УСЛОВИЯ ЖИЗНИ НА РАННЕЙ ЗЕМЛЕ — 4.0 МЛРД. ЛЕТ НАЗАД. Часть I

УСЛОВИЯ ЖИЗНИ НА РАННЕЙ ЗЕМЛЕ — 4.0 МЛРД. ЛЕТ НАЗАД

© 2009 г. А.Ю. Розанов

Палеонтологический институт им. А.А. Борисяка РАН

 

 

Уровень организации ископаемых организмов, находимых в докембрии -наиболее достоверный индикатор состояния биосферы и показатель ее параметров, таких как состав атмосферы, средние температуры поверхности Земли и т. д. Предполагается, что появление цианобактерий, одноклеточных и многоклеточных эвкариот и целомат наблюдается в геологической истории Земли значительно раньше, чем считалось прежде.

При обсуждении проблем происхождения жизни огромное значение имеют наши знания и представления об условиях на ранней Земле. В этой самой древней истории, вероятно, принципиальный рубеж пролегает около 4 млрд. лет назад (Ga) — рубеж геологически документированной и недокументированной истории Земли. Об истории Земли и возможных условиях на ее поверхности до 4 Ga сказано в этом сборнике в статьях Л.М. Мухина, А.В. Ви-тязева и Г.В. Печерниковой, частично Л.В. Ксанфомалити.

Об условиях на Земле после 4 Ga существует огромная литература. Модели эволюции Земли после 4 Ga многочисленны, частично это показано Н.А. Добрецовым (2003, 2005; Dobretsov et al., 2006).

Основные построения, особенно для начального этапа от 4 Ga до рифея (1.6 Ga), в основном базируются на геохимических, петрологических и тектоно-геофизических данных. В меньшей степени учитываются общегеологические, в том числе литологические, точнее, седиментологические данные.

Несколько огрубляя, к настоящему времени у основной массы исследователей сложилось впечатление о том, что история атмосферы состоит из двух этапов: этап восстановительной атмосферы (бескислородной) и этап кислородной атмосферы, который начинается около 2.6 Ga. Кроме того, существует устойчивое убеждение в достаточно высоких температурах на Земле (100 и более градусов Цельсия). Это совершенно невероятное представление, особенно, если говорить о средней температуре поверхности Земли (напоминаем, что сейчас она 15 °С).

Верхний предел рассмотрения интересующего нас интервала зафиксирован известными хорошо описанными событиями, вошедшими во все учебники: экспансией бесскелетной эдиакарской фауны (0.6 Ga), обнаруженной на всех континентах, появлением кембрийской скелетной фауны, когда многие организмы приобрели возможность строить разнообразный по составу скелет (так называемый «кембрийский взрыв») примерно 530-540 млн. лет назад и появлением около 400 млн. лет назад растений на суше (рис. 1).

 

121711 1247 21 УСЛОВИЯ ЖИЗНИ НА РАННЕЙ ЗЕМЛЕ   4.0 МЛРД. ЛЕТ НАЗАД. Часть I

Рис. 1. Некоторые биотические и абиотические события на Земле после 4 млрд. лет.

 

Архейско-протерозойская история земли документирована значительно менее достоверно. В то же время условия на нашей планете последние 400 млн. лет принципиально не отличаются от современных, если не считать изменения конфигурации суши и моря и климатических флуктуаций.

Если не считать цирконы с возрастом более 4 млрд. лет, о чем я скажу ниже, достоверные древнейшие метаосадочные породы имеют возраст 3.7-3.85 млрд. лет. Таким образом, вся геологически документированная история Земли начинается пока именно с этого времени. Оно совпадает с окончанием последней интенсивной метеоритной бомбардировки.

Обобщения по характеру древнейших пород (De Wit, Ashwal, 1997; Розен и др., 2006) показывают наличие среди пород зеленокаменных поясов, которых на Земле было много десятков, высокого процента метаосадочных образований (рис. 2). Это с очевидностью свидетельствует о присутствии в это время на всей поверхности Земли бассейнов седиментации, то есть достаточно большого количества воды. Значительное увеличение объема осадочных пород к 3-3.5 Ga говорит, вероятнее всего, о стремительном увеличении ее количества в это время, как схематично показано на рис. 3.

Таким образом, складывается впечатление, что до 4.0 Ga на поверхности Земли не было значительных масс воды, которая могла бы способствовать образованию осадочных пород и серьезной колонизации поверхности Земли микроорганизмами. Остается вопрос о возможности образования и существования в это время мира РНК1.

—————-

См. парадоксы А.С. Спирина (2007). 186

—————-

 

121711 1247 22 УСЛОВИЯ ЖИЗНИ НА РАННЕЙ ЗЕМЛЕ   4.0 МЛРД. ЛЕТ НАЗАД. Часть I

Рис. 2. Диаграмма, отражающая мощность отложений зеленокаменных поясов и долю осадочных отложений в них (Розен и др., 2006): а — суммарная мощность отложений в зеленокаменных поясах (представительная оценка по стратиграфическим разрезам и геофизическим данным De Wit, Ashwal, 1997); б-доля осадочных пород от суммы всех пород (магматических и осадочных) в разрезах зеленокаменных поясов (для 44 поясов, составленных по данным De Wit, Ashwal, 1997).

 

Можно думать, что интенсивные метеоритные бомбардировки убирали поступавшую тем или иным способом на поверхность Земли воду.

Зеленокаменные пояса архея содержат набор осадочных и вулканических пород, который, как пишут О.М. Розен с соавторами (2006): «не обнаруживает заметных систематических отличий от соответствующих фанерозойских аналогов». В этом наборе пород присутствуют все их типы, включая карбонаты, эвапориты и др.

Отличительной чертой древних толщ является достаточно широкое присутствие железистых кварцитов. Однако следует помнить о их присутствии даже в верхнем рифее Канады, Бразилии и Намибии (Windley, 1999).

Таким образом, с точки зрения сравнения породных ассоциаций нет оснований говорить о существенной разнице в условиях атмосферы и гидросферы позднего архея и более поздних времен.

 

 

121711 1247 23 УСЛОВИЯ ЖИЗНИ НА РАННЕЙ ЗЕМЛЕ   4.0 МЛРД. ЛЕТ НАЗАД. Часть I

Рис. 3. Схема возможного увеличения объема воды.

 

Представления о существенной разнице состава атмосферы базируются на ряде фактов, достоверность которых вызывает сомнения.

Присутствие воды, точнее, ее поступление на поверхность Земли в интервале времени 4.6-4.0 Ga неоднократно обсуждалось. Мне представляются весьма вероятными представления М.А. Марова (Marov, Ipatov, 2001; Маров, Ипатов, 2005) о поступлении на Землю воды с кометами в количестве, соизмеримом с объемом современного океана. Однако единовременно такого количества воды, вероятно, никогда до 4 Ga, а скорее, до 1.3 Ga1, не было. И максимум, на что можно рассчитывать, это вода в небольших лужах-озерцах и трещинах под поверхностью. Вопрос о том, куда девается такая большая масса воды, следует обсуждать отдельно.

Несколько слов о самых древних цирконах, возраст которых определяется до 4.2 Ga — даже 4.4 Ga.

Изотопические исследования кислорода не могут свидетельствовать об обломочном характере зерен циркона и его окатанности в воде. Остроугольная форма и размеры (до 300 мк) изображенных зерен тем более не допускают такого толкования. Гораздо более вероятным является вулканическое (пепловое) или эоловое их происхождение.

Теперь о восстановительной атмосфере архея и об уранинитах. Описанные и изображенные образования уранинита интерпретируются как окатанные обломки и сравниваются с окатанными моноцитами (рис. 4, а, б; Schopf, 1983). Изображения зерен уранинита, имеющих размер менее 0.15 мм, говорят о любом ином характере их образования, но не окатанности, поскольку их размер меньше размера окатывания обломков. Для сравнения привожу фотографии современного пляжного осадка из того же района, что и окатанные моноциты. Все зерна остроугольные, а округлые образования — это фораминиферы (рис. 4, в). Зерна уранинита в этом случае могут быть нераскристаллизованными аморфными коллоидными образованими или даже скорее фоссилизированными бактериальными сгустками. Необходимо проведение дополнительных исследований на электронном микроскопе при больших увеличениях.

Оценка различных признаков восстановительной атмосферы весьма неоднозначна. К
примеру, очень показателен график, приведенный в книге под редакцией В. Шопфа (Schopf, 1983, с. 284, рис. 11, 12), в котором сведены известные на то время точки с геологическими и геохимическими данными — показателями, как полагали авторы, восстановительных или окислительных обстановок. Противоречивость приведенных материалов привела к тому, что одни и те же районы (местонахождения) по разным признакам оказываются в разных полях. Если же из этого рисунка убрать ураниниты, то подтверждения восстановительных условий не останется вовсе.

Традиционные представления о восстановительной атмосфере отражаются, естественно, и на интерпретации уровня организованности находимых в архее и нижнем протерозое ископаемых остатков организмов. Они же порождают фантастические (Brasier et al., 2002) обсуждения характера ископаемых остатков возрастом предположительно 3.5 Ga из архея Австралии, описанные в свое время В. Шопфом и другими исследователями.

Мы полагаем, что для оценки параметров биосферы, таких как содержание кислорода, температура поверхности, крайне важно исходить, прежде всего, из уровня организации организмов, найденных в архейско-протерозойских толщах.

Так, например, наличие цианобактерий предопределяет принципиальное присутствие атмосферного кислорода, а присутствие, например, Metazoa и тем более целомат говорит о наличии кислорода в количествах, соизмеримых с современными.

 

—————-

1М.А. Жарков (2005), вероятно, справедливо полагает на основании распределения эвапоритов во времени, что солевой режим океана и соответственно объем воды мирового океана начал стабилизироваться около 1.3 Ga.

—————-


Хотите побаловать своих домашних вкуснейшими блюдами, но совершенно не умеете готовить? Не отчаивайтесь! Рецепты, кулинария, советы и прочие кухонные премудрости Вы найдете на сайте 5000-recipe.ru, который станет незаменимым помощником на вашем кулинарном поприще.


Найти на unnatural: УСЛОВИЯ ЖИЗНИ НА РАННЕЙ ЗЕМЛЕ МЛРД ЛЕТ НАЗАД Часть
Автор: admin | 17 Декабрь 2011 | 399 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