Поэтому в начальный период выделения кислорода водорослями он поглощался растворенными в воде солями, атмосферными газами, аммиаком, сероводородом и другими химическими соединениями атмосферы, связывался металлами горных пород, поглощался не окисленными веществами вулканической лавы. Через 0,5 миллиарда лет закончился окислительный процесс химически активных веществ атмосферы, гидросферы и поверхностного слоя литосферы. Начиная с 3 миллиарда лет назад, кислород начал очень медленно накапливаться в земной атмосфере: 0,1% ; 0,5; 1; 5; 15%, а сейчас кислорода в атмосфере 21%. Параллельно с увеличением содержания кислорода в атмосфере происходил процесс уменьшения процентного содержания углекислого газа. Дело в том, что растения поглощают углекислый газ (CO2) «с той целью», чтобы отнять углерод (С) для синтеза органических веществ для своего «тела», а кислород (О 2), как балластное вещество, выделить в атмосферу.
Растения осуществляют «трансформацию углекислого газа в кислород». Ученые полагают, что в начале архейской эры (3,5 миллиардов лет назад) в составе атмосферы было 90% углекислого газа, в начале протерозоя (2,5 миллиардов лет назад) - 40%, палеозоя (570 миллионов лет назад) - 25%, в мезозойскую эру (230 миллионов лет назад) - 15%, в начале кайнозоя (70 миллионов лет назад) - 3%, а сейчас в атмосфере содержится всего 0,03% углекислого газа. Графически уменьшение процентного состава углекислого газа в земной атмосфере и увеличение содержания кислорода показано на графике 23.
Характеристика атмосферы. Атмосфера в кислородосодержащую стадию развития, то есть 2 миллиарда лет назад, состояла в основном из паров воды, углекислого газа, аммиака и метана - приблизительно на 70%, кислорода - на 6%, других газов содержалось 24%. Жизнь существовала только в океанах и морях. Физические параметры атмосферы 2 миллиарда лет назад были следующие: толщина атмосферного слоя 10 000 километров, масса 5 ·1019 кг (в 10 раз больше современной), давление у поверхности планеты 10 атмосфер.
В заключение обратим внимание астрономов на следующее. Если в составе атмосферы какой-нибудь планеты будет обнаружено хотя бы несколько процентов кислорода, то можно утверждать, что на этой планете существует растительный мир. Без наличия растительного мира кислород в атмосфере планеты никогда не появится!
§ 46. Кислородно-азотная стадия атмосферы.
Уже один миллиард лет атмосфера Земли состоит в основном из азота (20 - 78%) и кислорода (5 - 21%). Современная атмосфера Земли в объемных процентах содержит: азота - 78%, кислорода - 21, углекислого газа - 0,03, аргона - 0,93, остальные 0,04% занимают гелий, метан, криптон, закись азота, водород, ксенон. Сравнительно высокий процент содержания в атмосфере аргона - 40 объясняется тем, что в недрах Земли в него превращается большое количество радиоактивного калия - 40. Современные физические параметры атмосферы следующие: толщина атмосферного слоя до 1000 километров, масса 5 ·1018 кг, давление у поверхности планеты 1 атмосфера.
В таблице 4 и на рисунке 23 показаны эволюционные изменения химического состава атмосферы в прошлом и в перспективе на 2 миллиарда лет вперед (в %). Рассмотрим причины этих изменений в химическом составе атмосферы Земли.
1. Углекислый газ CO2 появился благодаря обильным вулканическим извержениям. Нет единого мнения о его процентном составе в атмосфере 4 - 5 миллиардов лет назад. Газовый состав современных вулканических извержений содержит 40% по весу углекислого газа, а азота N2 ? 2%. Однако можно предположить, что в прошлом углекислый газ имел возможность накапливаться в атмосфере до 90%. Это объясняется тем, что CO2 и N2 являются самыми инертными химическими соединениями атмосферы, и они почти не вступают в реакции c другими элементами. Остальные вулканические газы (HCl, CN, HF, SO2, NH3 и другие) относятся к крайне агрессивным компонентам, поэтому быстро «уничтожались», вступая в соединения с металлами горных пород, веществами вулканической лавы, растворенными в водах солями. Следовательно, процентное содержание углекислого газа и азота постоянно возрастало, а других газов - постепенно уменьшалось. См. рис. 23. Становится понятным, как содержание углекислого газа в атмосфере молодой Земли могло повыситься до 90%, а содержание азота в наше время достигло 78%. Основными потребителями углекислого газа являются растения. Источниками углекислого газа являются вулканы, промышленность и процесс дыхания животных. Основными резервуарами хранения являются атмосфера и океан.
Таблица 4. Эволюционные изменения химического состава атмосферы Земли.
Состав атмосферы в % Возраст Земли в миллиардах лет
1 2 3 4 5, сейчас 6 7
Углекислый газ 90% 40 30 20 0,03% 0 0%
Кислород 0% 0 5 10 21% 0 0%
Азот 0,1% 5 15 30 78% 100 0%
Остальные газы: водяной пар, неон, гелий, криптон, ксенон, озон, метан, водород 10% 55 50 40 1% 0 0%
Рисунок 23. Изменение газового состава атмосферы Земли за 6 миллиардов лет геологической эволюции: углекислого газа - CO 2, кислорода - О 2 и азота - N 2 (сплошная прямая линия).
А) Основные «резервуары для хранения» углекислого газа на Земле.
1) Сейчас в атмосфере содержится 0,03% углекислого газа, что составляет 2 ·1015 килограмм. Одновременно с этим на Земле произрастает 1016 кг растений (по А.П. Виноградову), которые за год поглощают более 1014 кг углекислого газа. Тогда углекислого газа хватит только на 20 лет.
2) Крупным «резервуаром» углекислого газа являются океаны и моря, так как в их водах растворено 5 ·1016 кг углекислого газа. Тогда только в течение 500 лет растительный мир Земли мог бы расходовать растворенный в гидросфере углекислый газ. Углекислый газ из атмосферы и сегодня в большом количестве растворяется в водах океанов и морей. Вызывает тревогу то, что в будущем продолжится понижение процентного содержания углекислого газа в атмосфере, а следовательно, он снизит свою концентрацию и в океане.
Б) Основные источники углекислого газа на Земле.
1) Вулканические извержения в прошлом являлись самым главным источником углекислого газа для атмосферы, а растения - единственными потребителями углекислого газа. В настоящее время все вулканы за год выделяют в атмосферу 109 кг углекислого газа, а цивилизация сжигает органические топлива, и тем самым также пополняет атмосферу углекислым газом еще на 3 ·1012 кг в год (т. е. в 3000 раз больше, чем вулканы). Как сказано выше, вулканические процессы на планете постепенно затухают по мере ее «старения». Через 1 миллион лет вулканизм на Земле полностью прекратится.
2) Около 150 лет еще будет действовать дополнительный источник углекислого газа - цивилизация, которая в большом количестве сжигает ископаемые органические вещества (уголь, нефть, дрова, горючие сланцы). Но затем эти полезные ископаемые будут исчерпаны.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331 332 333 334 335 336 337 338 339 340 341 342 343 344 345 346 347 348 349 350 351 352 353 354 355 356 357 358
Растения осуществляют «трансформацию углекислого газа в кислород». Ученые полагают, что в начале архейской эры (3,5 миллиардов лет назад) в составе атмосферы было 90% углекислого газа, в начале протерозоя (2,5 миллиардов лет назад) - 40%, палеозоя (570 миллионов лет назад) - 25%, в мезозойскую эру (230 миллионов лет назад) - 15%, в начале кайнозоя (70 миллионов лет назад) - 3%, а сейчас в атмосфере содержится всего 0,03% углекислого газа. Графически уменьшение процентного состава углекислого газа в земной атмосфере и увеличение содержания кислорода показано на графике 23.
Характеристика атмосферы. Атмосфера в кислородосодержащую стадию развития, то есть 2 миллиарда лет назад, состояла в основном из паров воды, углекислого газа, аммиака и метана - приблизительно на 70%, кислорода - на 6%, других газов содержалось 24%. Жизнь существовала только в океанах и морях. Физические параметры атмосферы 2 миллиарда лет назад были следующие: толщина атмосферного слоя 10 000 километров, масса 5 ·1019 кг (в 10 раз больше современной), давление у поверхности планеты 10 атмосфер.
В заключение обратим внимание астрономов на следующее. Если в составе атмосферы какой-нибудь планеты будет обнаружено хотя бы несколько процентов кислорода, то можно утверждать, что на этой планете существует растительный мир. Без наличия растительного мира кислород в атмосфере планеты никогда не появится!
§ 46. Кислородно-азотная стадия атмосферы.
Уже один миллиард лет атмосфера Земли состоит в основном из азота (20 - 78%) и кислорода (5 - 21%). Современная атмосфера Земли в объемных процентах содержит: азота - 78%, кислорода - 21, углекислого газа - 0,03, аргона - 0,93, остальные 0,04% занимают гелий, метан, криптон, закись азота, водород, ксенон. Сравнительно высокий процент содержания в атмосфере аргона - 40 объясняется тем, что в недрах Земли в него превращается большое количество радиоактивного калия - 40. Современные физические параметры атмосферы следующие: толщина атмосферного слоя до 1000 километров, масса 5 ·1018 кг, давление у поверхности планеты 1 атмосфера.
В таблице 4 и на рисунке 23 показаны эволюционные изменения химического состава атмосферы в прошлом и в перспективе на 2 миллиарда лет вперед (в %). Рассмотрим причины этих изменений в химическом составе атмосферы Земли.
1. Углекислый газ CO2 появился благодаря обильным вулканическим извержениям. Нет единого мнения о его процентном составе в атмосфере 4 - 5 миллиардов лет назад. Газовый состав современных вулканических извержений содержит 40% по весу углекислого газа, а азота N2 ? 2%. Однако можно предположить, что в прошлом углекислый газ имел возможность накапливаться в атмосфере до 90%. Это объясняется тем, что CO2 и N2 являются самыми инертными химическими соединениями атмосферы, и они почти не вступают в реакции c другими элементами. Остальные вулканические газы (HCl, CN, HF, SO2, NH3 и другие) относятся к крайне агрессивным компонентам, поэтому быстро «уничтожались», вступая в соединения с металлами горных пород, веществами вулканической лавы, растворенными в водах солями. Следовательно, процентное содержание углекислого газа и азота постоянно возрастало, а других газов - постепенно уменьшалось. См. рис. 23. Становится понятным, как содержание углекислого газа в атмосфере молодой Земли могло повыситься до 90%, а содержание азота в наше время достигло 78%. Основными потребителями углекислого газа являются растения. Источниками углекислого газа являются вулканы, промышленность и процесс дыхания животных. Основными резервуарами хранения являются атмосфера и океан.
Таблица 4. Эволюционные изменения химического состава атмосферы Земли.
Состав атмосферы в % Возраст Земли в миллиардах лет
1 2 3 4 5, сейчас 6 7
Углекислый газ 90% 40 30 20 0,03% 0 0%
Кислород 0% 0 5 10 21% 0 0%
Азот 0,1% 5 15 30 78% 100 0%
Остальные газы: водяной пар, неон, гелий, криптон, ксенон, озон, метан, водород 10% 55 50 40 1% 0 0%
Рисунок 23. Изменение газового состава атмосферы Земли за 6 миллиардов лет геологической эволюции: углекислого газа - CO 2, кислорода - О 2 и азота - N 2 (сплошная прямая линия).
А) Основные «резервуары для хранения» углекислого газа на Земле.
1) Сейчас в атмосфере содержится 0,03% углекислого газа, что составляет 2 ·1015 килограмм. Одновременно с этим на Земле произрастает 1016 кг растений (по А.П. Виноградову), которые за год поглощают более 1014 кг углекислого газа. Тогда углекислого газа хватит только на 20 лет.
2) Крупным «резервуаром» углекислого газа являются океаны и моря, так как в их водах растворено 5 ·1016 кг углекислого газа. Тогда только в течение 500 лет растительный мир Земли мог бы расходовать растворенный в гидросфере углекислый газ. Углекислый газ из атмосферы и сегодня в большом количестве растворяется в водах океанов и морей. Вызывает тревогу то, что в будущем продолжится понижение процентного содержания углекислого газа в атмосфере, а следовательно, он снизит свою концентрацию и в океане.
Б) Основные источники углекислого газа на Земле.
1) Вулканические извержения в прошлом являлись самым главным источником углекислого газа для атмосферы, а растения - единственными потребителями углекислого газа. В настоящее время все вулканы за год выделяют в атмосферу 109 кг углекислого газа, а цивилизация сжигает органические топлива, и тем самым также пополняет атмосферу углекислым газом еще на 3 ·1012 кг в год (т. е. в 3000 раз больше, чем вулканы). Как сказано выше, вулканические процессы на планете постепенно затухают по мере ее «старения». Через 1 миллион лет вулканизм на Земле полностью прекратится.
2) Около 150 лет еще будет действовать дополнительный источник углекислого газа - цивилизация, которая в большом количестве сжигает ископаемые органические вещества (уголь, нефть, дрова, горючие сланцы). Но затем эти полезные ископаемые будут исчерпаны.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331 332 333 334 335 336 337 338 339 340 341 342 343 344 345 346 347 348 349 350 351 352 353 354 355 356 357 358