Теологи называют этот парадокс местью богов или наследным грехом. Сегодня мы знаем, что этим мнимым парадоксом мы лишь расплачиваемся за несовершенство своего познания. Вопреки успехам в науке и технике, мы зачастую ведем себя подобно дрожжевому грибку, который образует из сахара спирт до той поры, пока его не убьет продукт собственной деятельности…
Вся надежда на то, что человек способен учиться не только на собственном опыте, но и на опыте предшествующих поколений, которые тоже искали и находили, были правы и ошибались, создавали великие вещи, но и совершали громадные ошибки. И эта надежда — залог того, что общество в целом никогда не помышляло и не будет помышлять о самоубийстве. Напротив, в своих заблуждениях человек неизменно возвращается к природе, которая всегда помогает найти правильный путь, казалось бы, в самых безвыходных ситуациях.
Так было и с поиском выхода из лабиринта представлений о составе атмосферы нашей планеты.
В начале нынешнего века еще сомневались, но в 20-х годах уже твердо установили, что кислород — элемент, который необходим человеку и живым организмам, — не составляет изначальную часть атмосферы нашей планеты. Физики, химики и астрономы сошлись на том, что во Вселенной преобладают, собственно, атомы лишь двух видов: водорода и гелия. Атомов водорода при этом 90 %, а гелия — 9 %. Оставшийся процент составляют атомы углерода, азота, кислорода, серы, фосфора, неона, аргона, кремния и железа.
Если эти наблюдения верны, то можно предположить, что при рождении из космических пыли и газов новой планеты ее исконная атмосфера должна состоять лишь из водорода и гелия. Как известно, атомы гелия не соединяются в молекулы ни с какими другими атомами, а атомы водорода, как правило, ведут себя противоположным образом.
Каждый атом углерода соединяется с четырьмя атомами водорода, создавая метан. Каждый атом азота соединяется с тремя атомами водорода, чтобы вместе образовать аммиак. Атом серы в комбинации с двумя атомами водорода создает сероводород. А атомы кислорода тоже соединяются с атомами водорода, чтобы образовать воду.
Вещества, содержащие водород, существуют лишь в двух состояниях — это либо газы, либо вода, которая может быстро превратиться в газ. Учитывая эти особенности, в первичной атмосфере нашей планеты или в ее океанах. мы должны были бы искать различные соединения водорода.
Уже в первые десятилетия нашего века ученые определили место атомов кремния и железа, а также таких элементов, как натрий, кальций и магний, в самой твердой части нашей планеты — в ее ядре.
Гипотезы проверялись на атмосфере Юпитера. Выяснилось, что эта атмосфера также состоит в основном из водорода и гелия, аммиака и метана.
Будучи большой планетой, Юпитер имеет и большую силу притяжения. Так, Земля, Венера, Марс не в состоянии длительное время удерживать в атмосфере атомы гелия или молекулы водорода именно в силу своей «малости». Можно предположить, что в отличие от атмосферы Юпитера первичная атмосфера Земли содержала главным образом аммиак, метан, сероводород и пары воды. Эти пары конденсировавлись, создавая океаны, в которых растворялись аммиак и сероводород.
Атмосфера Земли в таком виде не могла быть долговечной. Ведь Земля расположена относительно близко к Солнцу, так что элементы на ее поверхности находились под постоянным воздействием ультрафиолетового излучения. Это излучение, как мы знаем, достаточно сильно, чтобы в более высоких слоях атмосферы «разорвать» молекулярное соединение водорода и кислорода (молекулу воды), следовательно, оно может «производить» из воды водород и кислород.
Воздействие ультрафиолетового излучения можно считать непрерывным и практически вечным, и поэтому в атмосфере Земли непрерывно происходит превращение воды, метана и аммиака в азот и углекислый газ. Однако что же станет, если произойдет расщепление всей воды? Кислороду не с чем будет соединяться, и он станет накапливаться в атмосфере.
Рассуждение вполне логичное, но такого никогда не произойдет. Как только в атмосфере сконцентрируется определенное количество кислорода (молекулы из двух атомов кислорода), в дело вступит солнечное излучение. Определенную часть свободного кислорода оно превратит в озон (молекулы из трех атомов кислорода), который в состоянии поглощать ультрафиолетовые лучи. Но слой озона находится на 20-километровой высоте, так что он в определенной степени мешает проникновению ультрафиолетового излучения в те слои атмосферы, где создаются водяные пары. Молекулы водяных паров «не разрываются», процесс прекращается раньше, чем создалось бы большое скопление кислорода.