Альманах

Эврика  90

Кипящий океан молодой земли

Согласно астрофизическим данным Солнце вначале имело много меньшую, чем сейчас, температуру. Однако существуют геологические свидетельства, что даже тогда, в первый миллиард лет существования Земли, ее океаны не замерзали. В качестве объяснения выдвигается гипотеза, по которой высокая температура на планете поддерживалась благодаря тепличному эффекту, создаваемому атмосферой двуокисью углерода, пропускающей солнечное излучение к поверхности Земли, но препятствующей его переизлучению обратно — во внешнее пространство. Без этого в Мировом океане не могли бы происходить процессы зарождения и эволюции жизни, начавшейся по крайней мере 3,5 миллиарда лет назад.

До сих пор не существовало точных оценок количества СОг в атмосфере Земли на ранних этапах ее развития. Такую оценку предлагает геохимик Д. Марэ (Эймссовский исследовательский центр НАСА, Маунтин-Вью, штат Калифорния, США). Он проанализировал образцы базальтовых пород из подводных хребтов в Карибском море, Тихом и Атлантическом океанах. Сопоставлялось количество обнаруженного в образце углерода с содержанием в нем редкого изотопа гелия.

Был сделан вывод, что содержание СОг в атмосфере Земли в первый миллиард лет ее существования было в тысячу раз большим, чем в настоящее время, то есть составляло около 39 процентов. Температура в приземном слое достигала почти  100 градусов  Цельсия,  и  вода океанов была близка к точке кипения.

Сейчас, согласно выводам Марэ, вулканы и вулканические расселины, находящиеся на дне Мирового океана, ежегодно выделяют не менее 30 миллионов тонн углерода в форме СО2. Еще 3—3,5 миллиона тонн поставляют «сухопутные» вулканы. Прежние оценки давали цифры или в 10 раз меньшие, или в 10—1000 раз большие, что объяснялось значительным загрязнением изучавшихся образцов. Использование Марэ методики, ранее применявшейся лишь для исследования образцов лунных пород, позволило кардинальным образом повысить точность.

По-видимому, по мере охлаждения внутренних областей Земли поток СО2, выделяющийся на поверхность, ослабел. Общее количество углерода в коре, океанах и атмосфере могло также сократиться в активизировавшемся процессе субдукции — погружающиеся тектонические плиты уносили с собой значительное количество углерода.

Можно предположить, что в ходе геологической эволюции происходит циклическая переработка углерода. Об этом говорит установленный ныне факт, согласно которому углерод, выделяющийся сейчас из недр, имеет тот же изотопный состав, что и углерод, содержащийся в древних осадочных породах. Около половины СО2, выделившейся на поверхность за геологическую историю, уже прошло такую циклическую «переработку», поступив обратно в недра Земли.

«Природа», 1988, № 9, с. 115—116