Эволюция Вселенной

http://www.interactions.org/cms/?pid=2100&image_no=CE0041

Процесс эволюции Вселенной происходит очень медленно. Ведь Вселенная во много раз старше астрономии и вообще человеческой культуры. Зарождение и эволюция жизни на земле является лишь ничтожным звеном в эволюции Вселенной. И всё же исследования, проведенные в нашем веке, приоткрыли занавес, закрывающий от нас далекое

прошлое. 

Современные астрономические наблюдения свидетельствуют о том, что началом Вселенной, приблизительно десять миллиардов лет назад, был гигантский огненный шар, раскаленный и плотный. Его состав весьма прост. Этот огненный шар был на столько раскален, что состоял лишь из свободных элементарных частиц, которые стремительно двигались, сталкиваясь, друг с другом. На протяжении десяти миллиардов лет после “большого взрыва” простейшее бесформенное вещество постепенно превращалось в атомы, молекулы, кристаллы, породы, планеты. Рождались звезды, системы, состоящие из огромного количества элементарных частиц с весьма простой организацией. На некоторых планетах могли возникнуть формы жизни.

Великий немецкий ученый, философ Иммануил Кант (1724-1804) создал первую универсальную концепцию эволюционирующей Вселенной, обогатив картину ее ровной структуры и представлял Вселенную бесконечной в особом смысле. Он обосновал возможности и значительную вероятность возникновение такой Вселенной исключительно под действием механических сил притяжения и отталкивания и попытался выяснить дальнейшую судьбу этой Вселенной на всех ее масштабных уровнях – начиная с планетной системных и кончая миром туманности.

Начало Вселенной

Вселенная постоянно расширяется. Тот момент, с которого Вселенная начала расширятся, принято считать ее началом. Первую эру в истории вселенной называют “большим взрывом” или английским термином Big Bang. На самом раннем этапе, в первые мгновения “большого взрыва” вся материя была сильно раскаленной и густой смесью частиц, античастиц и высокоэнергичных гамма-фотонов.

Вселенная бесконечна во времени и пространстве. Каждая частичка вселенной имеет свое начало и конец, как во времени, так и в пространстве, но вся Вселенная бесконечна и вечна так, как она является вечно самодвижущейся материей.

Звезды во Вселенной объединены в гигантские Звездные системы, называемые галактиками. Звездная система. В составе которой, как рядовая звезда находится наше Солнце, называется Галактикой. В центре галактики расположено ядро диаметром 1000-2000 пк – гигантское уплотненное скопление звезд. Оно находится от нас на расстоянии почти 10000 пк (30000 световых лет) в направлении созвездия Стрельца, но почти целиком скрыто плотной завесой облаков, что препятствует визуальным и фотографическим обычным наблюдениям этого интереснейшего объекта Галактики. В состав ядра входит много красных гигантов и короткопериодических цефид.

Звезды верхней части главной последовательности а особенно сверхгиганты и классические цефиды, составляют более молодые население. Оно располагается дальше от центра и образует сравнительно тонкий слой или диск. Среди звезд этого диска находится пылевая материя и облака газа. Субкарлики и гиганты образуют вокруг ядра и диска Галактики сферическую систему.

Кроме звезд в состав Галактики входит еще рассеянная материя, чрезвычайно рассеянное вещество, состоящее из межзвездного газа и пыли. Оно образует туманности. Что касается нашей солнечной системы, то различные ее планеты движутся на разных расстояниях от Солнца и получают неодинаковое количество солнечной энергии. В связи с этим. В солнечной системе может быть выделен своеобразный тепловой пояс жизни, в который входят Земля, Марс и Венера, а также Луна на первый взгляд физические условия на Луне полностью не исключает возможность существования живых организмов: на Луне отсутствует атмосферная оболочка, нет воды, температура изменяется от –150 ⁰ С до +130 ⁰ С, поверхность Луны подвергается постоянной бомбардировке метеоритами, космическими лучами, ультрафиолетовой радиацией Солнца и т.п. И пока можно гадать о том, существует ли в природе высокоорганизованные формы жизни, способные развиваться при подобных условиях. Исключение могут составлять лишь микробы и бактерии, которые, как известно способны приспосабливаться к самым неблагоприятным условиям: нагревание и глубокое охлаждение; ультрафиолетовые и радиоактивные излучения: интенсивная радиация и т.д. В настоящее время ряд ученых считает, что на Луне имеются органические вещества. Они могли образоваться здесь на заре существования Луны или быть занесенными метеоритами. Высказываются предположения, что над слоем лунного грунта (10м) расположен целый мощный слой сложных органических соединений. Так же и Венера, если температура на её поверхности высока, то несмотря на наличие атмосферы, условия для жизни на этой планете малопригодны. Гораздо перспективнее в этом отношении Марс.

Условия необходимые для возникновения жизни, в своё время сложились естественным путём, в ходе эволюции Земли, нет таких оснований считать, что они не могут складываться и процессе развития других небесных тел. Было выдвинуто множество гипотез по этому поводу. Академик А. И. Опарин, считает, что жизнь должна была появиться тогда, когда поверхность нашей планеты представляла собой сплошной океан. В результате соединения С ₂ СН ₂ и N ₂ возникли простейшие органические соединения. Затем в водах первичного океана молекулы этих соединений, объединились и укрепились, образуя сложный раствор органических веществ на третьей стадии из этой среды выделились комплексы молекул, которые и дали начало первичным живым организмам.

Сформулируем кратко основные положения современной концепции происхождения Солнца и планет, в рамках которой удается объяснить и описать количественно большинство из наблюдаемых фактов и названных выше закономерностей.
1. По современным представлениям планеты и Солнце произошли из одного холодного газо-пылевого облака. Сначала 90% вещества собралось в центре облака и возникло Солнце. Из остатков облака путем холодного слипания образовались планеты.
2. Холодное слипание происходило медленно и прошло через стадию планетезималей. Планетезимали - тела, по размерам близкие к метеоритам и астероидам, - сформировали твердые части планет. В случае планет земной группы твердая часть - это вся планета целиком. В случае планет-гигантов - это их ядро.
3. Различие между планетами земной группы и планетами гигантами определяется действием солнечного излучения. Работают два фактора. Первый. Ближе к Солнцу туманность теплее и легкие газы улетучиваются. Силы притяжения твердой части планеты недостаточно, чтобы их удержать. Второе. Ближе к Солнцу эффективно действует световое давление, которое сносит легкие газы на периферию туманности. Под влиянием названных факторов планеты земной группы оказываются практически лишенными летучих веществ, а планеты-гиганты содержат их очень много (в основном это водород и гелий - главные составляющие первичной туманности). Если бы не действовали эти факторы, Земля имела бы массу и строение Сатурна: в центре железо-каменное ядро размером с нашу планету, а снаружи гигантская водородо-гелиевая оболочка.

Вопросы для самопроверки

 

Задание 1. Расположите события   в порядке их возникновения.

1.  появление многоклеточности

2.  появление клеточной мембраны

3.  появление аэробного дыхания

4.  появление автотрофного питания (фотосинтеза)

5.  появление обмена веществ

Задание 2. Установите соответствие между понятием и его определением

1. Панспермия 2. Витализм 3 Абиогенез	А. Примитивные гетеротрофные организмы, возникшие      в «первичном бульоне». Б. Теории, согласно которой жизнь возникла в     результате некоего сверхъестественного события в     прошлом, что чаще  всего означает божественное     творение.
4. Креационизм	В. Возникновение живых организмов из неживой      материи.
5. Биогенез 6. Коацерваты 7. Пробионты	Г. Теория, согласно которой живое может возникнуть      только из  живого. Д. Белковые комплексы, обособленные от массы воды,       способные обмениваться веществами с окружающей       средой и  избирательно накапливать различные      соединения.
	Е. Теория, согласно которой «семена жизни» были       занесены на Землю из космоса вместе с метеоритами      или космической пылью.
	Ж. Теория, согласно которой  всюду присутствует       «жизненная сила», которую достаточно лишь       «вдохнуть», и неживое  станет живым.

Задание 3.  Выберите один правильный ответ:

1.      Первыми живыми организмами на Земле были:

  А) анаэробные гетеротрофы;

  Б) анаэробные автотрофы;

  В) аэробные гетеротрофы;

  Г) аэробные автотрофы.

2.      Опыты Л.Пастера доказали возможность:

  А) самозарождения жизни;

  Б) появление живого только из живого;

  В) занесение «семян жизни» из космоса;

  Г) биохимической эволюции.

3.      Появление фотосинтеза привело к:

  А) возникновению многоклеточности;

  Б) возникновению бактерий;

  В) накоплению кислорода в атмосфере;

  Г) возникновению полового процесса.

4.      В соответствии с гипотезой А.И.Опарина жизнь:

  А) переносится с планеты на планету;

  Б) появилась одновременно с появлением Земли;

  В) зародилась на Земле в водах первичного океана;

  Г) существует вечно.

5.      В первичной атмосфере Земли не было:

  А) водорода;

  Б) кислорода;

  В) метана;

  Г) паров воды.

6.      Первые живые организмы появились:

  А) 6 млрд лет назад;

  Б) 4,6 млрд лет назад;

  В) 2,6 млрд лет назад;

  Г) 3,5 млрд лет назад.

7.      Накопление кислорода в атмосфере привело к возникновению:

  А) аэробных организмов;

  Б) анаэробных организмов;

  В) автотрофных организмов;

  Г) гетеротрофных организмов.

8.      Живое отличается от неживого:

  А) составом неорганических соединений;

  Б) наличием обмена веществ;

  В) составом химических элементов;

  Г) взаимодействием молекул;

9.      Биогенез - это:

  А) развитие биологии;

  Б) философское учение;

  В) возникновение живого от живого;

  Г) изучение природы.

10.  Коацерваты - это:

  А) пузырьки жидкости, окруженные белковыми оболочками;

  Б) бактерии;

  В) высокомолекулярные органические соединения;

  Г) молекулы белка, обособленные от массы воды