И при этом распад идёт очень эффективно. Ведь распад воды тем более эффективен, чем более вода связана.
Почему при фильтрации этот процесс идёт чрезвычайно эффективно? Потому что стенки пор гидратированы, и там очень много фактически полимерной воды. А капиллярные силы эту воду рвут, и поэтому там получается очень большой выход радикалов. А перекись водорода, о которой говорил Дмитрий, выступает здесь как промежуточный продукт, потому что природа имеет дело не с абсолютно химически чистой водой, естественно, и абсолютно химически нейтральными сосудами, в которых эта вода находится. А она имеет дело именно с растворами, содержащими катализаторы, которые приводят практически к немедленному разрушению перекиси водорода. Поэтому она и не накапливается в больших количествах. А на что она распадается? Она распадается на кислород и воду тоже, естественно.
И вот оценки этого говорят …
Д.С. Вообще, когда эта идея о механохимической диссоциации воды была сформулирована, нам сразу стало ясно, что вот мы и нашли источник кислорода в атмосфере. До этого практически единственным рассматриваемым физическим источником был фотолиз паров воды в верхних слоях атмосферы. Там действительно такой распад воды происходит, но уже давно было ясно, что производительность этого процесса невелика…
В.В. Ну поэтому никто и не принимал его во внимание, все прекрасно знали…
Д.С. На этом рисунке наши оценки… Вот фотолиз, а вот испарение и конденсация, ось внизу даёт порядки величин. То есть испарение-конденсация дают кислорода более чем на два порядка больше, примерно, по сравнению с фотолизом. Кстати, весьма приличную долю вносит замерзание-таяние, в общем-то, на уровне фотолиза. Очень эффективны падения капель дождей, эти удары капель, и я хотел вам показать ещё потом клип под конец, если можно, это красиво. Просачивание воды в почву тоже заметный механизм для диссоциации воды в природе. При этом в такой уже минеральной, по сути, воде формируются разнообразные особые свойства, о чём сейчас и расскажет Володя. Ну и океан в целом, его течения, волнения…
Мы оценили следствия этих процессов, т.е сколько перекиси водорода появляется заново за год, а ведь примерно столько же выделяется и кислорода в результате распада этой перекиси, т.к. если столько-то приходит перекиси, то столько же её и распадается. И получается, что в нынешних условиях, с тем зеркалом воды и с этой температурной обстановкой. Вернадский вообще-то говорил, что температурная обстановка на Земле этак 4 с половиной миллиарда лет не меняется, может быть, чуть трендирует, да и не трендирует, а варьируется, дышит. Да, так вот, у нас получается, что за несколько миллионов лет такую кислородную атмосферу этот механизм может создать…
А.Г. И поддерживать?
Д.С. Естественно… Тут один из оппонентов нам сразу сказал: как же так? куда кислород-то уходит излишний? почему кислород на таком уровне в атмосфере поддерживается? Этот последний вопрос хорош: не знаем пока, почему он поддерживается на существующем уровне.
А.Г. То есть, погодите. Если сегодня всё, что содержит хлорофилл, с земной поверхности исчезнет, вырубят все леса, на что…
Д.С. О-о, красивая и стандартная позиция оппонентов. Но леса нам не только этим ценны…
А.Г. Это я знаю, да. Но всё же - состав атмосферы не изменится?
В.В. Кардинальным образом он не изменится.
Д.С. Вернадский писал: жизнь на планете «могла появиться, как только температура, давление, химическая обстановка стали отвечать необходимым для жизни изучаемых нами организмов условиям».
Это означает, что в самом начале геологического существования Земли сначала создалась эта оранжерея, то есть создался слой почвы, который можно было назвать плодородным, потому что он был насыщен утилизированным азотом и многими другими необходимыми добавками. Была кислородная атмосфера, был оторвавшийся слой озона - крыша этой оранжереи. И кто-то дунул, или что-то там произошло, и жизнь как пожар…
Вернадский прекрасно доказал, что не могло быть зарождения жизни в геологические времена существования Земли…
В.В. Дмитрий, это немножко уже по моей части. всё-таки Вернадский величайший учёный, но он творил…
А.Г. Платон мне друг, но истина дороже.
Д.С. Вернадский - это Вернадский.
В.В. Совершенно верно. Никто не подвергает…
А.Г. Какие у вас возражения, интересно?
В.В. Возражений практически нет. Возражения только к термину «думал…» …
Д.С. Ну не надо, это же не о воде.
В.В. Только к этому слову…
А.Г. То есть вы хотите сказать, что в начале эволюционного процесса на Земле сразу появились организмы, которые были, по сути дела, адекватны сегодняшним по потреблению кислорода.
Д.С. Да, совершенно верно, могу ещё процитировать Вернадского: «На протяжении всех геологических веков на Земле существовала жизнь, одинаковым образом отражавшаяся на химических процессах в земной коре». Каково?
В.В. Замечательно, всё совершенно правильно, только это надо уточнить сейчас уже на совершенно конкретных новых материалах, которые получены не только вами. Тут следует сказать, что часто многие оппоненты говорят: «А, это единичные работы, никто другой такого больше не показал». На самом деле, по поводу того, что вода может диссоциировать с образованием водорода и кислорода, в последние годы появились работы и абсолютно независимые. Например, есть такой «Джорнел оф кемикл коммьюникейшнс», в котором японцы в 98-м, потом в 99 году представили работы чисто технологические, где они показали, что в присутствии простейших катализаторов… Я свою точку зрения могу высказать?
Д.С. Это ты про работы группы профессора Икеды? И без ссылок на нас. А мы это же, практически, опубликовали в 93 году…
В.В. Печатайтесь на японском - и будут ссылки на вас. Итак, они показали, что в присутствии простейших катализаторов, окислов железа, марганца, меди, просто перемешивание воды приводит к интенсивному освобождению водорода. Их-то там интересовал водород по совершенно понятным причинам, а не кислород. К такому интенсивному освобождению, что в принципе эту методику можно использовать для получения водорода. Понятное дело, что если из воды получается водород, то, извините, кислород тоже куда-то должен деваться.
Д.С. У них пока КПД получился как у паровоза примерно. Но и то… Ну, у нас тоже получалось нечто вроде.
В.В. Есть и другие работы, которые тоже говорят о появлении кислорода в результате абиогенных процессов. Например, движения материков. И отсюда чрезвычайно важное следствие. Следствие, просто кардинально меняющее все наши представления о ходе биологической эволюции. Если кислород был в начале, до того как появились оформленные организмы, они всё-таки появились не мгновенно, я не большой сторонник идеи креационизма о том, что сразу хлоп - и всё было уже сформировано так, как мы сейчас наблюдаем. Так вот, если в начале был кислород, то, соответственно, весь процесс, не эволюции, а назовём её развитие системы организмов на земле, фактически развитие биосферы, он, конечно, шёл совершенно не по тем путям, которые сейчас пытаются описать.
Что касается анаэробов. Анаэробы есть и сейчас, когда, слава тебе, господи, хватает кислорода в атмосфере. Потом, что такое анаэроб - это, как правило, микроорганизм, который погибает при уже чрезвычайно низких концентрациях кислорода в среде. И основную свою энергию получает за счёт окислительно-восстановительных процессов, связанных не с молекулярным кислородом. Но у этого самого анаэроба есть всегда ферменты, которые имеют дело с теми активными формами кислорода, которые всегда получаются из воды, при диссоциации воды. Когда я познакомился с работами об абиогенной продукции кислорода, естественно, заинтересовало меня то, что сейчас в эволюционной теории очень много говорят об этих чёрных курильщиках, белых курильщиках на дне океанов, где существуют свои собственные чрезвычайно богатые биосферы. Причём в этих биосферах живут не только и не столько даже микроорганизмы, а живут большие организмы, до 50 килограммов. И у этих больших животных есть кровь. А это вообще на дне океанов, ещё при температурах в районе сотни и несколько больше градусов. И зоологи это изучают, а кровь-то должна переносить кислород. Откуда там берётся такое количество кислорода для того, чтобы эти животные могли фактически быть аэробами в этой глубине?
Вот ещё один из чрезвычайно важных моментов, важных факторов. Когда мы говорим о биологическом фотосинтезе как источнике кислорода, то опять же мы выхватываем один только этап из всего жизненного цикла растения. Растение - сначала семечко, оно не производит кислорода. Оно потребляет кислород. Между прочим, растение это может развиваться в течение достаточно длительного времени без света. И вообще без хлорофилла.
Д.С. Вообще, когда растение взрослое, то по потреблению-производству кислорода по сути баланс нулевой…
В.В. Этиолированное растение не имеет хлорофилла, тем не менее, оно растёт, это растение.
И потом растение погибает. Оно погибает, но оно должно превратиться соответственно в гумус, что это за процесс? Это процесс окисления, естественно, без кислорода тления, гниения не происходит. И если свести весь баланс, то, по большому счёту, окажется, что фотосинтез - для растительных организмов - это отдача того, что они вберут на других этапах жизненного цикла.
А.Г. Ну всё, приговор экваториальным лесам уже раздался.
В.В. Нет, ни в коем случае, ни в коем случае. Потому что, помимо всего прочего, есть ещё углекислый газ. Вообще говоря, ведь мы имеем дело с биосферой, как с громадным количеством взаимосвязанных циклов. И если мы из биосферы извлекаем какой-то существенный массивный кусок, то эти все циклы, которые должны быть сопряжены друг с другом, начинают идти вразнос. И когда они начинают идти вразнос, эти циклы, это и приводит к катастрофам. Вот у вас тут были Малинецкий, Курдюмов, они о подобных вещах говорили. Другое дело, что со временем, когда-то, рано или поздно, через миллионы, может, лет снова всё устаканится. Но мы-то живём сейчас. Нам бы не хотелось сейчас попадать в катастрофы.
А.Г. Поскольку мы живём сейчас, у меня вот какой вопрос: если всё-таки увеличение средней температуры планеты достигнет таких значений, что полярные шапки растают, это каким-то образом скажется на содержании кислорода в атмосфере?
Д.С. Может быть. Но ведь пока нет никаких добротных свидетельств тому, что потепление-то есть. Вот другой вопрос, Александр. Если есть такой процесс диссоциации воды, то есть кислород вырабатывается с избытком, а потом сгорает наверху в термосфере, это означает, что на Земле есть ещё дополнительный - к ныне изучаемому - источник озона. Тогда оказывается (и есть такие оценки), что вся идея опасности появления озонных дыр из-за нашей деятельности, из-за этих пшикалок с фреонами, - она просто превращается в детский страх…
В.В. Я хотел бы вернуться к вопросу о том, что, возможно, поддерживает этот самый 21 процент кислорода. Мы говорили большую часть нашего времени о том, как вода производит кислород. А сейчас я хотел бы сказать о том, что вода на самом деле и потребляет кислород. То есть вода - это такая потрясающая совершенно по своей уникальности субстанция, которая является и источником кислорода, и потребителем кислорода. Что такое потребляет кислород? Это значит, что вода окисляется.
А.Г. То есть горит.
В.В. То есть горит, совершенно верно. И здесь на этой картинке представлен пример очень свежей американской работы, сделано крупнейшее открытие в области иммунологии. Казалось бы, какая, так сказать, связь между тем, о чём мы говорили сейчас и иммунологией? Такая красивая синяя красно-жёлтая структура на рисунке - это антитело. Антитела, как известно, в иммунной системе вырабатываются соответствующими клетками. И функция их, как всем хорошо известно, связывать антигены, то есть чужеродные частицы, а дальше сложный цикл включается, сложный процесс устранения этих чужеродных частиц. Открытие заключалось в том, что антитела, помимо всего прочего, являются катализаторами. И катализ они осуществляют совершенно удивительный. Они окисляют кислородом воду. В этот процесс вступает не просто молекулярный кислород, а вот там, на рисунке, кислород со звёздочкой указан, так называемый синглетный кислород. Этот синглетный кислород, в частности, получается обязательно, если есть кислород в среде, и идут те радикальные реакции в воде, когда происходит рекомбинация, когда идёт развал перекиси водорода, то кислород из этого развала получается в синглетной форме, это возбуждённый кислород, то есть уже химически активированный. Так вот эти самые антитела используют активированный химический кислород, а его, судя по всему, получается достаточно, но он очень коротко живущий из-за своей высокой химической активности. Поэтому его мгновенные концентрации чрезвычайно малы. А поток его большой. И этот кислород окисляет воду. И там нарисована такая замечательная картинка, так сказать, сгорания воды. Кислород плюс две молекулы воды - получается две молекулы перекиси водорода.
Антитела делают перекись очень интенсивно. Там нет проблем с измерением того, сколько получится перекиси. Перекиси получается много. Но известно, что катализатор может только ускорять ту реакцию, которая, вообще-то говоря, протекает и сама по себе. Здесь реакция протекает очень быстро. И возникает вопрос, а в каких условиях, когда и как протекает реакция окисления воды кислородом без этих самых антител? И выясняется, что эта реакция протекает на самом деле постоянно.
Д.С. Напомню всё же, что всё живое защищено от перекиси водорода очень сильно, т.е. что перекись водорода - яд…
В.В. Это как раз моя проблема, я всё-таки специалист в области, что такое яды и что такое не яды.
Д.С. Но всё же всё живое защищено от перекиси водорода.
В.В. Дмитрий, всё яд и всё лекарство. Да, как известно, всё зависит от дозы. Правильно? Естественно, не надо 35-процентной перекисью водорода голову мыть, чтобы стать блондинкой.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33