окись и двуокись углерода. В эту смесь входят также соединения серы и галоидные соединения. Газ составляет несколько весовых процентов от взвешенных в нем пепловых частиц. Последние — это вулканическое стекло и кристаллики минералов. Так как они обычно мелки, их общая суммарная поверхность колоссальна. Так, например, у пеплов, извергнутых в 1975–1976 гг. вулканом Толбачик на Камчатке, она составила около 100 000 000 км. Такая поверхность может служить ареной для реакций между газовыми компонентами, а минеральные частицы — катализаторами этих реакций.
Взрывающаяся магма имеет температуру более 1000 °C. Такая же температура у пепловых частиц в момент их образования. Однако из этой температурной зоны они удаляются со скоростью сотен метров в секунду. Так как пепловые частицы мелки, они очень быстро приобретают температуру окружающей среды. Поэтому сохраняются образовавшиеся на них биологически важные соединения.
Давление газа в момент взрыва обычно равно сотням атмосфер. В пеплово-газовом столбе оно быстро падает до атмосферного. Этот перепад давлений и служит причиной быстрого движения пепловых частиц и газа в пеплово-газовом столбе.
Взаимное трение и столкновение частиц пепла приводит к его электризации. В пеплово-газовой туче возникают электрические разряды, молнии. Длина их достигает нескольких километров.
При извержении вулкана Тятя на Курильских островах в 1973 г. общее число подобных разрядов измерялось миллионами и десятками миллионов. Объем газа и взвешенного в нем пеплового материала, оказавшегося в каналах молний во время извержений, составляет сотни миллионов кубических метров.
Возможно, немалую роль в синтезе сложных органических соединений в вулканическом процессе играют ударные волны. Пеплово-газовые тучи — это по существу многокилометровые мощные природные химические реакторы, в которых образуются сложные органические соединения, в том числе биологически важные.
Это — теоретический вывод. Изучение продуктов извержений вулканов Тятя и Толбачик дало возможность проверить его. Извержение Тяти началось 14 июля 1973 г. и продолжалось с почти неизменной интенсивностью две недели. Все это время над новым кратером на высоту в несколько километров поднимался пеплово-газовый столб. Основная масса изверженного материала — тонкий вулканический пепел. Он покрыл площадь около 20 000 км. Масса его составила приблизительно 200 млн. т.
Извержение Толбачика началось 6 июля 1975 г. и продолжалось почти полтора года. С июля по сентябрь 1975 г. последовательно образовалось несколько шлаковых конусов. Мощный пепло-шлако-газовый столб выбрасывал крупные бомбы на высоту до 2–2,5 км. Общее количество изверженного материала около 2 км. Во время извержений обоих вулканов было взято несколько сотен проб пеплов, шлаков и бомб. Некоторые пробы отбирали еще горячими. Анализы показали, что в них содержатся абиогенные органические соединения, в том числе аминокислоты, нуклеотиды и сложные углеводороды.
Образование в ходе вулканического процесса сложных органических соединений, в том числе аминокислот и азотсодержащей части нуклеотидов — важнейших составляющих живого вещества, означает, что само вулканическое извержение можно считать первым шагом от неживой материи к живой. Отсюда следует, что фундаментальная биологическая проблема возникновения жизни требует специальных биовулканологических исследований.
Возникновение предбиологических систем, биологически важных соединений и первые этапы их эволюции, оказывается, самым тесным образом связаны с механизмом вулканических извержений, с протекающими при этом физическими и химическими процессами. Для изучения процесса возникновения природных предбиологических систем нужно исследовать состав вулканических газов, содержащих исходные компоненты для синтеза биологически важных соединений, а также изучить азот-, кислород-, фосфор- и серосодержащие соединения, сорбционные и каталитические свойства силикатных вулканических продуктов — пеплов, шлаков, пемз, «бомб», лавы.
Большой интерес представляет изучение жизни микроорганизмов в экстремальных условиях на действующих вулканах, в горячих источниках и в сольфатарах. Среди таких организмов могут оказаться еще не известные науке, самые древние на Земле.
Микроорганизмы проделывают большую геохимическую работу, перенося и переоткладывая в районах активного вулканизма серу, железо, марганец и другие элементы. Взаимодействие живого вещества с вулканическими пеплами ведет к разложению силикатного вещества пеплов и к образованию почв.
Именно так они и возникли на Земле. Для областей современного вулканизма, например Камчатки и Курильских островов, немалое практическое значение имеют и такие проблемы, как вулканы и растительность, вулканы и рыбы, вулканы и птицы, вулканы и звери…
Наконец, нужно отметить и медицинские аспекты, которые касаются влияния вулканических процессов и продуктов на здоровье человека и окружающую его среду.
Итак, возникновение биовулканологии — новой ветви науки на грани биологии и вулканологии — теперь уже можно считать свершившимся фактом. Он свидетельствует о всевозрастающем интересе к фундаментальным проблемам возникновения и развития жизни.
Используя самолеты, автомашины-вездеходы, а также опрашивая скотоводов и геологов, монгольские зоологи составили первую карту распространения лошади Пржевальского на территории своей республики. Им удалось с достаточной точностью подсчитать, что в МНР ныне обитает около 15 тыс. этих редких животных, открытых в прошлом веке знаменитым русским путешественником и географом. Большие площади в МНР объявлены заповедными. Это должно положительно сказаться на увеличении поголовья диких лошадей.
Финским зоологам удалось расселить северных оленей на больших просторах Лапландии. Однако эти животные, подчиняясь каким-то своим внутренним законам, мигрируют из одной области в другую. Чаще всего это приходится на период, когда над Лапландией царит долгая полярная ночь. II каждый год около 2000 оленей попадает на шоссе под колеса грузовиков. Чтобы оградить животных от такой опасности, финские ученые придумали довольно оригинальный способ. Они выкрасили рога оленей краской, которая светится в лучах автомобильных фар. Водители теперь отчетливо видят животных в сумерках на дороге.
Американская исследовательская подводная лодка «Алвин» сделала удивительное открытие в Тихом океане близ Галапагосских островов. Это открытие не сделать было нельзя: корпус лодки вдруг стал быстро нагреваться, а сама она непроизвольно начала подниматься вверх. Так был обнаружен мощный источник горячей воды, бьющий со дна океана на глубине 3000 м. Температура его у самого основания превышает 200 °C. Химические пробы кипятка показали, что он содержит соединения железа, цинка, свинца, серебра, меди и других элементов. Словом, со дна океана бьет мощная струя жидкой полиметаллической руды.
Теперь хорошо известно, что на дне океанов и морей имеются так называемые марганцевые конкреции. Ученые установили и то, что их распределение весьма неравномерно. Новозеландским океанографам в южной части Тихого океана посчастливилось обнаружить огромную подводную котловину, окруженную хребтами высотой до 300 м. Вся эта котловина до краев наполнена конкрециями. Следовательно, можно говорить о крупнейшем на нашей планете морском месторождении марганца.
ОКОНЧИТСЯ ЛИЖЕЛЕЗНЫЙ ВЕК
Заставка М. Хулазова
Наш динамичный век богат прогнозами, которые делаются в самых различных областях. Наибольший интерес вызывают, конечно, суждения о будущем мировой экономики в целом. Нередко предсказания такого рода весьма пессимистичны. Таковы мрачные картины будущего в работе Дж. Форрестера «Мировые динамики» и в книге «Пределы роста», написанной группой авторов под руководством проф. Д. Мидоуза, истощение в самом скором времени ресурсов полезных ископаемых, глобальное загрязнение природной среды…
Уязвимая сторона подобных прогнозов заключается в том, что современные приемы хозяйствования, технологии сегодняшнего дня механически экстраполируются в будущее. А ведь вся история человечества свидетельствует, что в орбиту производственной деятельности включаются все новые и новые ресурсы, а сами технологии непрерывно развиваются и совершенствуются.
Возьмем, например, производство металлов, без которых немыслимо развитие человечества. И хотя наш век называют и веком электричества, и нейлоновым, и атомным, и космической эрой, по существу мы продолжаем жить в железном веке, или, точнее, в стальном. Поэтому нельзя не согласиться с поэтом Л. Крокаром:
Стальные звуки издают ночи
на асфальтовых полянах.
Стальной петух возглашает
весеннее утро.
Стальной богородице
молимся в стальных храмах.
Воюем сталью,
живем в стальных цитаделях…
Каковы же рудные залежи в мировом масштабе? На первый взгляд ситуация должна настраивать на невеселые мысли. Разведанных запасов руд некоторых металлов может хватить ненадолго. Некоторые ученые считают, что совсем скоро — к 1990 г. — будут исчерпаны мировые запасы свинца, цинка, олова и драгоценных металлов — золота, платины и серебра. Медь и вольфрам должны быть вычеркнуты из списка полезных ископаемых вскоре после 2000 г., а к 2100 г. придет очередь хрома, никеля, молибдена… Затем в начале XXII столетия исчезнет кобальт, марганец, алюминий. И что же, век металлов окончится?
Однако нельзя забывать, что ученые постоянно открывают новые рудные месторождения и некоторые из них весьма внушительны.
Кроме того, в будущем, несомненно, начнут использовать бедные руды, которые сейчас просто не учитывают, потому что они не имеют промышленного значения. Полтора века назад считалось невыгодным разрабатывать руды с содержанием меди меньше 10 %. А сейчас эксплуатируются залежи с концентрацией металла 0,4 %. Считается вполне реальным еще до конца нынешнего века организовать промышленную добычу меди из морской воды, в которой этот металл содержится в количестве 0,003 мг/л.