海が誕生した時代の地球には多量の二酸化炭素CO2の大気があった。太陽の活動が現在とあまり変わりがないと仮定すると太陽風の速度は 350～700km/s です。太陽から放出される水素イオンの量は毎秒109kg/秒である。　太陽から約 1.5×108km 離れた地球の公転軌道の地点 を半径とする球体の表面積は2.83 x1023m2です。 地球の断面はS地球= 1.28 x1014m2です。 その比率は(1: (2.2 x109) ですので、 地球に到達する太陽風のH+の量は毎秒0.45kgで、1日には39.3tです。原始地球の大気は太陽風によって還元性気体でした。　 　

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第7章　地球上のすべての生物の膜を構成した分子の合成

7.1 太陽風の高速H+と原始地球のCO2分子の衝突による化学反応


図.13　原始大気のCO2と太陽風によって細胞膜を形成した分子の合成

　図.13 に原始地球の大気中のCO2と太陽風のH+Lとの衝突によって有機分子が生成された様子を示します。　他方、生命の起源に関するユーリ・ミラーは原始地球の大気組成としてメタン、水素、アンモニアを用いて生命発生の最初の過程の実験をおこないました。 その後の研究では、最初の生命が誕生した時の大気はCO2や NOxなどの酸化性気体が主成分でると考えられるようになりましたが、上空では太陽風のH+と原始地球の大気のCO2の衝突により生成されます。

7.2 原始地球の水面で組織された炭化水素分子の膜

　原始の大気のCO2に高速のH+が衝突して水と炭化水素が生成されます。炭素の数が少ない炭化水素の分子は地表で蒸発して上空に留まりますが、地表の温度より融点が低く沸点 が高い炭素原子数が多い炭化水素の分子は液体として地表に存在します。炭素原子が2個水素原子と結合して連結する炭化水素は水素原子によって直線上の分子が生成されます。　表1に示すようにヘキサデカンおよびオクタデカンは原始の地球環境で液体の状態で存在し、疎水性で水に溶けず、比重が1より小さいので水面に広がっていました。 炭素原子が16か18個の直鎖状の炭化水素の分子が疎水結合により水面に浮遊していました。生物の細胞膜を構成する主成分は 炭素原子が16か18個の直鎖状の炭化水素です。

　　　　表2 炭素原子が14, 16, 18, 20個の直鎖状の炭化水素分子の物理特性
　分子式 　　融点 [℃] 　　　沸点 [℃]　 　　比重 [20℃]
　テトラデカン 　C14H30 　　　4 to 6 　　　253~257 　　0.76
　ヘキサデカン 　C16H34 　　　18 　　　287 　0.773～0.776　
　オクタデカン 　C18H38　 　　　28～30　 　　　317 　　0.777
　エイコサン 　 　C20H42 　　　36～38 　 　　　343.1 　　0.7886








7.3 水中のH2O分子のラセン型配置の組織的な熱運動

　液体の水の分子は水素結合によって立体的に連結されており、最も収縮した分子の立体配置がα-水晶型のラセン構造です。 ラセン構造において、電気軸を回転軸にして四面体を交互に回転するとX-Y面に投影された四面体は図14に示すように台形となります。


　　　図.14　水中のH2O分子のラセン型配置の組織的な熱運動


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