Эволюция океанов и атмосферы Земли))

[Вольный Сяншен]

В 22.06.2025 в 10:02, ash111 сказал:

На остальных гигантах тоже самое, то есть там где холоднее, меньше солнечной радиации, выше гравитация - там водорода - полно, а почему на Земле его так мало? На Марсе? На Венере его вообще почти нет, про Меркурий я молчу.

Дело не только в водороде, планеты земной группы, насколько я помню, состоят практически из одних оксидов. Земная кора + мантия состоят из оксидов на 99.9%, а ещё можно воду сюда добавить. По крайней мере на Земле окислительная среда является нормой.

В 22.06.2025 в 10:02, ash111 сказал:

Понятно что эти другие бактерии и организмы появились не сразу. Но за 500 млн лет они вот реально успели все что было можно окислить

Бактерии, пусть и хемотрофы, не сами окисляют серу там или железо-2, а окисляет всё-таки кислород. Бактерии можно рассматривать с точки зрения химической реакции как своеобразные катализаторы.

[ash111]

В 22.06.2025 в 12:28, Вольный Сяншен сказал:

состоят практически из одних оксидов

ну то есть кислорода в избытке и по отношению ко всему неуглеродному что можно было окислить. Если взять предположение Никитина о том что современные железные руды это продукт жизнедеятельности тех же бактерий, то выходит что они не только углерод же окисляли, но еще и железо, видимо из двухвалентного, и скорее всего еще много чего, марганец, например.

 

[Вольный Сяншен]

В 22.06.2025 в 13:51, ash111 сказал:

Если взять предположение Никитина о том что современные железные руды это продукт жизнедеятельности тех же бактерий

Это представляется практически невероятным, потому что закон эквивалентов никак не обойти. Если железные руды - продукт окисления, значит мы обязаны в атмосфере древней Земли иметь дополнительный свободный кислород ещё и для этого дела. То есть получаем не просто окислительную атмосферу, а суперокислительную.

А если бы кислород для окисления железа, марганца и пр взялся из фотосинтеза, то опять же по закону эквивалентов в недрах мы должны были бы сейчас иметь на порядки больше углей и углеводородов. Это была бы мечта нефтяных компаний, но их там столько нет. 

[Loiso Pondohva]

В 20.06.2025 в 22:12, ash111 сказал:

И вот там земля вылезла гдето в одном месте посреди того океана, а потом ее становилось больше, больше, и дошло до нынешнего состояния. Если я все правильно проследил, то та самая-самая древняя земля сейчас является какойто оконечностью Антарктиды. Но вопрос не в этом. Немного нелогично что сначала везде был океан а потом вот - сейчас 30% планеты это суша. Ведь тогда получается что океан был сильно мельче чем сейчас, ну и в масштабах планеты гденибудь да вылез бы какой-нибудь материк ну или группа островов просто за счет неоднородностей. А если он был не мельче - те острова они бы скорее всего вокруг каких то вулканов образовывались и оставались достаточно локальными, не превращаясь во что то сильно протяженное как материк.

Со всем в целом согласен в меру моей (не большой) компетенции в геологии.
Но пару нюансов.
Вода же не инертна (не в химическом смысле слова) и её количество на поверхности непостоянно. Ладно улетучивание, ладно кометы. Но субдукция в мантию...
Там более чем вероятно количество воды - сопоставимое с мировым океаном. Тут нужно очень много почитать о нюансах и таймингах тектоники имхо. Судя по всему в мантию она утекала довольно давно. 

https://www.nature.com/articles/s41586-019-1399-5
 

 

В 20.06.2025 в 22:12, ash111 сказал:

И еще, если водорода так много улетело, а кислорода явно на порядки меньше, то получается что окислительная атмосфера опять же, возможно, не заслуга бактерий - просто за счет улетучивания водорода количество кислорода поднялось, он окислил все что мог окислить легко и накопился в атмосфере, ну а бактерии, пока он там все окислял и накапливался, просто перестроились на усваивающие кислород и подальше от него - выделяющие его. Возможно они поучаствовали в процессе накопления, но в сущности - получается что в принципе для этого их присутствие было даже необязательно))

Надо чекнуть что там по спектрам планет с суперокеанами происходит кстати.
Европа или Марс воду хоть и содержат, для таких наблюдений не подходят.

И про "просто перестроились". Там есть сложности
За счёт всякой минералогии и изотопов у нас есть примерное представление о динамике накопления О2
https://sci-hub.se/https://doi.org/10.1098/rstb.2006.1838
https://doi.org/10.1038%2Fnature13068
В зависимости от методологии там могут гулять датировки начала "великого кислородного вымирания" до полу млр лет.
Но точно понятно что началось накопление кислорода - позднее появления жизни, и разгонялось постепенно и иногда нелинейно. 
Что не очень вяжется с простым и постепенным накоплением через улетучивание. 
Тут позволю себе (пошло) сослаться на википедию

Изменено 23 Июня, 2025 в 00:08 пользователем Loiso Pondohva

[Вольный Сяншен]

В 23.06.2025 в 03:06, Loiso Pondohva сказал:

Но точно понятно что началось накопление кислорода - позднее появления жизни

1. Из чего это следует?

2. Фитан был обнаружен в горных породах, датируемых >3 млрд лет. Очевидно, что те растения производили кислород, но растения и потребляют кислород. Могли ли они в принципе жить без кислорода? 

[Loiso Pondohva]

μ

В 23.06.2025 в 09:13, Вольный Сяншен сказал:

1. Из чего это следует?

2. Фитан был обнаружен в горных породах, датируемых >3 млрд лет. Очевидно, что те растения производили кислород, но растения и потребляют кислород. Могли ли они в принципе жить без кислорода? 

2-Да. Фотосинтезу кислород как таковой не нужен.
Что до выделения - есть фотосинтез без выделения кислорода.
Читать - Аноксигенный фотосинтез (только вот это, хотя бы не на русской вики)
Там есть всякие его варианты, в основном на восстановительных субстратах (поскольку нужно решить проблему замены воды как источника электронов). БольшАя часть бактерий и архей - именно так и фотосинтезят. А недавно нашли, что высшие растения в принципе тоже так умеют иногда. 

Что по поводу потребления кислорода...Тоже запросто. Вы же помните классе в 7-8, что-то там было о дыхании растений, и том что по сути дыхание и фотосинтез - это 2 параллельных процесса в растении? Так вот, если наш фотосинтетик - анаэроб и не дышит, то так и будет. 
Какие-нибудь пурпурные серобактерии так и живут)
А ещё - фитан не исключительно "растительный" биомаркер. От галофильных архей (кстати фотосинтезирующих) и ряда бактерий (и фотосинтезирующих и не фотосинтезирующих) - он тоже остаётся.

Так что есть фотосинтетики, которые и не дышат, и не производят О2, есть синтетики которые дышат, но сами не производят, есть которые и дышат и производят. Нет только производящих кислород, но не дышащих(по крайней мере я о таких навскидку не вспомню).

1-Грубо. В цирконах с датировками 4.4 млрд лет - биомаркеров точно нет (а породы нам почти недоступны). В породах возрастом 3.95 млрд - углерода 13 ниже на четверть, но это не сверх 100% биомаркер. 3.8 млрд лет уже есть изотопные сигнатуры чего-то сравнимого с современными цианобактериями, а 3.4 млрд лет - уже точно есть окаменелые клетки с высочайшим процентом уверенности.

Для великого кислородного event - минералогические тайминги в р-не 2.4 млрд лет, как я и сказал. 
Если бы кислород, даже 1-2% появился ранее условных 2.45 млрд лет назад, мы бы не наблюдали те же MIF-S в породах старше. Тоже самое с изотопным обогащением талия.
Тут изучайте методологию уже посланных выше статей.

Для обоих событий датировки могут плавать и оспариваться, но расходятся они слишком сильно. В лучшем случае пробел - 0.5 млрд, в худшем - более млрд. 

Изменено 23 Июня, 2025 в 09:08 пользователем Loiso Pondohva

[ash111]

В 23.06.2025 в 03:06, Loiso Pondohva сказал:

простым и постепенным накоплением через улетучивание. 

Так оно и не было простым и постепенным. Не могло быть простым и постепенным, даже. Оно зависит от температуры на планете. А температура на планете зависит прежде всего от количества парниковых газов (у Солнца там тоже циклы есть, и еще вулканы есть с метеоритами, это еще усложняет картину - но благо это редкое явление). И поэтому мне видятся определенные циклы и колебания в этом процессе, очень существенные, именно как результат чисто химического процесса.

Ну, давай просто представим.

Вот у нас есть атмосфера, там куча метана, сероводорода, аммиака, короче восстановительная. Начинается окисление всего этого добра, и получается в первую очередь что? Из сероводорода получается сера, она осаждается, потом приходит время аммиака и метана, и они постепенно окисляются. Тут сразу надо сказать что и сероводород и аммиак в воде хорошо растворимы, и какая то их часть, возможно основная, находится уже в океане. Плюс туда сверху доваливаются всякие окисленные формы. Окисляется метан, не сразу в углекислоту понятно, а получается через радикальные реакции метанол, этанол, альдегиды, короче куча органики получается, безо всяких этих разрядов молний и прочей чепухи. Все это идет дождями в те места где может получиться жизнь в результате. Но речь даже не об этом. Уменьшение количества аммиака и метана в атмосфере приводит к падению парникового эффекта этих газов. Температура на планете начинает падать, с ней падает испарение с планеты водорода. И вот на этом протяжении которое как мне кажется продолжалось достаточно долго, различные газообразные формы вкупе с деятельностью солнца и вулканизмом могли формировать достаточно извилистую температурную линию. Что касается содержания собственно кислорода, которое прослеживается в геологии, то мы же опять же не знаем до конца, на что он тратился в разные периоды. Как остывал океан в своей толще, как окислялись породы, как окислялась первоначально созданная органика, что могло приводить к неслабым скачкам CO2 и повышению опять парникового эффекта.

 

Я вовсе не утверждаю что жизнь на планете не оказывала влияния на ее атмосферу и прочее, просто мне кажется ее основное влияние приходится на уже более поздний период. 

[Вольный Сяншен]

В 24.06.2025 в 09:42, ash111 сказал:

могли формировать достаточно извилистую температурную линию

Понятно, что температура извилистая, она и сейчас извилистая. Но сам факт наличия на Земле жизни в весь рассматриваемый период накладывает ограничения по температуре. Потому что вода при наличии жизни обязана быть жидкой.

В 24.06.2025 в 09:42, ash111 сказал:

Вот у нас есть атмосфера, там куча метана, сероводорода, аммиака, короче восстановительная. Начинается окисление всего этого добра

Самый главный вопрос, который обойти невозможно, следующий:

Когда окислились метан, аммиак, сероводород - что восстанавливалось?

[ash111]

В 24.06.2025 в 12:13, Вольный Сяншен сказал:

Потому что вода при наличии жизни обязана быть жидкой.

Чтобы вода стала жидкой, необходим процесс охлаждения планеты. Если в ней постоянно присутствует парниковый газ, то этот процесс будет очень отложенным и в конце концов скорее всего приведет нас к венерианской атмосфере, где водорода нет почти ваапще в какойлибо легкой форме, и видимо одни парниковые газы банально сменили другие. И как запустится процесс возникновения жизни если нет какого-то внутреннего фактора, кроме самой жизни, который снижает температуру планеты до приемлемой? Нет, конечно может быть по идее некое избыточное инфракрасное излучение, но вот даже по нынешнему состоянию видно, что нет полной компенсации избыточно поглощенного тепла, планета, если ее нагревать парниковыми газами - таки нагревается)

[ash111]

В 24.06.2025 в 12:13, Вольный Сяншен сказал:

Когда окислились метан, аммиак, сероводород - что восстанавливалось?

не понял вопрос)

Насчет аммиака, я практически уверен что часть азота была в виде просто N2 - уж больно устойчивая молекула. И что скорее всего, окисление до гидроксиламина и гидразина не шло - просто продолжая логику Никитина, который вполне разумную точку зрения высказывает, что то, что мы видим в потребностях организма, натрий там, калий, медь, железо - это всё те микроэлементы которые были доступны жизни еще на бактериальном этапе.

Аналогично можно сделать такое смелое предположение, что и если мы не видим неких связей в органических молекулах, это может свидетельствовать о том, что подобных стартовых соединений не было на протяжении становления базовых элементов клетки. Вот допустим нету ни в нуклеотидах, ни в белках связей N-N или N-O, насколько мне известно. И всякие препараты типа того анальгина, амидопирина токсичны изза наличия этих связей. Хотя казалось бы в пиразолонах эта связь N-N наиболее стабильна из всего, что ее содержит.

 

Так что позволю себе предположить ответ на ваш вопрос - я считаю, что метан в отличие от сероводорода и аммиака не окислялся полностью, получались промежуточные формы в виде спиртов, альдегидов, каких-то непредельных соединений, кислот, остается конечно большой вопрос как во всё это вписывается изопрен, и почему именно он стал самым используемым кирпичиком в углеводородной истории организма. Много вопросов, но вот с таким подходом можно по крайней мере сказать, как изначально образовались что говорится в товарном количестве довольно широкий ряд соединений, и главное условий, которые затем могли конденсироваться в некую биологическую систему.