Дискуссия по пленарному докладу Н.Л. Добрецова «О РАННИХ СТАДИЯХ ЭВОЛЮЦИИ БИОСФЕРЫ И ПРОБЛЕМАХ РАННИХ ОЛЕДЕНЕНИЙ»

Дискуссия по пленарному докладу Н.Л. Добрецова «О РАННИХ СТАДИЯХ ЭВОЛЮЦИИ БИОСФЕРЫ И ПРОБЛЕМАХ РАННИХ ОЛЕДЕНЕНИЙ»

Председательствующий Г.А. Заварзин

 

М.Я. Маров: Прежде всего, позвольте сделать один короткий комментарий. Вы упрекнули физиков и математиков, что не сосчитаны модели, связанные с реконструкцией диссипативного механизма. На самом деле, все это не так просто. Дело в том, что Вы, по-видимому, говорите о джинсовской диссипации, чисто тепловой — ее сосчитать легко. Но на начальных этапах эволюции мог существовать другой специфический род диссипации, когда при довольно высоких температурах быстро улетает водород и в потоке он увлекает за собой другие, более тяжелые элементы. Без такого механизма не удается, например, объяснить потерю древнего океана на Венере. Его предложил и обосновал известный американский планетолог Дональд Хантен (Donald М Hunten, University of Arizona, Lunar and Planetary Laboratory). Но я хочу сказать, что моделировать этот гидродинамический механизм диссипации довольно трудно — и сложно, таким образом, реконструировать историю потери летучих.

Н.Л.Д.: Я действительно посчитал только джинсовскую диссипацию — и то оказалось, что к рубежу 4.2 млрд. лет назад резко преобладали водород и метан. А если еще добавить -значит, водорода было еще больше. Для меня важна минимальная оценка.

М.Я. Маров: Хорошо, у меня есть другие вопросы. Вы говорите о сильно возросшей роли механизма субдукции на рубеже около 750 млн. лет назад. Как известно, различные модели по-разному датируют начало глобальной тектоники. Как Вы связываете возрастание роли субдукции с механизмом развития глобальной тектоники, на каком рубеже это происходило?

Н.Л.Д.: По вопросу, когда началась субдукция, когда началась тектоника плит, есть целый ряд независимых данных. Первое прямое доказательство существования океанической коры — это офиолиты. Океаническая кора, включая лайковые комплексы, пиллоу-лавы, осадки океанического типа, известна начиная с двух миллиардов лет или немного древнее. Второе — субдукция. Она должна быть равна или больше скорости спрединга. Сегодня скорость спрединга достигает 16 см в год, в зонах субдукции поглощение до 20 см в год. Обратное действие при завершении субдукции — извлекаются глубинные породы, в которых содержатся такие индикаторы высоких давлений, как алмаз, коэсит, специфические гранаты и так далее. Так вот, только после 750 млн. лет назад появились эти признаки — породы, извлеченные с глубин в 150-200 км, что косвенно говорит о скорости субдукции, близкой современной. Наиболее показательный такой пример с алмазосодержащими породами — это кокчетавские породы с возрастом около 540 млн. лет. Есть объекты в Мали (самые древние, 750 млн. лет, там нет алмазов, только коэсит), потом в Китае, Норвегии и другие.

М.Я. Маров: Соответственно, тогда же заработал активный карбонатно-силикатный цикл?

Н.Л.Д.: Конечно! Весь этот конвейер активно заработал.

М.Я. Маров: А когда Вы говорите о начале глобальной тектоники два миллиарда лет назад, это как раз то, что отвечает перестройке конвекции от сплошной к раздельной в нижней и верхней мантии?

Н.Л.Д.: В принципе, такая постановка вопроса правомочна. Но один из ведущих петрологов и геофизиков — Ш. Маруяма — немного иначе трактует, ближе к моей точке зрения. Субдукция, если она не очень интенсивная, складирует весь материал в зоне С, между глубинами 400 и 650 км, и там накапливается связанная вода. И объем воды в слое С больше, чем объем воды в Мировом океане! Сплошная субдукция, до границ ядра, сейчас невозможна, потому что слишком вязкая нижняя мантия. Но тяжелый материал проникает и тянет за собой воду и легкоплавкие материалы. Соответственно, вода совершенно меняет условия магматизма в нижней мантии, а опустившийся материал скапливается в слое D2 на границе нижней мантии и ядра и рождает суперплюм. Начиная с рубежа 750 млн. лет назад пошли суперплюмы, они заменили общемантийную конвекцию.

М.Я. Маров: Каков вклад антропогенного фактора в температурном тренде?

Н.Л.Д.: Я думаю, что антропогенный фактор больше работает как триггерный механизм, сегодня, по моим оценкам, он составляет менее 20 %. Но он чрезвычайно важен, так как работает, накладываясь на другие факторы, а там всюду нелинейный эффект.

Ю.В. Наточин: Что Вы имели в виду, когда говорили об осмотическом насосе?

Н.Л.Д.: Я имел в виду белковые помпы, в том числе накачивающие в клетку калий, который в большом количестве появился на поверхности Земли после 1.8 млрд. лет назад. Поэтому и животные появились, когда появился избыток калия, это одна из причин.

СВ. Шестаков: Николай Леонтьевич, когда Вы говорили о фотосинтезе, вы наверняка имели в виду оксигенный фотосинтез, связанный с деятельностью цианобактерий, продуцирующих кислород. Но ведь есть очень много форм фотосинтеза, не связанных с выделением кислорода — аноксигенный фотосинтез и не связанная с фотосинтезом фотореакция протеородопсина, например. С точки зрения биолога, цианобактерий — это вершина биохимической эволюции. В Ваших схемах речь всегда идет об оксигенном фотосинтезе?

Н.Л.Д.: Цианобактериальные колонки в архее неоднородны, внутри были оксигенные прослои, снаружи — аноксигенные. Я хотел бы подчеркнуть, что в докембрии накапливались огромные мощности строматолитов, если пересчитать на единицу времени, масса биосферы могла быть выше современной.

СВ. Шестаков: Вы говорили об оледенениях. Насколько глубоко они воздействовали?

Н.Л.Д.: Оледенение глубоко не проникает, внутреннее тепло Земли не меняется. Иногда отрицательная температура распространяется на несколько сотен метров. Контакт пород и льда в среднем от -5 до 0 °С. Но первое, что прекращается — выветривание и связывание СО2, в карбонаты. Поэтому начинает работать обратная связь – СО2, выбрасываемый вулканами, накапливается в атмосфере и лед начинает таять. По нашим расчетам, такая ситуация может существовать не более пяти миллионов лет. Но Маруяма предположил, что, поскольку не было субдукции, то и СО2 почти не выделялся, темпы выделения СО2, вулканами были на два порядка ниже -поэтому у него получилось 500 миллионов лет. Тут слишком большая неопределенность.

СВ. Шестаков: Но, тем не менее, во время сильных оледенений деятельность растений невозможна, цианобактерий — тоже…

Н.Л.Д.: Даже в сплошном леднике должны были оставаться оазисы — рефугии (например, около вулканов). Поэтому жизнь в отдельных оазисах могла сохраняться, в том числе и высокоорганизованная…

Г.А. Заварзин: Для гипотезы «Snowball Earth» хорошей моделью является современная Арктика, окраины Антарктиды, где развивается достаточно мощная подледная жизнь… Там много бактерий, не все фотосинтезирующие, в зависимости от толщины слоя… Так что вообще с гипотезой «Snowball Earth» нужно обращаться аккуратно… Для меня непонятно, почему синхронно существовали строматолиты и образовывались доломиты?

Н.Л.Д.: Расцвет доломитов был предопределен изменением состава Мирового океана. Нужно посчитать баланс, почему накапливался магний, каков был уровень карбонатной компенсации. Нужно смотреть весь баланс.

М.А. Федонкин: Это может быть связано с физиологией?

ГА. Заварзин: Доломит в основном не биогенный. Первичный доломит удается получить с алкалофильными сульфатредукторами, но это другая ситуация.

И.Л.Д.: Часть доломитов органогенная, они присутствуют в строматолитах.

Н.Г. Бочкарёв: Какова роль импактных событий в поздней эволюции Земли? Могло ли вращение мантии объясняться ударом крупного тела? Могло ли появление азиатских траппов объясняться импактами?

Н.Л.Д.: Конвекция мантии обусловлена тепловой, гравитационной неустойчивостью, тут метеоритов не требуется. Активная бомбардировка метеоритами до рубежа 4.2 млрд. лет подтверждается содержанием алмазов в цирконах, свидетельствующим об импактах. Потом массовых бомбардировок не было. Отдельные падения были, скажем, Попигайский кратер — скорее всего, это след удара кометы, так как в этом гигантском кратере метеоритного вещества не найдено. Трапповые поля не вызывались импактами, они объясняются моделью плюма.

В Н. Снытников: Николай Леонтьевич, не кажется ли Вам, что у нас пока нет объективных данных для того, чтобы определить время существования мира РНК? Он был заведомо раньше 4.56 млрд. лет назад, и, скорее всего, не на Земле?

Н.Л.Д.: Не знаю. Бомбардировки исключают наличие биосферы, могли быть только отдельные очаги жизни. Мне кажется, что биосфера возникла после массовой бомбардировки. Время для мира РНК остается между окончанием бомбардировок и первым появлением бактериальных матов. Этот интервал — 4.2-3.9 млрд. лет назад.

М.А. Федонкин: Относительно того, что водород и метан, вероятно, составляли основу древней атмосферы. Выясняется, что было около десятка источников водорода на ранней Земле. Второе. Сейчас как будто появляется все больше данных в пользу того, что металлическое (железно-никелевое) ядро на 95 % сформировалось очень рано, чуть ли не в первые сто миллионов лет после аккреции. Если так, то магнитное поле тоже существовало с этого времени?

Н.Л.Д.: Дополнительные источники водорода несущественны. Первичная атмосфера была захвачена еще из солнечной небулы, остальные источники не имели большого значения. Сильное магнитное поле появилось только тогда, когда появилось твердое внутреннее ядро, слабое поле было и до этого. Есть расчеты, что во внутреннем ядре 20 % углерода, значит, в растворенном ядре в основном должен быть не водород, а метан. Тогда этим будет определяться состав мантии.

М.А. Федонкин: Один объем никеля «вдыхает» 17 объемов водорода (в твердом виде). Но углерод в межатомное пространство металла так не войдет, как он мог попасть в ядро?

Н.Л.Д.: В алмазных наковальнях сейчас достигаются давления, близкие к давлению на внешней границе жидкого ядра. Растворимость водорода и метана в жидком железе оказалась сопоставимой.

ГА. Заварзин: Мы ушли в такие глубины… И все-таки, жизнь — это поверхностное явление, ее развитие идет в пределах географической оболочки…

Н.Л.Д.: Поверхностное и приповерхностное. Все-таки можно заключить, что более комфортные условия для первичной жизни были не прямо на поверхности, где масса всяких возмущающих факторов, а в каких-то пещерах, прослоях, кавернах на небольшой глубине от поверхности, где нет жесткого ультрафиолетового излучения, резких колебаний температуры, где создается некий термостат. В таких условиях и могли возникнуть первые очаги жизни.


Задавшись целью во что бы то ни стало похудеть к лету, Вы оббежали все магазины в городи и уже сбросили парочку ненавистных килограммов, но так и не смогли купить «Быстрые завтраки» Высоцкая Ю.А. — книгу, в которую вошли рецепты легких блюд из телепрограммы «Завтрак С Юлией Высоцкой». Заказать эту книгу, не отходя от своего компьютера, Вы сможете на сайте www.kniga.ru!


Найти на unnatural: Дискуссия по пленарному докладу Добрецова «О РАННИХ СТАДИЯХ ЭВОЛЮЦИИ БИОСФЕРЫ ПРОБЛЕМАХ РАННИХ ОЛЕДЕНЕНИЙ»
Автор: admin | 15 Декабрь 2011 | 96 просмотров

Новые статьи:

Оставить комментарий:

Все размещенные на сайте материалы без указания первоисточника являются авторскими. Любая перепечатка информации с данного сайта должна сопровождаться ссылкой, ведущей на www.unnatural.ru.
Rambler's Top100