7.2.24. При вертикальном конвективном движении перенасыщенных водяных паров происходит адиабатическое охлаждение при их подъеме, приводящее к конденсации влаги. Выделение при этом скрытой теплоты испарения нагревает поднимающийся в конвективной ячейке поток и уменьшает его плотность. Поэтому восходящий поток увеличивает скорость своего движения, усиливая конвекцию. В перенасыщенной парами воды атмосфере того времени это вызывало грозы, смерчи и тайфуны огромной силы, видимо, такие же сильные, какие обнаружены в атмосфере Юпитера. При этом возникало огромное количество разрядов молний. Если в современных тропических грозах при высоте грозовых облаков до 14 км, что только на 4-5 км больше, чем в средних широтах, разряды молний в одном грозовом облаке в среднем идут через секунду (в наших грозах - через минуту), то трудно представить, что было в облаках высотой порядка 150 км и при громадном по сравнению с нынешним потоком тепла, уходящим тогда с Земли и в конечном счете создававшим восходящие потоки и заряды в облаках при замерзании капелек воды. При этом капли сначала замерзают снаружи. Когда замерзает, расширяясь, и их ядро, наружные слои, в которые ушли ионы Н⁺ более подвижные, чем ОН^- ионы, т.е. наружные слои льда с положительными зарядами, растрескиваются, сбрасываются и как менее обтекаемые уносятся восходящим потоком в вершину облака, где и накапливается от этого положительный заряд.

   7.2.25. Разряды молний при сборе зарядов в канал молнии из "столбов" (см. п. 6.26.18-19) создавали лавины электронов в пробоях и коронных разрядах и ионизацию компонентов атмосферы. Ионизированные же атомы и молекулы, как известно, представляют собой активные свободные радикалы или соединения с ненасыщенными химическими связями или с неспаренными электронами, способные вступать при любой температуре в реакции с любыми случайно встречаемыми молекулами и атомами и образовывать при этом такие соединения с избытком энергии, которые не могут возникать под влиянием только химического сродства и температуры. Возникающие при этом соединения сохраняют недостаток или избыток электрона (по принципу неуничтожаемости электронов в цепных реакциях) и также вступают в невероятные реакции, образуя длинные и в том числе разветвляющиеся цепи, пока ветвь цепи не оборвется при встрече с молекулой, имеющей такой же по величине, но противоположный по знаку заряд. При этом продукты таких реакций могут иметь большой запас химической энергии, который затем расходуется на преодоление барьеров в обычных (не цепных) реакциях.

   7.2.26. Это было экспериментально показано в известных опытах С. Миллера (1952 г.) и его последователей, изучавших абиогенный синтез, который шел под воздействием тлеющего разряда в колбе, заполненной смесью Н₂, NH₃, CH₄ и H₂O, приближенно соответствующей первичной атмосфере и продуктам дегазации Земли, выходящим из некоторых вулканов сейчас. За неделю вода в присоединенной колбе, имитирующей "океан", стала темно-красной. В ней оказалось множество различных биомолекул, и в том числе аминокислоты и нуклеотиды, из которых состоят белки и ДНК. Это дало основание считать, что существует "химическое предопределение", ведущее к абиогенному (не биологическому) синтезу органических веществ и в конечном счете - к синтезу живого вещества.

   7.2.27. В облаках продукты абиогенного синтеза сорбировались и растворялись в каплях воды. В каждой капле, находившейся разное время на разной высоте, на разных удалениях от разрядов, при разных давлениях, температурах и составах окружающих ее атмосферных газов, растворялись, реагировали и синтезировались из растворявшихся веществ абиогенного синтеза всевозможные варианты веществ. В каждой, даже мельчайшей, капле шел, по существу, свой вариант эксперимента по синтезу живого вещества.

   7.2.28. Кроме вариации состава и последовательности поглощаемых веществ, на поверхности капель возникали электрические заряды разных знаков и величин, которые создавали у поверхностно-активных полярных молекул, выходящих на поверхность капли, состояние ионизации, т.е. наличие ненасыщенных химических связей. Это вело к гетерогенным цепным реакциям и в том числе со случайно аккомодируемыми (временно - на несколько десятков колебаний молекул - прилипавшими к поверхности) молекулами, и каждая такая реакция тоже была очередным опытом по созданию жизни.

   7.2.29. Кроме вариации химических факторов, были вариации и физических условий при синтезе "живой" группы молекул. Капли периодически поднимались конвективными потоками к башенным вершинам грозовых облаков, где в каплях образовывались кристаллы льда, между которыми сгущались вещества, растворенные в капле. При попадании же в нижние слои облачного покрова температура капель повышалась, они могли частично испаряться, и это тоже изменяло концентрацию раствора, Рост концентрации, как и изменения температуры капель при их подъемах и опусканиях, сдвигал химические равновесия, и это также было вариантами опытов по синтезу жизни. На капли, выносимые в вершины облаков, действовал ультрафиолет, излучаемый Солнцем, разрывающий химические связи, что дополнительно создавало новые варианты синтеза.

   7.2.30. Капли расплава, выбрасываемые магмой с поверхности ядра (см. п. 6.4.28), в огромных количествах поднимались в восходящих потоках, в гигантских смерчах и в "глазах" ураганов, образовывавших тогда сплошную мозаику, к подошве облачного слоя, где вода, приобретшая при критической температуре особо активные физико-химические свойства, частично растворяла их и создавала металлоорганические соединения, способные стать ферментами. При охлаждении капель из раствора минералов образовывались мельчайшие кристаллики. При этом каждая капля получала свой набор металлических или минеральных катализаторов, также работавших на синтез жизни.

   7.2.31. Как известно из теории дождя, капли воды, конденсирующиеся из паров в облаках на ядрах конденсации, которыми были пылинки по п. 7.2.30, сначала имеют диаметр менее 0,01 мкм. Они растут за счет оседания на них молекул пара воды и могут сливаться в современной атмосфере только тогда, когда капли вырастают до диаметра 18 мкм (до этого слиянию препятствуют одинаковые электрические заряды). Рост капель до начала их слияния сейчас идет от нескольких минут до нескольких суток в зависимости от относительной влажности и температуры. Тогда влажность воздуха была стопроцентной, так как это был перенасыщенный пар, и поэтому это время было наверняка не больше минуты. Зависят скорость и время роста и от концентрации ядер конденсации, которыми были частицы-пылинки. Чем больше их, тем медленнее рост, причем при этом крупные капли растут за счет испарения мелких. За неимением данных о росте капель в облаках того времени будем считать, заведомо занижая результат оценки на несколько порядков, что и тогда капли сливались, как и сейчас, достигнув диаметра 18 мкм. Будем также считать, что при каждом таком слиянии капель с различными составами и концентрациями растворов, отражающих свою индивидуальную историю зарождения, поглощения абиогенных и других газов, свою температурную биографию и свой набор реакций, уже произошедших внутри сливающихся капель и на их поверхности, также, по существу, ставился свой вариант опыта по синтезу жизни.

   7.2.32. Для образования капли диаметром 1,8 мм из капель диаметром 18 мкм, т. е. в 100 раз меньших, требуется миллион слияний капель. Такая капля еще не способна падать быстрее скорости подъема воздуха даже в современном грозовом облаке, и ее можно принять для нижней оценки количества вариантов опытов по синтезу жизни при слиянии капель.

   7.2.33. В грозовом (современном) облаке капля замерзает и растет при подъеме восходящим потоком на вершину облака до диаметра 5-5,8 мм за счет слияния с переохлажденными до -40 °С более мелкими каплями и намерзания их на образующуюся градину. Когда градина в нисходящем потоке падает до уровня, на котором лед начинает таять, то при этом сносимая с поверхности обтекающим воздухом вода разбрызгивается на очень мелкие капли. После полного расплавления градины капля продолжает распыляться, так как, попав в более плотные слои атмосферы, под действием аэродинамического давления на переднюю часть капли, преодолевающего поверхностное натяжение, она, если еще достаточно большая, приобретает форму наперстка с отверстием снизу, на краю которого образуется жидкий тороид. Он рвется, разветвляется, и из него формируются цепочки мелких капель. Мелкие капли опять сливаются и растут, пока опять не начнут падать и разбрызгиваться или испаряться, отдавая пары более крупным соседям.

   7.2.34. Оценка показывает, что при времени образования выпадающих крупных капель воды в облаке 11 дней (как сейчас, а тогда это было гораздо быстрее) только на фазе слияния восемнадцатимикронных капель в одну большую каплю диаметром 1,8 мм при толщине облачного слоя 142 км и только за 1 млн лет в облаках должно было произойти гораздо больше 10³⁷ вариантов опытов по получению жизни только за счет таких слияний (оценка проведена при минимально возможных величинах всех факторов). Если учесть, что тогда грозы шли непрерывно и повсеместно, то количество слияний увеличивается на 10 порядков, а если учесть и таяние градин с разбрызгиванием и многократность циклов слияний мелких капель с последующим дроблением, то количество таких "опытов" следует увеличить минимум до 10⁵⁸. И в одном их этих "опытов" в одной из капель могла возникнуть такая сложная молекула, или, точнее, группа взаимно связанных молекул, которая оказалась способной воспроизводить себя при использовании широко распространенных продуктов абиогенного синтеза, поступающих в капли из окружающего их парогаза. Таким-то образом на Земле могла самозародиться жизнь.

   7.2.35. Возможно, однако, что эта комбинация появилась при удачной посадке на поверхность малой (до 18 мкм) капли недостающих до "оживления" каких-то молекул или радикалов. Тогда, учитывая количество посадок на поверхность капли молекул из газовой фазы при среднем давлении в облаке одна атмосфера (реально это происходило при давлениях от 0,1 до 220 атмосфер), количество "опытов" следует увеличить во столько раз, сколько молекул оседало на поверхность одной капли. Это определяется по формуле Тэйта для длины свободного пробега, что позволяет вычислить количество соударений молекул газа с поверхностью капли с их аккомодацией. Тогда при диаметре капли до 18 мкм и содержании в атмосфере продуктов абиогенного синтеза, равном 1% от числа молекул в газовой фазе, число "опытов" увеличивается в 1022 раз, т.е. до 10⁷². Если же оценки проводить не при минимально возможных значениях всех параметров, влияющих на уровень оценки, а по средним их значениям, то число "опытов" возрастает на 34 порядка и доходит до 10¹⁰⁶.

   7.2.36. Появление способности к самовоспроизведению в одной первой живой капле привело, учитывая процессы слияния и разбрызгивания капель, к быстрому размножению живых капель и к "заражению" жизнью всех капель сначала в одной конвективной ячейке облачного слоя, потом в соседних ячейках, а через какое-то время и во всем облачном слое Земли. В нашей гипотезе не нужно самообразования сложного механизма с использованием ДНК и т.п. элементов клетки (образовавшихся гораздо позже, как и прочих, необходимых для размножения элементов современной клетки), малой вероятностью самосборки которых по теории сочетаний козыряют сторонники гипотез панспермии, доказывая невозможность самозарождения. Размножение шло за счет естественных для облаков процессов разбрызгивания, неизбежно многократно происходящих для каждой капли.

   7.2.37. Деление разбрызгиванием на капли диаметром порядка 1 мкм давало огромный коэффициент размножения порядка миллиардов потомков у одной капли диаметром несколько миллиметров. Поэтому все капли в облачном слое Земли могли стать живыми за время порядка года.

   7.2.38. В этой гипотезе не нужно также самозарождения механизма питания и органов его поглощения, а также перемещение для поиска его. Питание шло принудительно при непрерывной генерации коронными разрядами продуктов абиогенного синтеза в облачном слое. Питание не нужно было искать, так как живые капли непрерывно перемещались в естественных для грозовых облаков процессах падения и подъема в нисходящих и восходящих потоках. Питание не могло быстро исчерпаться, как это неизбежно происходило бы при зарождении жизни "в мелких теплых лужах". Оно в изобилии создавалось в окружающей среде.

   7.2.39. В гипотезе не нужно образование оболочки, которая ограждала бы живой комочек от растворения в окружающей среде, без которой невозможно сохранение живого в гипотезах образования жизни в прибойной зоне океана или на дне его в "черных курильщиках" рифтов. Конечно, потом, естественно, оболочка в каплях появилась при выходе поверхностноактивных веществ и жиров (липидов) на поверхность капли. Но вначале она была не только не нужна, но даже, пожалуй, вредна, замедляя обмен с окружающей средой.

   7.2.40. Частые принудительные деления капель обеспечивали время "жизни" от "заражения жизнью" капли до ее разбрызгивания не более десятков минут. Повреждающие живые молекулы факторы, конечно, были, но за столь короткое время жизненного цикла они не успевали поразить весь объем капли. И если хотя бы несколько из миллиарда образовавшихся капель-потомков получались неповрежденными, то это обеспечивало дальнейшую переработку продуктов абиогенного синтеза в работоспособную жизнь и ее расширенное воспроизводство. Поэтому для первых вариантов жизни, развивавшихся в облаках, не был нужен механизм саморемонта (см. п. 6.8.20) и поддержания внутреннего и внешнего гомеостаза (постоянство условий существования), которые появились потом в более сложное для существования жизни время.

   7.2.41. Экологическая ниша для жизни, образовавшейся в облаках, была по сравнению с современным объемом ее огромна. Больше она была потом только в первичном океане, имевшем глубину до 3200 км (см. п. 7.2.45). После заполнения ее жизнью жизнь начала быстро эволюционировать, подстегиваемая жестким естественным отбором, в сторону наилучшей адаптации к существовавшим, а также к быстро и медленно изменявшимся условиям. Быстро должны были появиться и конкуренты, и варианты в виде "капель-хищников", "капель-паразитов" и "капель-падальщиков". Через какое-то время в верхних слоях облаков могли возникнуть фотосинтезирующие капли, давшие начало растительному миру.

   7.2.42. При опускании живых капель в нижние слои облачного слоя атмосферы, где температура доходила до критической температуры кипения воды (374 °С для чистой воды и выше для растворов), живые капли в основном погибали (хотя и сейчас есть микроорганизмы, живущие при 300 °С). И уж наверняка они погибали, когда нисходящие потоки паров и воздуха заносили их еще ниже и при 700-1000 °С их органика коксовалась, превращаясь в частицы углерода, сохранявшиеся в восстановительной атмосфере до 3000 °С. Попадая в расплав на поверхности жидкого еще ядра, эти частицы превращались в слои кокса и карбидов металлов и уносились в глубину пока тонкой мантии. Этот процесс постепенно сокращал количество СО и СО₂ и их парциальное давление в атмосфере. И через какое-то время вместе с утерей водорода и уходом кислорода в ядро это снизило температуру нижнего слоя атмосферы до уровня, при котором лава стала застывать. Но дегазация недр от этого не остановилась. Конвективные ячейки по мере понижения температуры и повышения вязкости увеличивались по диаметру и глубине, на их поверхности шло окисление металлов парами воды, которые при температуре порядка 1500 °К являются сильным окислителем для многих металлов. Окислы металлов, как более легкие и тугоплавкие, чем неокисленные металлы, сначала плавали как льдины на поверхности ячеек, а затем при дальнейшем уменьшении температуры и росте вязкости расплава затаскивались на краях конвективных ячеек в глубину тогдашней мантии, где передавали кислород другим химически активным элементам.

   7.2.43. Для создания первой группы относительно простых живых молекул потребовалось, таким образом, не менее 10⁷² (а скорее 10¹⁰⁶) опытов, которые могли произойти за миллион лет. Сколько потребовалось миллионов лет, пока неясно. Может быть, несколько, а может быть, сто. Ясно только, что существовало "временное окно" для возникновения жизни, которое "открылось" во время появления водяных облаков и "закрылось", когда содержание водорода в атмосфере, а значит, и его производных типа углеводородов, метана, аммиака и более сложных соединений, необходимых для абиогенного синтеза, уменьшилось в атмосфере до уровня, при котором вероятность синтеза жизни в живой капле сократилась почти до нуля. Существование этого окна следует из того, что жизнь на Венере не появилась. Это однозначно вытекает из факта сохранения в атмосфере Венеры большого количества углекислого газа (почти равного по массе тому, которое находится в связанном жизнью виде в земной коре), которого не было бы, если бы жизнь на ней появилась, так как тогда бы жизнь перевела на Венере, как и на Земле, углекислоту из атмосферы в осадочные породы. "Временное окно" для Венеры должно было быть несколько меньше, чем у Земли, так как Венера на 18% ближе к Солнцу и обдувалась поэтому на 33% более интенсивно солнечным ветром. И ее тяготение на 13% меньше, чем у Земли, что тоже несколько ускорило утерю водорода из ее атмосферы и сократило "окно". Но так как разница невелика, то зарождение жизни на Земле и незарождение ее на Венере могло случиться только в том случае, если "временное окно" Земли обеспечило вероятность появления жизни на ней порядка 0,5-0,9, а "временное окно" Венеры предоставило для зарождения жизни на ней меньшую вероятность - порядка 0,1-0,01 за счет меньшего примерно на порядок числа "опытов, произошедших в облаках", за уменьшенное в несколько раз время "окна". На такое соотношение вероятностей указывает и наличие у всего живого на Земле двух аномалий: ДНК и РНК у всего живого составлены только из оптически правовращающих нуклеотидов, а появившиеся раньше энзимы - только из левовращающих. Это означает, что жизнь возникла на Земле только один раз и лишь один раз у нее образовались ДНК и РНК. Если бы вероятность ее появления была высока, то она возникала бы несколько (или много) раз, и изомерные формы, создающие правое и левое вращение плоскости поляризации в растворах этих веществ, вследствие совершенно одинаковой с точки зрения химии вероятности их появления встречались бы в одинаковых количествах как в ДНК, так и в ферментах живущих сейчас потомков.

   7.2.44. Когда через экзосферу Земли водород и гелий первичной атмосферы в основном ушли (сейчас весь водород из современной атмосферы, если бы не было его выделения от дегазации Земли и диссоциации воды, ушел бы за 1800 лет, а гелий - за 24 млн лет), то водород стал уходить с Земли, не только рождаясь при ее дегазации, но и выделяясь из паров воды, разлагаемых в ионосфере ультрафиолетовым излучением Солнца. При этом водород поднимался в самый верхний слой ионосферы (и сейчас атмосфера на высоте 900-1800 км состоит в основном из гелия, а выше 1800 км - из водорода) - в экзосферу и уносился солнечным ветром, а выделявшийся при распаде воды кислород уходил на окисление металлов в мантии и на поверхности ядра. Столь быстрая утеря воды Землей позволяет понять также, что, не будь постоянной компенсации утери Землей водорода за счет продолжающегося до сих пор выноса его из ядра конвективным движением мантии, воды и жизни на Земле сейчас не было бы. Поэтому уже почти нет воды на Венере (ее там в атмосфере 0,1-0,4%), где из-за меньшего запаса водорода в ядре (которое в начале дегазации было лишь несколько меньше по размеру и объему, чем у Земли), дегазация его, очевидно, уже давно почти прекратилась. Поэтому же запас воды на Марсе тоже давно перестал пополняться, и если она и сохранилась на нем, то только за счет замерзания и заноса льда песком и пылью, что резко замедлило испарение и утерю воды. Поэтому кроме других факторов, определяющих вероятность зарождения жизни в формуле Дрейка, должна быть и вероятность образования в ядре планеты запаса растворенного водорода, достаточного для дегазации его в течение длительного срока, необходимого для появления не только жизни, но и цивилизации.