Юный техник, 2005 № 09

Метан, как известно, образуется на болотах, в угольных и торфяных пластах, где его производят особые метанообразующие микробы, которые живут в бескислородных пространствах, включая такие особые, как, скажем, коровий желудок.

Установлено, что примерно 2,3 млрд. лет назад именно эти необычные микробы вдохнули в молодую планету Земля жизнь. Не появись некогда эти плодовитые организмы, эволюция на нашей планете пошла бы совершенно иным путем. Не потеряли, впрочем, своего особого значения эти микробы и в наши дни…

Грелка планеты

Как считают исследователи, задолго до появления цианобактерий, которых до недавнего времени считали ответственными за выработку кислорода на нашей планете, Земля стала обитаемой благодаря жизнедеятельности другой группы одноклеточных — анаэробных метаногенов. Именно они, судя по последним данным, господствовали на протяжении первых двух миллиардов лет истории новорожденной планеты.

Экспериментальные подтверждения этой гипотезы ученые начали получать совсем недавно.

Солнце в те далекие времена — порядка 4,6 млрд. лет тому назад — не было таким ярким и жарким, как сегодня. Тем не менее, в течение 2,3 млрд. лет каменная летопись планеты не содержит каких-либо убедительных свидетельств о широкомасштабных оледенениях. Это означает, что климат в те времена был теплее, чем, скажем, во время цикла великого оледенения, бывшего около 100 тыс. лет назад.

Дело в том, что благодаря жизнедеятельности метаногенов — микроорганизмов, вырабатывающих метан в качестве побочного продукта обмена веществ, уровень этого газа в атмосфере древней планеты был в 600 раз выше, чем сегодня. А стало быть, несмотря на то, что Солнце в то далекое время светило менее ярко, чем сейчас, парниковый эффект, вызванный высоким уровнем метана, был достаточно сильным, чтобы уберечь Землю от замерзания.

Взрыв метана в лаборатории. Как видите, он — вещество опасное.

Оптимальный кандидат

Однако ученые не сразу дошли до этой истины. В начале 70-х годов прошлого столетия Карл Саган и Джордж Маллен из Корнеллского университета предположили, что Земля обязана своим существованием в первую очередь аммиаку, который вызывает еще более сильный парниковый эффект, чем метан. Но дальнейшие исследования показали, что даже в бескислородной атмосфере ультрафиолетовые лучи Солнца быстро разрушают этот газ.

Тогда в качестве другого возможного кандидата была выбрана двуокись углерода (СО₂) — один из главных газов, который выделялся из извергавшихся в то время вулканов. Но в 1995 году исследователи из Гарвардского университета с помощью расчетов и компьютерного моделирования показали, что молодую Землю не мог согревать и этот газ, так как его содержание в атмосфере было слишком низким.

В конце 80-х годов XX века наконец было установлено, что метан задерживает большее количество тепла, чем СО₂ в такой же концентрации. А стало быть, планета обогревалась именно с его помощью.

Чтобы проверить это предположение, профессор Джеймс Кастинг и его коллеги из Научно-исследовательского центра Эймса при NASA создали соответствующую компьютерную модель. И убедились, что для того, чтобы поддерживать температуру поверхности Земли выше точки замерзания, атмосфера молодой планеты должна была всего на 0,1 % состоять из этого газа.

Возможно, именно так выглядела наша планета в те времена, когда в атмосфере царствовали метаногены.

Нашли, где поселиться…

По оценкам геохимиков, метаногены господствовали в атмосфере Земли до тех пор, пока не превратили большую часть водорода в метан. После этого для них настали голодные времена и они должны были исчезнуть. Но они не исчезли, а приспособились к иным условиям жизни, поселились в болотах и даже, как уже говорилось, в желудках коров и иных жвачных животных. Однако для бывших «царей атмосферы» такая экологическая ниша, согласитесь, тесновата.

И тут исследователи обратили внимание, что большинство метаногенов лучше всего развивается в условиях, прямо сказать, адских — при температуре выше 400 °C, а некоторые — даже при 850 °C.

Но где на нашей планете ныне имеются такие условия? Конечно же, в земных недрах. И содержание метана в залежах угля и нефти, которым для образования тоже нужны высокие температуры и давления, подтвердили это предположение.