Тайна рождения воды

Уже в глубокой древности люди отводили воде одно из главных мест. В древнеегипетских папирусах прохладная вода рассматривается как первооснова всего на Земле.

Индийские мудрецы Джабали, Бхагури, Пурандра 5000 лет назад считали, что все в мире состоит из четырех элементов: воды, огня, воздуха и земли.

Прошли тысячелетия, и один из крупнейших древнегреческих философов Фалес (624 — 547 годы н. э.) развил дальше учение египтян о воде. Он провозгласил: «Все возникает из воды и все в нее превращается».

Древние народы были уверены, что мир, в котором они живут, вечен и дан им богами. Греческие философы школы Фа-леса пришли к выводу, что «в беспредельном заключается всяческая причина всеобщего возникновения и уничтожения». В этих процессах возникновения миров они главную роль отводили воде.

Более сложной была система древнегреческого философа Гераклита, который считал, что «вода живет воздуха смертью, а земля смертью воды».

Эти ростки материалистических представлений в средние века были подавлены церковниками, которые проповедовали, что Земля, свет, вода, суша и все живое — творение бога.

Откуда же появилась на Земле вода? Где источник колоссальных количеств ее, покрывших 2/3 поверхности планеты? Человек уже в глубокой древности задавал себе эти вопросы. Ясно одно, что вода появилась на Земле давно, значительно раньше возникновения первой жизни. Ее рождение связано с ранним детством планеты. Поэтому трудно отделить поставленные вопросы от главной фундаментальной проблемы: как образовались Солнечная система и Земля? Можно предполагать, что первые шаги нашей планеты, затерянной в бесконечном космическом пространстве, сопровождались появлением каких-то форм воды. Однако свидетелей нет, и на нашу долю остаются лишь предположения (гипотезы).

Быстрое развитие науки отбросило церковные догмы и фантастические представления. Первая научная гипотеза о происхождении Земли появилась в XVIII веке. Ученые Кант и Лаплас на основе накопившихся к тому времени фактов создали стройную систему взглядов, по которой наша планета, Солнце и вообще вся Солнечная система образовались в результате сгущения первичной раскаленной туманности. Формирование планет произошло в результате охлаждения и процессов взаимопритяжения и сгущения вещества в туманности. Церковь обрушилась на эту гипотезу и ее авторов. Все же наука победила, и гипотеза Канта и Лапласа более 100 лет безраздельно пользовалась признанием ученых.

Время шло, появлялись все новые и новые факты, противоречащие взглядам Канта и Лапласа. Возникли новые гипотезы.

Среди них особое место заняли представления академика О. Ю. Шмидта. Он полагал, что на пути Солнца встретилось холодное облако пыли и газов. При выходе из этого облака Солнце захватило большую массу пылевого материала. В результате гравитационных процессов и движения вокруг Солнца в ней постепенно сформировались планеты нашей системы. Однако и эта гипотеза многого не объясняет.

Вернемся к происхождению воды. Сейчас стало известно, что вода пользуется широким распространением в космосе. В галактике, в состав которой входит Солнечная система, обнаружены грандиозные скопления воды — обширные водяные облака. Поперечник подобных образований достигает многих сотен миллионов километров. Все чаще обнаруживается присутствие воды в составе планет, звезд и комет. Она оставила глубокие следы на поверхности Марса (рис. 5). Наконец, вода входит в состав многих пород, распространенных в космосе, и, в частности, обнаруженных на Луне.

В настоящее время наибольшим распространением пользуются следующие схемы возникновения на Земле современного водного покрова. Если принять за основу гипотезу Канта и Лапласа, то в самом начале Земля состояла из раскаленного вещества. На каком-то этапе ее охлаждения из водорода и кислорода начали образовываться молекулы воды. Выпадающие из расплавленной массы минералы частично включали ее в свой состав. Частично молекулы воды задерживались в конце кристаллизации под давлением в виде растворов.

Рис. 5. Разве это не следы реки на Марсе? (Фото космической станции «Маринер»)

Возьмем кусок гранита и попробуем нагреть его до температуры 1050° С. Сразу обнаружится, что при этом выделятся газы, объем которых во много раз превосходит объем взятого камня. Большая часть выделившихся газов будет представлять собой водяные пары. Это наглядно подтверждает сказанное. Но пойдем далее.

Одновременно с этими процессами над твердой оболочкой начала формироваться атмосфера. Над поверхностью носились багряные тучи, содержащие массу паров воды. По мере охлаждения наступило перенасыщение ими атмосферы, и образовавшаяся из них вода устремилась бесконечными потоками вниз. Сначала падающие на земную поверхность воды моментально испарялись, а затем постепенно стали накапливаться, образуя поверхностный океан. Вода была горячей и местами даже вскипала. Этот «всемирный потоп» длился долго — миллионы лет.

Несколько другая картина представляется, если взять за основу гипотезу О. Ю. Шмидта, считавшего, что Земля — результат сгущения холодного газово-пылевого облака. Установлено, что падающие на Землю каменные метеориты содержат до 1% воды. Вначале Земля не имела никакой атмосферы. Последняя появилась путем выделения газов из недр уплотняющего пылево-газового сгустка. Постоянный подогрев его, вызванный уплотнением и выделением тепла при распаде радиоактивных элементов, привел около 5 млрд. лет назад к расплавлению твердых частиц. При этом стало выделяться много газов и паров воды. Они поднимались вверх, образуя атмосферу и первозданный океан. Последний образовал почти сплошное водное покрытие Земли. Под действием глубинного тепла он испарялся, и появились густые облака, похожие на облачный покров современной Венеры. Если первая «глубинная вода», выделявшаяся из пород, была соленая, то выпадавшие дожди дали начало пресной воде. Вначале воды было значительно меньше, не более 10 — 15% современного количества, но впоследствии оно непрерывно росло.

Какая же схема образования воды верна? Пока трудно сказать. Интересную работу выполнил В. И. Феронский, исследовавший содержание изотопа кислорода ¹⁸О в океанских водах и в древнейших породах Земли: гранитах и базальтах. Можно полагать, если вода образовалась, по гипотезе О. Ю. Шмидта, из холодного пылевого облака, то содержания этого изотопа в океанских водах и гранитах должны быть близкими. Проведенные эксперименты, однако, показали, что породы содержат значительно большие количества¹⁸O. Это позволило В. И. Фе-ронскому сделать вывод, что «вода не могла образоваться за счет выхода ее из глубоких недр Земли».

Спор продолжается. Будем надеяться, что наука разрешит эту вековечную загадку рождения Земли и воды.