Наука Плоского мира
Шрифт:
В атмосфере древней Земли содержалось довольно много водорода и водяного пара, однако сначала планета была слишком горячей, чтобы вода могла перейти в жидкую форму. По мере того, как планета остывала, температура ее поверхности опустилась ниже точки кипения воды. Вполне возможно, тогда температура кипения воды была иной — собственно говоря, она и сейчас не фиксирована, так как вода кипит при разной температуре в зависимости от давления и других факторов. При этом атмосфера не просто остыла, а еще и изменила свой состав, поскольку благодаря вулканической активности в нее проникли газы из внутренностей планеты.
Важным фактором было воздействие солнечного света, из-за которого часть молекул водяного пара распались на водород и кислород. Водород покинул слабое гравитационное поле Земли, поэтому доля кислорода в атмосфере возросла, в то время как
Этот дождь, наверное, лил как из ведра.
Попав на камни, дождевые капли сразу же превратились обратно в пар, но при этом они забрали часть тепла, заключенного в земле. Теплота и температура — разные вещи. Теплота является эквивалентом энергии: когда что-то нагревается, оно получает дополнительную энергию. Температура — это только один из способов выражения этой энергии, зависящий от скорости колебаний молекул. Чем быстрее колеблются молекулы, тем выше температура. Как правило, при нагревании температура вещества повышается, так как избыток теплоты ускоряет молекулярные колебания. Однако в процессе перехода из твердого состояния в жидкое или из жидкого в паро-газообразное дополнительное тепло тратится на изменение агрегатного состояния, а температура при этом не увеличивается. Иначе говоря, можно передать веществу большое количество тепла, и при этом оно не нагреется, а перейдет в другое состояние — произойдет так называемый фазовый переход. И наоборот, если фазовый переход сопровождает охлаждение, происходит выделение большого количества тепла. В результате охлаждения пара большое количество тепла было передано верхним слоям атмосферы, где оно в виде излучения могло уйти в космическое пространство. При контакте воды с горячей землей она испарилась, и камни быстро остыли. За короткое по геологическим меркам время температура горных пород опустилась ниже точки кипения воды, после чего большая часть дождевой воды перестала испаряться обратно в атмосферу.
Вполне возможно, дождь продолжался в течение миллионов лет. Неудивительно, что Ринсвинду было «немного мокро».
Благодаря силе притяжения, вода стекает вниз, поэтому вся дождевая вода в конечном счете собралась в наиболее глубоких вмятинах на неровной поверхности Земли. Так как на тот момент доля углекислого газа в атмосфере была достаточно высокой, дождевая вода приобрела свойства слабой кислоты. Кроме того, она могла содержать соляную и серную кислоты. Кислотная среда начала разъедать горные порода на поверхности Земли — в результате растворения минералов в океане вода стала соленой.
Поначалу уровень кислорода в атмосфере увеличивался медленно, так как солнечный свет оказывает лишь незначительное воздействие. Но когда на Земле появилась жизнь, кислород стал вырабатываться в ходе фотосинтеза. Соединяясь с оставшимся атмосферным водородом как в свободной форме, так и в составе метана, кислород образовал еще большее количество воды. Эта вода также выпадала в виде дождя, пополняя океаны и увеличивая численность бактерий, которые, в свою очередь, вырабатывали еще больше кислорода — так продолжалось до тех пор, пока запасы водорода не были исчерпаны практически полностью.
Раньше считалось, что океаны продолжали растворять материковые горные породы, накапливая все больше минеральных солей, пока концентрация соли не достигла современного значения — примерно 3,5 %. Доказательством тому является содержание соли в крови рыб и млекопитающих, составляющее примерно 1 %. Этот факт лег в основу мнения, согласно которому кровь рыб и млекопитающих представляет собой «окаменевший» океан. В наши дни можно услышать похожее утверждение о том, что в нашей крови сохранились следы древних морей. Скорее всего, это заблуждение, однако единого мнения по этому вопросу пока не выработано. Наша кровь действительно содержит соль, так же, как и морская вода, но в биологии известно множество способов, которыми можно регулировать концентрацию соли. Этот 1 % может всего-навсего быть наиболее подходящим уровнем соли в крови конкретного существа. Соль, а точнее ионы натрия и хлора, на которые она распадается,
Можно ли решить этот вопрос с помощью более тщательного изучения океана? Океаны могут как терять соль, так и накапливать ее. Моря могут высохнуть — Мертвое море в Израиле тому пример. Соляные шахты по всей планете напоминают нам о морях, существовавших в древности, но впоследствии пересохших. Живые существа — бактерии — способны перерабатывать углекислый газ в кислород и сахар, но они также способны извлекать минералы, растворенные в воде. Кальций, углерод и кислород входят в состав раковин, которые после смерти хозяина погружаются на дно. Решающее слово за… временем. Считается, что современный химический состав океанов, включая содержание соли, сформировался от 1,5 до 2 миллиардов лет назад. Об этом свидетельствует анализ осадочных пород, сформировавшихся из отложений раковин и других твердых частей живых организмов — судя по всему, их химический состав за все это время не изменился (Правда, в 1998 году Пол Кнаут предоставил доказательства того, что на раннем этапе океан мог содержать большее количество соли — примерно в 1,5–2 раза, чем сейчас. Его расчеты показывают, что отложение соли на материках могло начаться не раньше 2,5 миллиардов лет назад). Простые расчеты, основанные на количестве вещества, растворенного в реках и скорости их течения, показывают, что весь объем соли в океанах мог быть получен из растворенных материковых пород в течение 12 миллионов лет — по геологическим меркам планета и глазом моргнуть не успеет. Если бы соль накапливалась непрерывно, то сейчас океаны бы состояли в основном не из воды, а из соли. Так что океан — это не просто яма для сбора полезных ископаемых, в которую стекаются вещества и навсегда в ней остаются. Океаны перерабатывают полезные ископаемые, как гигантские машины. С точки зрения геологии, сходство состава осадочных горных пород сейчас и в древности говорит нам о том, что входящий и исходящий потоки в основном компенсируют друг друга.
Так есть ли следы древних морей в нашей крови? В некотором смысле — да. Соотношение между магнием, кальцием, калием и натрием в точности совпадает с соотношением этих элементов в древних морях, из которых, вполне возможно, и возникла в процессе эволюции наша кровь. Однако содержание соли в клетках все же составляет 1 %, а не 3 %.
Глава 19. И наступил прилив…
«Насчет дождя он прав», — подтвердил Главный Философ, посмотрев в вездескоп, — «Там опять появились облака. И вулканов довольно много».
«Я передвину его чуть дальше… О. Теперь он говорит, что вокруг темно и холодно, а у него разболелась голова».
«Хотелось бы больше подробностей», — сказал Декан.
«Он говорит, что голова просто раскалывается». ГЕКС что-то написал.
«А, он под водой», — сообщил Думминг, — «Прощу прощения, но соблюсти точность при перемещении довольно сложно. Мы до сих пор не уверены, какого он должен быть размера. Так лучше?»
В слуховой трубе послышалось дребезжание. «Он все еще под водой, но теперь видит поверхность. Думаю, что точнее у нас вряд ли получится. Просто иди вперед».
Все как один, волшебники обернулись, чтобы посмотреть за движением скафандра.
Скафандр висел в воздухе, в нескольких дюймах от пола. Волшебники увидели, как человек внутри сделал несколько нерешительных шагов.
Денек выдался не из приятных.
Ливень все еще продолжался, хотя в последнее время и не так сильно. Правда, в начале тысячелетия иногда поливало особенно сильно, а за последние 20–30 лет кое-где прошли проливные дожди. Теперь десять тысяч рек устремились к морю. В сероватом свете побережье казалось плоским, одноцветным и довольно мокрым.