Чтение онлайн

Важнейшая роль Галактической развилки заключалась в том, что она создала предпосылки для накопления в определенном месте и в нужное время такого газопылевого облака, из которого возникла Солнечная система, включавшая звезду оптимального объёма и Землю, благоприятную для зарождения жизни и появления человека. Судя по современным сведениям о химических соединениях в Галактике, в протосолнечном облаке присутствовало около 200 основных видов молекул и плюс несколько сотен их изомеров [6] . Представлены они как простыми молекулами из 2-х атомов (например, самый распространенный во Вселенной – молекулярный водород – H2) или из 3-х атомов (вода – H2O, которой много в космосе), так и сложными – из разного количества атомов, вплоть до 13-ти атомов.

Протосолнечное газопылевое облако, вращаясь и сжимаясь, приобретало линзовидную форму и, наконец, преобразовалось в диск будущей Солнечной системы. Все братья-водороды оказались в относительной близости друг от друга в этом протосолнечном диске. Здесь им предстояло сменить форму своего состояния, войдя в состав более сложных молекул и минеральных агрегатов.

В нашей Галактике эпоха формирования Солнечной системы совпала со временем образования многих других звездно-планетных систем. Таким образом, природа реализовала многовариантность эволюции галактических форм движения материи. Возможно, в какой-то из звездных систем возникли планеты с благоприятными условиями для появления живых организмов. Но в рамках нашего обзора мы рассматриваем только тот маршрут эволюции природы, который привел к появлению человечества. Почему человеческая траектория эволюции прошла через Солнечную систему? Сравнение Солнечной системы с множеством выявленных планетных систем свидетельствует о том, что наш звездный дом во многом нетипичен. Так, образование Солнца и планет осуществилось на обочине Галактики, в зоне её обитаемости, где существуют необходимые условия для появления жизни и безопасного эволюционного усложнения живых организмов. В Млечном пути зона обитаемости простирается в форме кольца вокруг галактического центра. Внутренняя граница зоны отстоит от ядра Галактики на расстоянии 12 000 световых лет, а внешняя – 32 000 световых лет. Галактическая зона обитаемости характеризуется, прежде всего, такими факторами, как: значительная удаленность от ядра галактики; пониженное губительное излучение из центральной области галактики; относительно большие расстояния между звездами; малая частота катастрофических взрывов сверхновых звезд; высокое содержание тяжелых элементов, обеспечивающее формирование землеподобных планет и др.

Благоприятным оказалось не только место создания, но и время формирования нашей планетной системы – когда здесь было сконцентрировано достаточное количество тяжелых элементов для образования планет земного типа. В протосолнечном облаке содержание тяжелых химических элементов (например, на Солнце – 0,044 %), значительно превышало долю таких элементов не только в Млечном пути, но – в обозримой Вселенной (0,011 %). Такой состав вещества оказался очень удачным для человечества. Удачным космическим фактором для появления человечества стало возникновение водородной стены, которая отделяет Солнечную систему от окружающего межзвездного пространства (вещества). Эта стена находится на границе, где скорость солнечного ветра (частиц, преимущественно гелия) снижается до нуля. На этой границе частицы нашей звезды взаимодействуют с межзвездным водородом. В результате здесь возникает горячая плазма с температурой 30–50 тысяч градусов Цельсия. Эта плазменная стена предохраняет Солнечную систему от губительного влияния космического излучения. Не будь этой своеобразной оболочки вокруг нашей системы, все живое погибло бы на Земле.

Солнечная система характеризуется многими особенностями, отличающими её от других выявленных планетных систем Млечного пути. Очень важной особенностью является присутствие четырех каменистых планет в зоне обитаемости планетной системы [7] (пояснения по ссылке можно смотреть в разделе "Ссылки.." в конце книги) или вблизи неё, а также существование массивного Юпитера на значительном расстоянии от Солнца, который существенно менял свою орбиту на протяжении истории планетной системы. Наличие и эволюция Юпитера стали одними из решающих факторов формирования Земли в зоне обитаемости планетной системы.

В зоне галактической обитаемости находятся много звездных систем, но условия на планетах этих систем значительно отличаются от солнечной системы. Потому, что многие звезды не сформировали вокруг себя зоны обитания. Например, самые распространенные звезды в Галактике, да и во всей Вселенной – красные карлики, практически не имеют планет. Довольно много экзопланет вращаются вокруг двойных звезд, что отличает эти звездные системы от Солнечной. Как правило, экзопланеты расположены очень близко от своих звезд, т. е. даже ближе, чем Меркурий находится от Солнца. На поверхности Меркурия температура достигает 430°C. В таких условиях не может быть речи о жидкой воде. Большинство из выявленных экзопланет является газовыми гигантами, похожими на Юпитер или ледяными планетами, т. е. не пригодными для обитания. Правда, по мере совершенствования методов обнаружения экзопланет доля планет похожих на Землю, скорее всего, будет возрастать. В настоящее время ученые прогнозируют в нашей Галактике около 300 миллионов экзопланет в зонах с благоприятными условиями для существования жидкой воды, а, следовательно, для зарождения жизни. Однако не только температурные условия определяют жизненный потенциал той или иной планеты, но и многие другие факторы. Эволюция Земли показала, что жизнь – весьма устойчивая природная форма, но, в то же время, очень зависимая от многих условий окружающей среды.

Время и место возникновения Солнечной развилки эволюции Галактики определилось приблизительно через 8,7 млрд. лет после Большого взрыва, т. е. около 5 млрд. л.н., когда сформировалось массивное, плотное газопылевое облако в Галактической нити Персея-Пегаса. Более точный адрес места формирования Солнечной системы: комплекс сверхскоплений Рыб-Кита, местная группа галактик, галактика Млечный Путь, рукав Ориона. Это облако массой около 10 масс Солнц состояло из молекул водорода и гелия, а также небольшой доли тяжелых элементов. Около 4,6 млрд. л.н. это массивное протосолнечное скопление молекулярной пыли и газа, вращающееся и летящее в галактическом пространстве, подверглось воздействию ударной волны от вспыхнувшей неподалеку сверхновой звезды под названием Матернитэ. Всё облако получило дополнительный импульс для уплотнения и подверглось гравитационному коллапсу (резкому сжатию). Взрыв сверхновой звезды не только явился триггером для начала формирования Солнечной системы, но внедрил в облако комплекс своих тяжелых и сверхтяжелых химических элементов, без которых Земля либо вовсе не образовалась бы, либо имела иной состав, не благоприятный для зарождения и эволюции жизни. Важнейшим вкладом сверхновой звезды в состав будущей Солнечной системы явился, прежде всего, набор сверхтяжелых элементов от кобальта до урана. Эти весьма тяжелые атомы наряду с полным комплексом химических элементов от водорода до железа были задействованы в конструировании нашей звездно-планетной системы и в процессе создания бесчисленного мира живых организмов на Земле.

Газопылевое протосолнечное облако представляло собой, по существу, пространство, заполненное двухатомными молекулами водорода (73 % – H2) и одноатомными молекулами гелия (25 % – Не). Доля всех тяжелых элементов составляла лишь 2 %. Самыми распространенными тяжелыми элементами являлись: кислород, углерод, неон, азот, железо, магний, кремний, сера, аргон, алюминий, никель, натрий и кальций. Все остальные элементы таблицы Менделеева присутствовали в газопылевом облаке в очень малых количествах. Среди газообразных молекул лишь изредка встречались тяжёлые химические элементы в форме различных микроскопических пылеобразных минеральных соединений. Пылевые гранулы состояли преимущественно из смеси разных силикатов (H2SiO3, Na2SiO3, H4SiO4 и др. [8] ), графита (C) и полициклических ароматических углеводородов (ПАУ), которые, по одной из гипотез, занимают определявшее место в происхождении жизни (в создании цепочки РНК). Многие минералы сформировались уже в протосолнечном газопылевом диске, но определенная часть соединений была создана ещё в межзвездном пространстве в результате деятельности и гибели звезд первого и второго поколений. В межзвездном космосе атомы и молекулы движутся на значительном удалении друг от друга. В период долговременного одиночного путешествия они заряжаются большой энергией за счет поглощения электромагнитного излучения (фотонов – света). Поэтому при встрече такие, «высокоэнергетичные» молекулы были способными образовать экзотические соединения, которые не могут возникнуть в земных условиях. Продолжительная деятельность природной Галактической химической лаборатории обеспечила будущую Солнечную систему не только полным набором атомов, но также многими соединениями разной сложности, которые направили эволюцию Земле по траектории к зарождению и развитию жизни.

Например, в протосолнечное облако попали такие собранные из межзвездного пространства, тугоплавкие минералы ранних звезд, как: алмаз (С) [9] , лонсдейлит (одна из полиморфных модификаций углерода), карбид кремния (соединение кремния с углеродом – SiC). Кроме того: нитрид кремния (кремний с азотом – Si3N4), оксиды алюминия (корунд – Al2O3) и титана (Ti3O), оливин (MgFeSiO4), пироксен ((Mg, Fe, Ca) Si2O6), полевой шпат ((K, Na) AlSi3O8). В планетеземали, содержащих эти минералы, присутствовали также примеси фосфатов кальция (Ca SO4), сульфида железа (FeS), самородных железа и никеля. Кроме того, исходное вещество для Солнечной системы было обогащено такими молекулами, как: вода (H2O), монооксид углерода (CO) и циановодород – бесцветный, очень ядовитый газ (HCN) и другими. Особое внимание обратим на недавно открытое в нашей и соседней галактике, весьма интересное соединение – Фуллерен – молекула в форме полого выпуклого многогранника из шестидесяти и более атомов углерода. Эта комбинация атомов в газообразной и твёрдой фазе напоминает покрышку футбольного мяча. Вполне возможно, что фуллерены участвовали в формировании пребиотических предков первых живых организмов. Ведь они обладают весьма прочной и долговечной конструкцией и способны транспортировать сложные органические молекулы.

Природа экспериментальным путем выбрала углерод для формирования живых существ потому, что только этот элемент способен формировать неисчислимое разнообразие молекул с крупнейшими размерами. Уже в протопланетном диске Солнечной системы образовалось значительное количество таких сложных [10] молекул, как: 1- муравьиная кислота (CH2O2), которую земные формы жизни активно используют для синтеза более сложных карбоновых кислот; 2- метанол (CH4O – простейший одноатомный спирт) и 3- формальдегид (CH2O – бесцветный органический газ). Наличие сложных углеводородов вне Земли показывает, что неживая и живая природа находятся в тесном единстве. Периодическая химия создала предпосылки для появления биотической химии. Конечно, для протекания химических реакций, создавших живые объекты, необходимы особые условия, возникновение которых потребовало от природы реализовать множество самых разных вариантов эволюции природы. Например, Земной маршрут эволюции природы характеризуется неустойчивостью большинства космических органических соединений. Особые геологические и геохимические условия на нашей планете преобразовали органические вещества космического происхождения и создали углеродные агрегаты, специфичные только для Земли. На Земле эволюция природы привела к зарождению жизни и её развитию до человека современного типа благодаря последовательному выстраиванию череды множества эволюционных поворотов (развилок). Читателю предоставлена возможность ознакомиться с 47 главными развилками эволюции природы, приведшими к возникновению разумной формы материи.

Сжатие вращающегося газопылевого облака преобразовало его в диск, в котором сформировался центральный быстро крутящийся и уплотняющийся сгусток вещества – протозвезда. Мощное поле гравитации протозвезды стянуло на нее почти всю массу-энергию протосолнечной системы. Считается, что около 99,8 % массы химических элементов всего диска сконцентрировалось в прото-Солнце. Планеты и спутники Солнечной системы образовались из остатков вещества.

Вещество центральной протозвезды в течение приблизительно одного миллиона лет сжалось до такой степени, при которой произошел гравитационный коллапс [11] . В результате катастрофического сжатия в недрах протозвезды возникли термоядерные реакции синтеза гелия из водорода с выделением огромной энергии. Начало излучения этой энергии, сравнимое с взрывом неимоверно мощной водородной бомбы, означало возникновение нашего Солнца. Для нашей Галактики образование новой звезды 4,571 (4,568 [12] ) млрд. л.н. явилось всего лишь очередным вариантом в череде великого множества других «проб» создания разных звездных систем. Вспышка Солнца продолжила маршрут эволюции природы по направлению к появлению планеты Земля и возникновению человечества. Назовем начало образования Солнечной системы Солнечной развилкой эволюции Галактики на пути к человеку разумному. По подсчетам ученых, Солнце является представителем третьего поколения звезд от момента Большого взрыва, о чем уже отмечалось выше. Напомним, что предшествующие поколения звезд готовили тяжелые элементы в разнообразии и количествах, необходимых для возникновения в определенном месте Вселенной Земли, способной родить и развить жизнь до человека.

На разном удалении от вспыхнувшего Солнца создались отличающиеся температурные, радиационные и прочие условия, что обусловливало зональное образование специфических новых минералов и такое же распределение ранее прибывших соединений. Соответственно, планетеземали – исходные компоненты планет, сформированные на разном удалении от Солнца, различались как фазовым, так и химическим составом. Остатки вещества в протопланетном диске, после сбора протозвездой всего газа и пыли в её ближайшем окружении, сгруппировались во множество слоев-колец. Причем вещество колец, расположенных ближе к Солнцу, значительно прогревалось, что приводило к дегазации пылинок. Значительная часть газа отсюда выдавливалась звездным излучением в периферийную область протопланетного диска. Поэтому в составе ближайших к Солнцу газопылевых колец доля пыли значительно превышала газовую составляющую. Такая обогащенность тяжелыми минеральными частицами внутренней области диска обусловила формирование четырех твердых планет земной группы вблизи Солнца (Меркурий, Венера, Земля, Марс). В этой области кислород (O), кремний (Si) и натрий (Na) объединились в многочисленные пылинки минералов, называемых безводными силикатами (например, Na2SiO3 и др.). Силикаты послужат основой горных пород, из которых состоит земная кора. Образованные здесь углистые хондриты (графит, сажа, органические соединения и др.) содержали воду в значительных количествах, а также заключали силикаты с большой долей железа (прежде всего, оксида железа – магнетита – Fe3O4). Во внутренней области протопланетного диска были сосредоточены многие органические вещества, например, цианоацетилен (HC3N), ацетонитрил (CH3CN), циклопропенилиден (c-C3H2) и другие, вплоть до аминокислот, а также вышеупомянутые ПАУ. В этой области проявилось неполное окисление железа. Вещество более удаленных от Солнца газопылевых колец оказались более окисленным. Конечно, весь этот, достаточно обширный перечень химических соединений представлял очень малую долю в протосолнечном облаке. Всё же, даже такое небольшое количество разнообразных веществ обеспечило формирование Земли с её уникальным составом и со всеми живыми организмами на ней.