Краткая история почти всего на свете
Шрифт:
Без уравновешивающего влияния Луны Земля болталась бы как останавливающийся волчок, и одному богу известно, какие последствия это имело бы для климата и погоды. Устойчивое гравитационное воздействие Луны позволяет Земле вращаться с нужной скоростью и под нужным углом, обеспечивая такую устойчивость, какая необходима для длительного и благополучного развития живых организмов. Это не будет продолжаться вечно. Луна ускользает из наших объятий со скоростью примерно 4 см в год. В следующие 2 миллиарда лет она ретируется так далеко, что не будет поддерживать нашу устойчивость, и нам придется придумывать какое-то другое решение, но пока можно размышлять о нашей спутнице как о приятной принадлежности ночного неба [230] .
230
Влияние Луны описано здесь совершенно некорректно. Притяжение Луны вызывает не стабилизацию, а, наоборот, небольшую раскачку земной оси — нутацию. Также влияние Луны проявляется в приливах и отливах, которые постепенно замедляют вращение Земли, а вовсе не стабилизируют его. Вместе с тем приливное воздействие Луны вызывает разогрев недр за счет вязкого трения. Сейчас многие геофизики склоняются к тому, что этот механизм разогрева недр может быть более значимым, чем распад радиоактивных элементов. И именно в этом смысле Луна является важным фактором для эволюции нашей планеты и жизни на ней.
Долгое время астрономы предполагали, что либо Луна и Земля образовались одновременно, либо Земля захватила Луну, когда та пролетала мимо. Теперь мы считаем, как уже было сказано в одной из предшествующих глав, что около 4,4 млрд лет назад в Землю врезался объект размером с Марс, вырвав достаточно вещества, чтобы из обломков образовалась Луна. Ясно, что для нас это было большой удачей, особенно то, что все это произошло так давно. Случись это в 1896 году или в прошлую среду, мы, конечно, были бы далеко не так довольны. Это подводит нас к четвертому и во многих отношениях решающему соображению.
Выбор времени. Вселенная — поразительно непостоянное и богатое событиями место, и наше существование в ней является чудом. Если бы растянувшаяся примерно на 4,6 млрд лет невообразимо сложная последовательность событий не оборачивалась бы определенным образом в определенное время — если бы астероид, взять хотя бы один очевидный пример, не стер с лица земли существовавших тогда динозавров, — вы могли бы быть размером в несколько сантиметров, с усиками и хвостиком и читали бы все это, сидя в норке [231] .
231
Несмотря на популярность, импактная теория вымирания динозавров вовсе не является общепринятой, особенно среди палеонтологов. Многие из них считают, что судьбу гигантских рептилий предопределили снижение изменчивости, специализация и конкуренция со стороны более разнообразных и эффективных млекопитающих.
Мы этого не знаем наверняка, поскольку нам не с чем сравнить свое собственное существование, однако представляется вполне очевидным, что если вы хотите в конечном счете получить умеренно развитое общество мыслящих существ, то надо оказаться в нужном конце очень длинной цепи вытекающих друг из друга событий и явлений, включающих приемлемые периоды стабильности, перемежающиеся подходящим количеством сложных и напряженных ситуаций (на их роль как раз подходят ледниковые периоды), и при этом полностью избежать настоящих катаклизмов. Как мы увидим дальше, нам с этим очень повезло.
И после этого замечания давайте ненадолго вернемся к вопросу о составляющих нас элементах.
На Земле в природной среде встречается 92 элемента (плюс еще около 20 созданы в лабораториях), однако некоторые из них мы можем сразу же отложить в сторону, как в жизни склонны поступать и химики. Немало наших земных элементов удивительно мало изучены. Например, практически ничего не известно про астат. Он имеет название и место в периодической таблице (по соседству с полонием Марии Кюри), но, кроме этого, практически ничего. Проблема не в отсутствии интереса у ученых, а в малой распространенности. Просто его у нас не так уж много. Однако самым неуловимым из всех элементов, похоже, является франций, который настолько редок, что, как считают, на всей планете в любой данный момент насчитывается меньше 20 атомов франция [232] . В целом всего около 30 встречающихся в природе элементов широко распространены на Земле, и лишь полдюжины из них имеют особо важное значение для жизни.
232
Франций действительно крайне редкий элемент. Это объясняется тем, что все его изотопы радиоактивны, причем самый долгоживущий имеет период полураспада 22 минуты. Поэтому хранить франций невозможно. В природе он образуется как один из продуктов радиоактивного распада урана и вскоре распадается. Равновесное количество изотопа франций-223 во всех урановых залежах на Земле оценивается примерно в полкилограмма. Это, конечно, очень мало, но все же далеко не 20–30 атомов.
Как вы могли ожидать, нашим самым распространенным элементом, составляющим чуть менее 50 % земной коры, является кислород, но далее относительное обилие часто оказывается неожиданным. Кто бы, например, подумал, что вторым, самым распространенным элементом на Земле является кремний или что титан занимает десятое место? Распространенность имеет мало общего с известностью или полезностью для нас. Многие из менее известных элементов на самом деле распространены шире более известных. Церия на Земле больше, чем меди, а неодима и лантана больше кобальта или азота [233] . Олово еле входит в пятый десяток, его затмевают такие сравнительно малоизвестные элементы, как празеодим, самарий, гадолиний и диспрозий.
233
Речь идет о сравнении массовых долей элементов в составе земной коры. По числу атомов кобальта и азота в несколько раз больше, чем лантана и неодима.
Распространенность имеет мало общего и с легкостью обнаружения. Алюминий — четвертый из самых распространенных на Земле элементов, составляет почти десять процентов того, что у вас под ногами, но о его существовании даже не подозревали, пока он не был открыт в XIX веке Гэмфри Дэви, и долгое время после этого он считался редким драгоценным металлом. Конгресс чуть было не покрыл блестящей алюминиевой фольгой Монумент Вашингтона, дабы показать, какой шикарной преуспевающей страной мы стали, а французская императорская семья в то же самое время отказалась от парадного столового серебра, заменив его алюминиевым сервизом. Держаться на острие моды приходится даже ценой тупых ножей.
Распространенность также не обязательно имеет отношение к важности элемента. Углерод лишь пятнадцатый по распространенности элемент, на него приходятся весьма скромные 0,048 % земной коры [234] , но без него мы бы пропали. Атом углерода бесстыдно неразборчив в связях. Подобно доступной каждому девице атомного мира, он цепляется ко множеству других атомов (включая себе подобных) и крепко держит, образуя на молекулярном уровне прочные цепочки, какие водят танцующие в веселом южно-американском конга, — тот самый трюк природы, без которого не обойтись при создании белков и ДНК. Как пишет Пол Дэвис: «Если бы не углерод, жизнь, какую мы знаем, была бы невозможна. Вероятно, была бы невозможна жизнь любого рода». И тем не менее углерода не так уж много даже в нас, крайне от него зависящих. Из каждых двухсот атомов в вашем теле 126 — атомы водорода, 51 — кислорода и только 19 — углерода*.
234
Оценки распространенности углерода в земной коре варьируются от 0,03 до 0,2 %.
– --
* (Из остальных четырех 3 атома азота, а оставшийся атом делится между всеми остальными элементами.)
Другие элементы важны не для сотворения жизни, а для ее поддержания. Железо требуется для производства гемоглобина, без которого мы бы погибли. Кобальт необходим для образования витамина В12. Калий и совсем немножко натрия без преувеличения полезны для ваших нервов. Молибден, марганец и ванадий благотворны для ферментов. Цинк — хвала ему — окисляет алкоголь.
Мы эволюционировали таким образом, чтобы использовать эти вещества или переносить их присутствие — иначе мы вряд ли могли оказаться здесь, но, несмотря на это, мы можем существовать лишь в очень узких рамках допустимого. Для всех нас жизненно важен селен, но примите его чуточку больше, и это станет последним делом вашей жизни. Потребность организма в определенных элементах или степень их переносимости унаследованы в ходе его эволюции. Овцы и крупный рогатый скот ныне пасутся бок о бок, но, по существу, у них очень разные потребности в минералах. Нынешнему крупному скоту требуется довольно значительное количество меди, потому что они развивались в районах Европы и Африки, для которых было характерно обилие меди. Овцы, с другой стороны, развивались в бедных медью областях Малой Азии. Вполне естественно, что наша переносимость элементов, как правило, прямо пропорциональна их распространению в земной коре. Мы эволюционировали в расчете на небольшие количества редких элементов, которые накапливаются в мясной или растительной пище, которую мы потребляем, а иногда потребность в этих элементах является критической. Но стоит увеличить дозу, в ряде случаев совсем незначительно, и скоро мы можем перейти безопасный порог. Многое здесь еще не до конца понятно. Никто, например, не знает, нужно ли для нашего здоровья едва заметное количество мышьяка. Некоторые авторитеты утверждают, что нужно; другие — нет. Что известно определенно, так это то, что слишком большое его количество вас убьет.