
– А сколько кислорода в относительных единицах?
– Пятая часть.
– Это в нормальных условиях. Если в комнате много людей и нет вентиляции, то доля кислорода может существенно упасть, и дышать становится тяжело. Так же, как и высоко в горах. А что было бы, если кислорода стало бы много больше?
– Еще легче было бы дышать, так больным делают.
– Это так, но вот если бы кислород стал доминирующим газом, то возникла бы серьезная опасность для жизни. Какая?
– В атмосфере кислорода все очень хорошо горит. Возник бы пожар.
– Да, могла выгореть вся наземная биосфера. Жизнь осталась бы лишь в океане. Марина, отметь оптимальный процент кислорода в атмосфере. А что разбавляет кислород в воздухе?
– Азот, его почти 80%.
– Чем удобен азот?.. Нет идей?.. Дело в том, что по молекулярному весу он близок к кислороду, поэтому воздух не расслаивается. Важно и то, что азот не слишком активный газ. Но стоит заметить, что биологическая роль азота в биосфере нам до конца не ясна. В отличие от кислорода азот слабо растворяется в воде. Это тоже существенно. Какие еще два газа важны для жизни?
– Водяной пар и углекислый газ. Но их в воздухе мало.
– Какая польза от углекислого газа?
– Его растения используют при фотосинтезе для формирования биоматериала.
– Точно! Углерод – важнейший элемент, входящий в состав всего живого. На Земле тоже есть его цикличность: растения углекислый газ поглощают, а при их сгорании он образуется. Этот цикл тоже необходим для жизни. Нужно заметить, что углекислый газ тяжелее азота и кислорода, поэтому он находится преимущественно у земли, где и нужен. Но с этим бывают неприятности. Известны случаи, когда большие объемы углекислого газа одномоментно выделялись из земли, что приводило к смерти людей и зверей, находившихся в этой местности.
– Где такое было?
– В 1986 году в Камеруне, таким образом погибло почти две тысячи человек и многие животные. С тех пор подобных трагедий не было. А вот водяной пар немного легче азота и кислорода, потому может собираться в облака. Какая формула воды?
– H2O! Кто же не знает?!
– Для образования биологических молекул водород, входящий в состав воды, необходим. Сколько у тебя, Марина, уже набежало условий?
– Восемнадцать.
– Теперь о других химических элементах, присутствующих на Земле. Много их?
– Вся таблица Менделеева.
– Да, Земля исключительно богата: тут есть углерод, сера, фосфор, любые металлы, которые нужны биомолекулам. Всего не перечислить! Как они попали на Землю?
– Кто как! Говорят, воду занесли кометы, а золото – метеориты. Но я не очень верю. Воды так много, а золото бывает самого разного вида: в слитках и в песке, – заявил Василий.
– Согласен, есть основания сомневаться. А какие элементы самые распространенные?.. Не знаете?.. Самыми распространенными являются кислород и кремний. Двуокись кремния – это песок, а кислорода огромное количество еще и в составе воды. Теперь о плотности атмосферы. Сколько весит воздух, знаете?
– Кубометр – примерно один килограмм.
– А вся атмосфера – пять квадриллионов тонн. Это число с пятнадцатью десятичными знаками, но это в миллион раз меньше массы Земли. Вот такие масштабы нашей с вами планеты. Плотность атмосферы удобна для нашей жизни?
– Конечно. Высоко в горах, где она разрежена, дышать тяжело. Мы уже говорили.
– Да, а низкое давление может вообще погубить человека. Однажды так случилось с космонавтами, когда при посадке корабля произошла разгерметизация. А какое высокое давление способен выдержать человек?
– Это под водой. Спортсмены ныряют и на пятьдесят метров.
– Да, но совсем ненадолго. Считается, что более-менее безопасно погружаться можно на 20 метров.
– А как же в больницах есть барокамеры?
– Там давление слегка повышенное, главное – высокая насыщенность воздуха кислородом. Курить нельзя, – засмеялся Максим Петрович. – Но вернемся к атмосфере. Какова еще ее роль?.. Не знаете?
Она участвует в терморегулировании поверхности Земли, создавая сильную отрицательную обратную связь, выравнивающую температуру. Действует она следующим образом: при возникшем повышении температуры увеличивается испарение воды из океана и возрастает облачность, а белые облака отражают солнечный свет, тепла меньше доходит до земли, в результате температура понижается.
Атмосфера – это одеяло для планеты. Она пропускает солнечный свет, но задерживает обратное тепловое излучение земли, не позволяя ему уходить в космос. Еще она защищает нас от короткого ультрафиолета и космических лучей, опасных для биомолекул. И это не все! Что можете сказать о ветре?
– Он обеспечивает подвижность и перемешивание атмосферы.
– Правильно! Можно назвать три фактора пользы: во-первых, выравнивает температуру, во-вторых, перераспределяет по земле кислород, генерируемый лесами, в-третьих, переносит влагу с океана на сушу. Мы обсудили основные факторы жизни на Земле. Видимо, есть и еще. Но и так видно, как много всего должно совпасть для возникновения жизни. Марина, сколько у тебя их отмечено?
– Двадцать.
– Предположим, что вероятность выполнения каждого – одна десятая. Тогда итоговая вероятность появления жизни будет равна их произведению – 10-20. Это невероятно малая величина. Казалось бы, нет никаких шансов надеяться на успех в поиске внеземной жизни. Не так ли?
– Надо посчитать, сколько есть планет во Вселенной, каждая из них – это шанс.
– Правильно мыслишь! Оказывается, планет во Вселенной гораздо больше, чем 1020, поэтому благоприятные условия для жизни где-то наверняка есть. Вопрос сводится к тому: узнаем ли мы об этих мирах? Как думаете?
– Пока не похоже.
– Дело усложняется тем, что, во-первых, по космической шкале время жизни цивилизации, способной к космическому общению, ничтожна: примерно сотня лет. К примеру, мы еще не располагаем возможностями заявить о себе в масштабе Вселенной и даже галактики. Во-вторых, разные цивилизации могут быть сильно разделены во времени. Среднее расстояние между звездами около 10 тыс. световых лет.  Вот и судите, сколько времени пройдет между обменом новостями. На основании этого можно заключить, что возможно астрономы и получат косвенные сведения о жизни в космосе, но связаться с братьями по разуму нам не удастся, поскольку жили они в далеком прошлом: миллионы, а то и миллиарды лет до нас.
– Жалко, – заключил Василий.