ВОЗНИКНОВЕНИЕ ЖИЗНИ - АБИОГЕНЕЗ

Неорганический фотосинтез в условиях первичной атмосферы. Ультрафиолетовое солнечное излучение

Ультрафиолетовое излучение Солнца

В гл. IV уже было показано в общих чертах, что ультрафиолетовое солнечное излучение могло проходить через первичную бескислородную атмосферу и достигать поверхности Земли. Обладая сравнительно высокой энергией, это излучение вызывало самые разные химические реакции, теперь уже не протекающие в естественных условиях (). Беркнер и Маршалл [1, 2] разработали данный вопрос более подробно. Этот и следующий разделы основаны на их работах, значительно углубивших наше понимание процессов, шедших в условиях примитивной атмосферы. Указанные авторы собрали все новейшие сведения по солнечной радиации, по составу атмосферы и по поглощению света разными газами атмосферы. Были привлечены данные самых разных наук - от ядерной физики до спутниковой метеорологии. Беркнер и Маршалл изучали влияние атмосфер различного состава на прохождение коротковолновой части солнечного ультрафиолетового излучения.

Как известно, в состав солнечного света входят электромагнитные волны разной длины. Мы можем видеть свет с длиной волны от немногим менее 400 нм (фиолетовый свет) до немногим более 800 нм (красный свет). Со своей точки зрения мы называем этот диапазон видимым участком спектра. Но если бы даже наши глаза вдруг смогли воспринимать более широкий участок спектра, солнечный свет ненамного изменился бы для нас, поскольку почти все остальное поглощает современная атмосфера. Через нее проходят еще только волны, соответствующие небольшому участку спектра после фиолетового - ультрафиолетовое излучение - и несколько более широкому участку после красного - инфракрасное излучение.

Современная атмосфера фактически непрозрачна для большей части солнечного излучения, она поглощает почти всю его энергию, оставляя "окно" лишь для видимой части спектра. Как мы увидим, непрозрачность атмосферы для дальнего ультрафиолета зависит главным образом от наличия в ней свободного кислорода (О2) и озона (О3).

В своих работах Беркнер и Маршалл [1, 2] уделили больше всего внимания не инфракрасному свету, а именно ультрафиолетовой части спектра. Дело в том, что чем меньше длина волны, тем большую энергию несет излучение (14). А чем выше энергия излучения, тем больше вероятность того, что под его воздействием будут происходить неорганические фотохимические реакции распада и синтеза. Верхний предел длин волн, вызывающих такие реакции, лежит гораздо ниже верхнего предела длин волн того ультрафиолета, который может проходить через современную атмосферу. Нас интересует именно наиболее активное ультрафиолетовое солнечное излучение (дальний ультрафиолет) с длиной волны не более 250 нм. Как мы увидим, расчеты Беркнера и Маршалла относятся в основном к этому жесткому ультрафиолету.

Однако энергия, которая поступает с солнечным излучением на поверхность Земли, зависит не только от пропускания атмосферы, но и от того, насколько интенсивно излучает Солнце в том или ином участке спектра. Эта интенсивность для длин волн меньше 100 нм быстро падает (85). К тому же длины волн меньше 180 нм гораздо сильнее поглощаются различными газами. Значит, свет с длиной волны менее 160 нм всегда приносил на Землю очень немного энергии. Итак, для нас особенно важен участок спектра от 160 до 250 нм, так как именно за счет энергии этого излучения шли процессы неорганического фотосинтеза в условиях первичной атмосферы.