Когда земля остыла – Почему ядро Земли раскалено и не остывает? Что изменится когда остынет и когда это будет?

Содержание

История Земли за полчаса — Naked Science

Рождение Земли

 

Начнем с самого начала: 5 млрд лет назад. Но где же прекрасная голубая планета? Нашему взору предстает лишь только что родившееся Солнце, окруженное протопланетарной пылью. Промотав ленту времени немного вперед, мы заметим миллиарды кружащихся вокруг Солнца камней, которые путем аккреции стягивает вместе. Пройдут миллионы лет – и эти камни станут, по меньшей мере, сотней планет, вращающихся вокруг Солнца. 

 

4 млрд 540 млн лет назад – Земля появляется на свет. Удивительно, но на заре времен «жизнь» на нашей планете больше похожа на ее конец – тот, каким видит его религия. Твердой «суши» почти нет. Вместо нее – огненное море расплавленной породы. Вместо воздуха – углекислый газ, азот, сера и водяной пар. 

В свое время религиозные схоласты рассчитали, что возраст Земли – не менее 6 тыс. лет. Только к началу XIX века геологи начали догадываться, что наша планета – настоящая «старушка». В этом им помогла Южная Африка – в одном из ее районов сохранились останки древнейшей континентальной плиты. Ученые поняли – породы в этой местности очень древние. 

 

Вооружившись данными о скорости остывания материалов, идеей о том, что Земля изначально была расплавленным шаром, и многими годами, потраченными на расчеты, британский физик и механик лорд Кельвин в XIX веке сделал вывод о том, что Земле, скорее всего, от 20 до 40 млн лет. 

 

Это был большой прогресс. Но для геологов-практиков даже эта цифра показалась слишком маленькой. Неизвестно, как долго бы наука пребывала в сомнениях, если бы к молодому ученому Эрнесту Резерфорду не пришло понимание того, что внутри нашей планеты находятся радиоактивные элементы. Все они создают большое количество тепла. Это в корне подрывало расчеты Кельвина, ведь выяснилось, что Земля не остывала постепенно – наоборот, в ней сокрыты постоянные источники тепла. Но главное – распад радиоактивных элементов позволил рассчитать точный возраст Земли.

 

Рождение Луны

 

Прошло несколько миллионов лет (младенческий возраст по меркам планеты) после рождения Земли, а ее уже ждали совсем «не детские» испытания. Молодая планета под названием Тейя размером с Марс несется прямо на нас. Считается, что Тейя хоть и столкнулась с Землей, но, по счастью, прошла по касательной. Тем не менее, этого хватило, чтобы обе планеты стали напоминать жидкие шары: по Земле прокатывались настоящие волны породы, а в космос выбросило триллионы тонн обломков. В этой космической катастрофе Земля уцелела. И не только уцелела, но и обрела «украшение»: очень быстро сила тяжести нашей планеты превратила обломки, оставшиеся от катастрофы, в кольцо. 

 

Из этого кольца постепенно формируется шар – Луна. Она гораздо ближе, чем та Луна, которую знаем мы. Сейчас она находится примерно в 400 тыс. км от нас, тогда же она была всего в 22 тыс. км. Можно только представить какой вид открывался с Земли по ночам! Увы, этими красотами не суждено было насладиться никому.

 

©NASA

 

Метеориты атакуют

 

У Земли воистину было «трудное» детство. 3 млрд 900 млн лет назад ее бомбардируют обломки, оставшиеся от формирования Солнечной системы. Именно они, по мнению многих ученых, и принесут на планету воду. В каждом из них заключено крошечное количество воды, но они атакуют нашу планету более 20 млн лет. Поэтому Земля постепенно покрывается океанами. Когда в следующий раз вы будете утолять жажду прохладной живительной минералкой – вспомните, что каждой капле воды, каждой луже на Земле – миллиарды лет. 

 

Ядро планеты остается расплавленным, а поверхность остыла до 70-80° C. Из-за очень быстрого вращения Земли (Солнце садится спустя всего 3 часа после рассвета!), на ней дуют страшные ветры. Их скорость превышает скорость самого разрушительного современного урагана. Гигантское притяжение близко расположенной Луны поднимает огромные волны, которые прокатываются по планете. Но со временем спутник отдаляется, волны успокаиваются, и Земля начинает вращаться медленнее.

 

Бактерии

 

3 млрд 800 млн лет назад – Земля полностью покрыта водой. Но если приглядеться – можно увидеть крошечные острова – это расплавленная горная порода, вулканами прорывающаяся через океан. Со временем такая лава остынет, образуя вулканические острова. Позже они соединятся, сформировав первые континенты. Впрочем, атмосфера по-прежнему токсична, стоит невыносимая жара – вряд ли нам понравилось бы проводить здесь отпуск. 

 

Метеориты бомбят Землю с момента ее появления на свет, но 3 млрд 800 млн лет назад наступила еще более ожесточенная стадия. Видимо, что-то повредило орбиты этих метеоритов – они градом посыпались на Землю. 

 

И все-таки наша планета страдала не зря – метеориты уже принесли сюда воду, но ученые считают, что в них было и еще кое-что – минералы, простейшие белки и аминокислоты. Сейчас, когда стихли ураганы, а Земля остыла, вероятно, пришло их время. 

 

Одна из популярных гипотез гласит, что жизнь на нашей планете появилась вблизи подводных горячих источников. На глубине, куда почти не проникают солнечные лучи, а температура опускается до отметки чуть выше ноля, подводные трубы извергают нечто похожее на сизый дым. На самом деле это не дым, а горячая жидкость. Морская вода даже на дне океана способна просачиваться еще дальше – через трещины в коре, по пути собирая газы и минералы. Вся эта подогретая смесь и выбрасывается назад в океан. Там ее уже поджидает «бульон» из минералов и химических веществ, оставленных метеоритами. 

 

Из этой биохимии, по мнению многих исследователей, и появилась жизнь. Каким-то образом все эти вещества соединились и образовали одноклеточные бактерии – самые ранние формы жизни на Земле. Есть, впрочем, предположения, что жизнь на нашей планете зарождалась бесчисленное количество раз, пока, наконец, не приобрела привычные для нас формы. Жизнь появилась. И что же? Проходят миллионы лет, но кардинально ничего не меняется – эволюция, похоже, не спешит порождать более сложные организмы. 

 

Строматолиты

 

3 млрд 500 млн лет назад. Если мы посмотрим на мелководную зону океана, то увидим под водой нечто напоминающее камни. На самом деле это цианобактериальные сообщества, представляющие собой конгломераты живых бактерий. Останки этих матов называют строматолитами. Их питание происходит с помощью фотосинтеза, превращающего солнечный свет и воду в глюкозу – простую форму сахара. В ходе этого превращения высвобождается побочный продукт – кислород. Миллионы лет эти невзрачные «камни» творили чудеса, наполняя кислородом океаны и атмосферу. Если бы не они, то на Земле, вероятно, не существовало бы почти ничего живого, включая и нас с вами.

 

©Alamy

 

Родиния

 

1 млрд 500 млн лет назад – сутки длятся не менее 16 часов. И все же, прошло 3 млрд лет с момента появления планеты, а еще нет ни одного сложного организма. 

 

Но земное ядро по-прежнему активно, оно горячее поверхности Солнца. Это тепло раскалывает земную кору, и она разделяется на огромные литосферные плиты. Они двигаются и тянут по всему миру океаны и острова, сталкивая их между собой. Так, 1 млрд 100 млн лет назад появляется суперконтинент – Родиния. Этот гигантский материк широко известен, но по мнению ученых, до него существовал также и самый первый гипотетический континент – Ваальбара, просуществовавший с 3,6 до 2,8 млрд лет назад, и сформировавшийся еще в Архее. Вторым гипотетическим единым материком был континент под названием Ур, образовавшийся 3 млрд лет назад. На нашей планете, возможно, существовало не менее шести суперконтинентов, но мы расскажем лишь о самых известных из них. Кстати, по многим прогнозам, в будущем – через 200-300 млн лет – все материки Земли вновь соединятся для того, чтобы снова образовать единый суперконтинент. Для него даже придумано название – Пангея Ультима («Последняя Пангея»).

 

 

«Земля-снежок»

 

Из-за большой геологической активности родилось огромное количество вулканов. Углекислый газ, который они выбрасывают, смешивается с водой и превращается в кислотный дождь. Горные породы впитывают его в себя, не давая ему накапливаться в атмосфере, сохраняя тепло. Сейчас этих горных пород намного больше, чем раньше: они обнажились из-за столкновения континентов. В то же время из-за естественных климатических флуктуаций и изменений в солнечной радиации Земля охлаждается. Количество парникового газа, попадаемого в атмосферу, не в состоянии удерживать тепло Солнца. 

 

Возможно и то, что образование суперконтинента Родиния привело к блокированию экваториальных вод, несших теплые течения. Полярные регионы оледенели и стали отражать все больше солнечного света, что, в свою очередь, повлекло «расползание» льда на другие участки. Температура на поверхности Земли упала до -40 градусов. Лед сковал океаны на глубину более 1 км. 

 

Наступил, возможно, один из самых длительных и холодных ледниковых периодов в истории Земли. Приверженцы этой теории называют его эпохой «Земли-снежка». Предполагается, что наша планета была полностью покрыта льдом в части криогенийского и эдиакарского периодов неопротерозойской эры, а, возможно, и в другие геологические эпохи. 

 

Теория о существовании этого грандиозного ледниковья была создана для того, чтобы объяснить отложения ледниковых осадков в тропиках в период криогения (850-630 млн лет назад), а также другие странные черты геологии того же периода. Не все ученые, однако, принимают эту гипотезу, говоря о том, что столь грандиозное оледенение едва ли могло быть возможным, если учесть энергетический баланс и климатические модели глобальной циркуляции.

 

Кембрийский взрыв

 

Несмотря ни на что, подо льдом планета остается горячей. Под одеялом льда продолжают жить вулканы. Накопившееся тепло приводит к тому, что со временем они начинают просыпаться один за другим. Но пока горные породы, впитывающие углекислый газ от вулканических извержений, все еще скрыты подо льдом, поэтому ничто не мешает ему накапливаться в атмосфере, удерживая солнечное тепло и постепенно плавя ледник. Таяние льда порождает трещины, изломы и неровности в земной коре, а значит, еще больше вулканов. Серией химических реакций таяние также высвобождает огромное количество кислорода, который был заключен во льду многие миллионы лет. А еще накопившееся тепло приводит к расколу Родинии. Это произошло около 750 млн лет назад. 

 

Продолжительность суток уже равна примерно 22 часам. Концентрация кислорода в атмосфере достигла невиданных до того показателей. В этот момент, примерно 540 млн лет назад, происходит так называемый Кембрийский взрыв: словно ниоткуда в океане появляется великое множество видов сложных живых организмов. 

 

Теория Кембрийского взрыва призвана объяснить внезапное появление окаменелостей животных на нижней границе кембрия и их отсутствие в более древних отложениях. Более поздние исследования, однако, показали, что многие сложные животные, сходные с современными видами, возникли задолго до начала кембрия. Тем не менее, подавляющая часть современных типов впервые появилась, похоже, именно в кембрии. Причем произошло это, видимо, действительно быстро. Увеличение размера живых существ и появление большого их разнообразия в числе прочего связано, вероятно, с повышением уровня кислорода.

 

©Wikimedia Commons

 

Жизнь на суше

 

750 млн лет назад сдвиг литосферных плит произошел снова. Родиния раскололась, образовав Гондвану и Лавразию. Температура – около 30° С, уровень кислорода приближается к современному. Но суша по-прежнему безжизненна, на ней почти ничего нет, кроме отдельных участков с водорослями. 
Солнце продолжает разрушать поверхность Земли смертельно опасной радиацией. Однако примерно в 50 км над Землей, там, где лучи проникают в земную атмосферу, происходит нечто интересное: встречаясь с солнечной радиацией, кислород превращается в другой газ – озон. Постепенно он обволакивает всю планету, поглощая смертельную радиацию. Если бы не он, жизнь на суше просто не существовала бы. Спустя миллионы лет, озоновый слой становится толще, и суша покрывается зелеными комочками, напоминающими мох. Эта крошечная зелень, тем не менее, делает важную работу – она выбрасывает еще больше кислорода, уровень которого резко растет. Привлекательную для жизни сушу мало-помалу начинают обживать земноводные.

 

Болота

 

Суша становится миром тропических болот. Болота Окефеноки (штат Джорджия, США), что в переводе с индейского означает «колышущаяся земля», считаются современным аналогом болот, которые существовали на Земле в ту эпоху. 

 

Профессор Фредерик Рич (Fredrick Rich) из университета южной Джорджии – специалист по доисторическим болотам, как и его коллеги, верит, что это болото очень похоже на те, которые существовали повсюду около 300 млн лет назад – в каменноугольный период или карбон. По его словам, именно в это время впервые за всю историю нашей планеты на ее поверхности развивается обширный растительный покров. Растения достигали 20-30 м в высоту, росли плотными массивами, создавая влажный тропический климат. Здесь летают гигантские насекомые – меганевры (гигантские стрекозоподобные насекомые, жившие в каменноугольном периоде), ползают метровые многоножки. Гигантизм насекомых и животных в ту древнюю эпоху связывают с высокой концентрацией кислорода в атмосфере. 

 

Тропические болота занимали большую часть материковой поверхности Земли в течение десятков миллионов лет. Свидетельства тому можно найти сегодня на всех современных континентах – в месторождениях угля. На суше останки растений превращались в уголь, а на мелководье в течение миллионов лет накапливались останки живых организмов. Они станут другим видом ископаемого топлива – нефтью и газом.

 

Пермское вымирание

 

Примерно 250 млн лет назад. К тому моменту сушу уже населяют предки динозавров – горгонопсы и их добыча – скутозавры. Но участь их, как и 96% морских видов и 70% видов наземных позвоночных, предрешена. Около 252 млн лет назад начинается пермское вымирание – самое массовое вымирание всех времен, одно из пяти массовых вымираний, когда-либо происходивших на нашей планете. 

 

Причины его доподлинно неизвестны до сих пор. Однако наиболее вероятной версией и одной из основных причин считается извержение сибирских траппов, происходившее именно в этот период. До сих пор неизвестно, что именно спровоцировало эти извержения. По всему миру воздух наполнен пеплом, который закрывает солнечный свет. Атмосфера наполняется токсинами и углекислым газом. Время от времени потоки горячей магмы выходят на поверхность. Это продолжается от 500 тыс. до 1 млн лет. Количество базальта, извергнувшегося из недр Земли за это время, хватило бы для того, чтобы похоронить США под почти 6-километровой толщей.

 

©Flickr

 

Пангея

 

Около 250 млн назад – суша вновь почти безжизненна. Прошло 50 млн лет, и материки опять соединяются, образовав единый континент – Пангею. Во время пермского вымирания погибло 70% всех видов наземных позвоночных, а это значит, что есть место для нового вида, который будет править на планете как никто другой – ни до, ни после него – динозавры. Считается, что эти «ужасные ящеры» произошли от небольшого количества рептилий, переживших пермское вымирание. 

 

Пока они крепнут и развиваются, беспокойные плиты вновь разрывают Землю на части: 190 млн лет назад Пангея распадается. А 180 млн лет назад мир обретает привычные для нас формы, образуется Атлантический океан.

 

Конец динозавров

 

65 млн лет назад. Кажется, что правящая династия под названием «динозавры» будет господствовать на планете вечно. Но если на Земле нет силы, способной разрушить эту монополию, она есть в космосе – к нам уже несется огромный астероид. Он летит к побережью полуострова Юкатан. Сегодняшний Мексиканский залив – не что иное, как кратер, образовавшийся от удара этого гиганта. 

 

Это настоящий Апокалипсис для динозавров. Астероид разрушает все на многие тысячи километров, даже сам он мгновенно испаряется. Энергия, высвободившаяся при ударе, равна энергии взрыва миллионов атомных бомб. Осколки астероида и земной коры разлетаются за тысячи километров. Идут метеоритные дожди, от землетрясений земля ходит ходуном, на побережья обрушиваются цунами. Поверхность Земли нагревается, растительность самовоспламеняется. Дым и пепел в течение нескольких месяцев окутывают планету мощной пеленой, не пропуская солнечные лучи. Господство динозавров, длившееся 165 млн лет, подходит к концу. К счастью, это шанс для непритязательных в еде мелких зверьков, похожих на землеройку, – млекопитающих. 

 

©National Geographic

 

Млекопитающие

 

50 млн лет назад. Планету все уверенней заселяют млекопитающие. На самом деле они появились еще во времена динозавров, но массовое их расселение по понятным причинам могло произойти только после исчезновения гигантских плотоядных. 47 млн лет назад – эволюция млекопитающих набирает обороты. 

 

Продолжительность суток, между тем, уже почти равна 24 часам, температура около 24° С, уровень кислорода практически такой же, как сегодня.

 

Наши предки

 

При столкновении Индийской и Азиатской плит образуется огромная горная гряда – Гималаи. Раньше на этом месте бушевал океан. 

 

4 млн лет назад. Вдоль Восточного побережья Африки между плитами, образующими земную кору, появляется огромная расселина. Она тянется почти на 6 тыс. км. По ее краю вырастают горы, которые не дают влаге из Индийского океана течь по земле. Становится жарче и суше – плодородный влажный лес Африки превращается в засушливую саванну. Одна из самых популярных версий гласит, что именно в связи с этим нашим предкам пришлось слезть с деревьев и, выпрямив спину, отправиться на поиски пропитания на двух ногах. Впрочем, есть и другие гипотезы о происхождении прямохождения, как правило, дополняющие ее множеством удивительных фактов. 

 

Например, не так давно в Африке обнаружены останки очень древних гоминид, которые жили как раз тогда, когда произошло разделение линий, ведущих к шимпанзе и человеку. И что же? Выяснилось, что эти гоминиды, возможно, уже ходили на двух ногах – то есть до того, как их потомки слезли с деревьев.

 

Sahelanthropus tchadensis на сегодняшний день считается первым гоминидом / ©Getty

 

Ходили они, конечно, не так уверенно, как мы, но факт остается фактом. А вот резкий скачок развития разумной деятельности человека начался всего примерно 10-12 тыс. лет назад – былинка, невероятно малая толика «секунды» на шкале времени, которая прошла с момента рождения нашей планеты. А ведь Земля, по оценкам многих специалистов, прошла лишь около половины своего жизненного пути. То ли еще будет. 

 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.

Скопировать ссылку

Возраст Земли — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Вид Земли из космоса

Возраст Земли — время, которое прошло с момента образования Земли как самостоятельной планеты. Возраст Земли составляет 4,54 миллиарда лет (4,54⋅109 лет ±1%)[1][2][3]. Эти данные базируются на радиоизотопной датировке метеоритных образцов (хондритов), образовавшихся до начала формирования планет[4]. Они получены в первую очередь с помощью свинец-свинцового метода, разработанного Клэром Паттерсоном. Эта оценка почти не менялась с 1956 года, она соответствует возрасту старейших земных и лунных образцов и оценке возраста Солнечной системы.

В древности понятия возраста Земли и возраста Вселенной не различались. Христианские теологи и натурфилософы давали оценку возраста Земли на основании библейской Книги Бытия, в основном эти оценки варьировались в пределах нескольких тысяч лет. Особое мнение высказал Филон Александрийский (I век н. э.), который писал, что нет смысла измерять время от сотворения мира такими единицами, которые появились после сотворения: «не мир был создан в какое-то время, а время обязано миру своим существованием»[5].

Первую научную оценку возраста Земли дал в XVIII веке французский дипломат Бенуа де Майе[en] (опубликована посмертно, 1748). На основании полученных им геологических данных и с помощью не вполне убедительных рассуждений де Майе получил довольно близкую к реальности оценку: Земле 2,4 миллиарда лет. Другие учёные XVII—XVIII веков давали намного меньшие оценки. Чарльз Дарвин указал, что биологическая эволюция занимает десятки, если не сотни, миллионов лет. Лорд Кельвин в 1868 году опубликовал математическую модель остывания Земли (как потом выяснилось, основанную на произвольном допущении о постоянстве теплопроводности земного вещества), и получил диапазон 20—400 миллионов лет. Близкую оценку по результатам исследования осадочных пород дал геолог Джон Филлипс (1860): 96 миллионов лет; примерно такой же возраст астрономы приписывали Солнцу. Ирландский математик и инженер Джон Перри[en] в 1895 году подверг критике модель Кельвина и дал свою верхнюю оценку возраста Земли: 4 миллиарда лет. Окончательную точку в дискуссии поставило открытие в начале XX века метода радиоизотопного датирования[5].

После развития методов радиоизотопной датировки оказалось, что многие образцы минералов имеют возраст более миллиарда лет. Старейшие из найденных на данный момент — мелкие кристаллы циркона из Джек-Хилз в Западной Австралии — их возраст не менее 4404 миллионов лет[6][7][8]. На основе сравнения массы и светимости Солнца и других звёзд был сделан вывод, что Солнечная система не может быть намного старше этих кристаллов. Конкреции, богатые кальцием и алюминием, встречающиеся в метеоритах — самые старые известные образцы, которые сформировались в пределах Солнечной системы: их возраст равен 4567 миллионов лет[9][10], что даёт возможность установить возраст Солнечной системы и верхнюю границу возраста Земли. Существует гипотеза, что аккреция Земли началась вскоре после образования кальций-алюминиевых конкреций и метеоритов. Поскольку точное время аккреции Земли неизвестно и различные модели дают от нескольких миллионов до 100 миллионов лет, точный возраст Земли трудно определить. Кроме того, трудно определить точный возраст старейших пород, выходящих на поверхность Земли, поскольку они составлены из минералов разного возраста.

С 1948 года Клер Паттерсон в сотрудничестве с Джорджем Тилтоном разрабатывал метод измерения возраста магматической породы на основе уран-свинцового метода и свинец-свинцового метода. Полагая, что метеориты являются остаточным материалом со времен образования Солнечной системы, и, таким образом, измеряя возраст одного из метеоритов можно измерить и возраст Земли, в 1953 году, Паттерсон взял образцы из метеорита Каньо́н-Дья́бло.
Паттерсон получил оценку возраста Земли в 4,5 миллиард лет, затем оценка была уточнена до 4,55 миллиарда лет (плюс-минус 70 миллионов лет).[11]

Эта оценка до сих пор существенно не изменилась, в настоящее возраст Земли оценивается как 4,54 миллиарда лет.

  1. ↑ Age of the Earth (неопр.). U.S. Geological Survey (1997). Дата обращения 2010-20-12. Архивировано 22 августа 2011 года.
  2. Dalrymple, G. Brent. The age of the Earth in the twentieth century: a problem (mostly) solved (англ.) // Special Publications, Geological Society of London : journal. — 2001. — Vol. 190. — P. 205—221. — DOI:10.1144/GSL.SP.2001.190.01.14.
  3. Manhes, Gérard; Allègre, Claude J.; Dupré, Bernard; and Hamelin, Bruno. Lead isotope study of basic-ultrabasic layered complexes: Speculations about the age of the earth and primitive mantle characteristics (англ.) // Earth and Planetary Science Letters, Elsevier B.V. : journal. — 1980. — Vol. 47. — P. 370—382. — DOI:10.1016/0012-821X(80)90024-2. — Bibcode: 1980E&PSL..47..370M.
  4. ↑ Хейзен, 2017, с. 68.
  5. 1 2 Ливио, Марио, 2015, Главы 4, 5. Сколько лет Земле?.
  6. Wilde S.A., Valley J.W., Peck W.H., Graham C.M. Evidence from detrital zircons for the existence of continental crust and oceans on the Earth 4.4 Gyr ago (англ.) // Nature. — 2001. — Vol. 409. — P. 175—178. — DOI:10.1038/35051550. — Bibcode: 2001Natur.409..175W.
  7. Valley, John W.; Peck, William H.; Kin, Elizabeth M. Zircons Are Forever // The Outcrop, Geology Alumni Newsletter. — 1999. — С. 34—35.
  8. Wyche, S.; Nelson, D. R.; Riganti, A. 4350–3130 Ma detrital zircons in the Southern Cross Granite–Greenstone Terrane, Western Australia: implications for the early evolution of the Yilgarn Craton // Australian Journal of Earth Sciences. — 2004. — Vol. 51, № 1. — P. 31–45. — DOI:10.1046/j.1400-0952.2003.01042.x.
  9. Amelin Y., Krot A.N., Hutcheon I.D., Ulyanov A.A. Lead isotopic ages of chondrules and calcium-aluminum-rich inclusions (англ.) // Science. — 2002. — Vol. 291. — P. 1679—1683. — DOI:10.1126/science.1073950.
  10. Baker J, Bizzarro M, Wittig N, Connelly J, Haack H. Early planetesimal melting from an age of 4.5662 Gyr for differentiated meteorites (англ.) // Nature. — 2005. — Vol. 436. — P. 1127—1131. — DOI:10.1038/nature03882. — Bibcode: 2005Natur.436.1127B.
  11. ↑ Биография — Клэр Паттерсон
  • Ливио, Марио. От Дарвина до Эйнштейна. — М.: АСТ, 2015. — 425 с. — (Золотой фонд науки). — ISBN 978-5-17-088983-9.
  • Хал Хеллман. Великие противостояния в науке. Десять самых захватывающих диспутов — Глава 6. Лорд Кельвин против геологов и биологов: Возраст Земли = Great Feuds in Science: Ten of the Liveliest Disputes Ever. — М.: Диалектика, 2007. — 320 с. — ISBN 0-471-35066-4.
  • Роберт Хейзен. История Земли: От звездной пыли — к живой планете: Первые 4 500 000 000 лет = Robert Hazen. The Story of Earth. The First 4.5 Billion Years, from Stardust to Living Planet. — М.: Альпина Нон-фикшн, 2017. — 364 p. — ISBN 978-5-91671-706-8.

Мартин Энве | articles/ История Земли за полчаса

Рождение Земли

Начнем с самого начала: 5 млрд лет назад. Но где же прекрасная голубая планета? Нашему взору предстает лишь только что родившееся Солнце, окруженное протопланетарной пылью. Промотав ленту времени немного вперед, мы заметим миллиарды кружащихся вокруг Солнца камней, которые путем аккреции стягивает вместе. Пройдут миллионы лет – и эти камни станут, по меньшей мере, сотней планет, вращающихся вокруг Солнца. 

4 млрд 540 млн лет назад – Земля появляется на свет. Удивительно, но на заре времен «жизнь» на нашей планете больше похожа на ее конец – тот, каким видит его религия. Твердой «суши» почти нет. Вместо нее – огненное море расплавленной породы. Вместо воздуха – углекислый газ, азот, сера и водяной пар. 

В свое время религиозные схоласты рассчитали, что возраст Земли – не менее 6 тыс. лет. Только к началу XIX века геологи начали догадываться, что наша планета – настоящая «старушка». В этом им помогла Южная Африка – в одном из ее районов сохранились останки древнейшей континентальной плиты. Ученые поняли – породы в этой местности очень древние. 

Вооружившись данными о скорости остывания материалов, идеей о том, что Земля изначально была расплавленным шаром, и многими годами, потраченными на расчеты, британский физик и механик лорд Кельвин в XIX веке сделал вывод о том, что Земле, скорее всего, от 20 до 40 млн лет. 

Это был большой прогресс. Но для геологов-практиков даже эта цифра показалась слишком маленькой. Неизвестно, как долго бы наука пребывала в сомнениях, если бы к молодому ученому Эрнесту Резерфорду не пришло понимание того, что внутри нашей планеты находятся радиоактивные элементы. Все они создают большое количество тепла. Это в корне подрывало расчеты Кельвина, ведь выяснилось, что Земля не остывала постепенно – наоборот, в ней сокрыты постоянные источники тепла. Но главное – распад радиоактивных элементов позволил рассчитать точный возраст Земли.

 

Рождение Луны

Прошло несколько миллионов лет (младенческий возраст по меркам планеты) после рождения Земли, а ее уже ждали совсем «не детские» испытания. Молодая планета под названием Тейя размером с Марс несется прямо на нас. Считается, что Тейя хоть и столкнулась с Землей, но, по счастью, прошла по касательной. Тем не менее, этого хватило, чтобы обе планеты стали напоминать жидкие шары: по Земле прокатывались настоящие волны породы, а в космос выбросило триллионы тонн обломков. В этой космической катастрофе Земля уцелела. И не только уцелела, но и обрела «украшение»: очень быстро сила тяжести нашей планеты превратила обломки, оставшиеся от катастрофы, в кольцо. 

Из этого кольца постепенно формируется шар – Луна. Она гораздо ближе, чем та Луна, которую знаем мы. Сейчас она находится примерно в 400 тыс. км от нас, тогда же она была всего в 22 тыс. км. Можно только представить какой вид открывался с Земли по ночам! Увы, этими красотами не суждено было насладиться никому.

©NASA

 

Метеориты атакуют

У Земли воистину было «трудное» детство. 3 млрд 900 млн лет назад ее бомбардируют обломки, оставшиеся от формирования Солнечной системы. Именно они, по мнению многих ученых, и принесут на планету воду. В каждом из них заключено крошечное количество воды, но они атакуют нашу планету более 20 млн лет. Поэтому Земля постепенно покрывается океанами. Когда в следующий раз вы будете утолять жажду прохладной живительной минералкой – вспомните, что каждой капле воды, каждой луже на Земле – миллиарды лет. 

Ядро планеты остается расплавленным, а поверхность остыла до 70-80° C. Из-за очень быстрого вращения Земли (Солнце садится спустя всего 3 часа после рассвета!), на ней дуют страшные ветры. Их скорость превышает скорость самого разрушительного современного урагана. Гигантское притяжение близко расположенной Луны поднимает огромные волны, которые прокатываются по планете. Но со временем спутник отдаляется, волны успокаиваются, и Земля начинает вращаться медленнее.

 

Бактерии

3 млрд 800 млн лет назад – Земля полностью покрыта водой. Но если приглядеться – можно увидеть крошечные острова – это расплавленная горная порода, вулканами прорывающаяся через океан. Со временем такая лава остынет, образуя вулканические острова. Позже они соединятся, сформировав первые континенты. Впрочем, атмосфера по-прежнему токсична, стоит невыносимая жара – вряд ли нам понравилось бы проводить здесь отпуск. 

Метеориты бомбят Землю с момента ее появления на свет, но 3 млрд 800 млн лет назад наступила еще более ожесточенная стадия. Видимо, что-то повредило орбиты этих метеоритов – они градом посыпались на Землю. 

И все-таки наша планета страдала не зря – метеориты уже принесли сюда воду, но ученые считают, что в них было и еще кое-что – минералы, простейшие белки и аминокислоты. Сейчас, когда стихли ураганы, а Земля остыла, вероятно, пришло их время. 

Одна из популярных гипотез гласит, что жизнь на нашей планете появилась вблизи подводных горячих источников. На глубине, куда почти не проникают солнечные лучи, а температура опускается до отметки чуть выше ноля, подводные трубы извергают нечто похожее на сизый дым. На самом деле это не дым, а горячая жидкость. Морская вода даже на дне океана способна просачиваться еще дальше – через трещины в коре, по пути собирая газы и минералы. Вся эта подогретая смесь и выбрасывается назад в океан. Там ее уже поджидает «бульон» из минералов и химических веществ, оставленных метеоритами. 

Из этой биохимии, по мнению многих исследователей, и появилась жизнь. Каким-то образом все эти вещества соединились и образовали одноклеточные бактерии – самые ранние формы жизни на Земле. Есть, впрочем, предположения, что жизнь на нашей планете зарождалась бесчисленное количество раз, пока, наконец, не приобрела привычные для нас формы. Жизнь появилась. И что же? Проходят миллионы лет, но кардинально ничего не меняется – эволюция, похоже, не спешит порождать более сложные организмы. 

 

Строматолиты

3 млрд 500 млн лет назад. Если мы посмотрим на мелководную зону океана, то увидим под водой нечто напоминающее камни. На самом деле это цианобактериальные сообщества, представляющие собой конгломераты живых бактерий. Останки этих матов называют строматолитами. Их питание происходит с помощью фотосинтеза, превращающего солнечный свет и воду в глюкозу – простую форму сахара. В ходе этого превращения высвобождается побочный продукт – кислород. Миллионы лет эти невзрачные «камни» творили чудеса, наполняя кислородом океаны и атмосферу. Если бы не они, то на Земле, вероятно, не существовало бы почти ничего живого, включая и нас с вами.

©Alamy

 

Родиния

1 млрд 500 млн лет назад – сутки длятся не менее 16 часов. И все же, прошло 3 млрд лет с момента появления планеты, а еще нет ни одного сложного организма. 

Но земное ядро по-прежнему активно, оно горячее поверхности Солнца. Это тепло раскалывает земную кору, и она разделяется на огромные литосферные плиты. Они двигаются и тянут по всему миру океаны и острова, сталкивая их между собой. Так, 1 млрд 100 млн лет назад появляется суперконтинент – Родиния. Этот гигантский материк широко известен, но по мнению ученых, до него существовал также и самый первый гипотетический континент – Ваальбара, просуществовавший с 3,6 до 2,8 млрд лет назад, и сформировавшийся еще в Архее. Вторым гипотетическим единым материком был континент под названием Ур, образовавшийся 3 млрд лет назад. На нашей планете, возможно, существовало не менее шести суперконтинентов, но мы расскажем лишь о самых известных из них. Кстати, по многим прогнозам, в будущем – через 200-300 млн лет – все материки Земли вновь соединятся для того, чтобы снова образовать единый суперконтинент. Для него даже придумано название – Пангея Ультима («Последняя Пангея»).

 

«Земля-снежок»

Из-за большой геологической активности родилось огромное количество вулканов. Углекислый газ, который они выбрасывают, смешивается с водой и превращается в кислотный дождь. Горные породы впитывают его в себя, не давая ему накапливаться в атмосфере, сохраняя тепло. Сейчас этих горных пород намного больше, чем раньше: они обнажились из-за столкновения континентов. В то же время из-за естественных климатических флуктуаций и изменений в солнечной радиации Земля охлаждается. Количество парникового газа, попадаемого в атмосферу, не в состоянии удерживать тепло Солнца. 

Возможно и то, что образование суперконтинента Родиния привело к блокированию экваториальных вод, несших теплые течения. Полярные регионы оледенели и стали отражать все больше солнечного света, что, в свою очередь, повлекло «расползание» льда на другие участки. Температура на поверхности Земли упала до -40 градусов. Лед сковал океаны на глубину более 1 км. 

Наступил, возможно, один из самых длительных и холодных ледниковых периодов в истории Земли. Приверженцы этой теории называют его эпохой «Земли-снежка». Предполагается, что наша планета была полностью покрыта льдом в части криогенийского и эдиакарского периодов неопротерозойской эры, а, возможно, и в другие геологические эпохи. 

Теория о существовании этого грандиозного ледниковья была создана для того, чтобы объяснить отложения ледниковых осадков в тропиках в период криогения (850-630 млн лет назад), а также другие странные черты геологии того же периода. Не все ученые, однако, принимают эту гипотезу, говоря о том, что столь грандиозное оледенение едва ли могло быть возможным, если учесть энергетический баланс и климатические модели глобальной циркуляции.

 

Кембрийский взрыв

Несмотря ни на что, подо льдом планета остается горячей. Под одеялом льда продолжают жить вулканы. Накопившееся тепло приводит к тому, что со временем они начинают просыпаться один за другим. Но пока горные породы, впитывающие углекислый газ от вулканических извержений, все еще скрыты подо льдом, поэтому ничто не мешает ему накапливаться в атмосфере, удерживая солнечное тепло и постепенно плавя ледник. Таяние льда порождает трещины, изломы и неровности в земной коре, а значит, еще больше вулканов. Серией химических реакций таяние также высвобождает огромное количество кислорода, который был заключен во льду многие миллионы лет. А еще накопившееся тепло приводит к расколу Родинии. Это произошло около 750 млн лет назад. 

Продолжительность суток уже равна примерно 22 часам. Концентрация кислорода в атмосфере достигла невиданных до того показателей. В этот момент, примерно 540 млн лет назад, происходит так называемый Кембрийский взрыв: словно ниоткуда в океане появляется великое множество видов сложных живых организмов. 

Теория Кембрийского взрыва призвана объяснить внезапное появление окаменелостей животных на нижней границе кембрия и их отсутствие в более древних отложениях. Более поздние исследования, однако, показали, что многие сложные животные, сходные с современными видами, возникли задолго до начала кембрия. Тем не менее, подавляющая часть современных типов впервые появилась, похоже, именно в кембрии. Причем произошло это, видимо, действительно быстро. Увеличение размера живых существ и появление большого их разнообразия в числе прочего связано, вероятно, с повышением уровня кислорода.

©Wikimedia Commons

 

Жизнь на суше

750 млн лет назад сдвиг литосферных плит произошел снова. Родиния раскололась, образовав Гондвану и Лавразию. Температура – около 30° С, уровень кислорода приближается к современному. Но суша по-прежнему безжизненна, на ней почти ничего нет, кроме отдельных участков с водорослями. 

Солнце продолжает разрушать поверхность Земли смертельно опасной радиацией. Однако примерно в 50 км над Землей, там, где лучи проникают в земную атмосферу, происходит нечто интересное: встречаясь с солнечной радиацией, кислород превращается в другой газ – озон. Постепенно он обволакивает всю планету, поглощая смертельную радиацию. Если бы не он, жизнь на суше просто не существовала бы. Спустя миллионы лет, озоновый слой становится толще, и суша покрывается зелеными комочками, напоминающими мох. Эта крошечная зелень, тем не менее, делает важную работу – она выбрасывает еще больше кислорода, уровень которого резко растет. Привлекательную для жизни сушу мало-помалу начинают обживать земноводные.

 

Болота

Суша становится миром тропических болот. Болота Окефеноки (штат Джорджия, США), что в переводе с индейского означает «колышущаяся земля», считаются современным аналогом болот, которые существовали на Земле в ту эпоху. 

Профессор Фредерик Рич (Fredrick Rich) из университета южной Джорджии – специалист по доисторическим болотам, как и его коллеги, верит, что это болото очень похоже на те, которые существовали повсюду около 300 млн лет назад – в каменноугольный период или карбон. По его словам, именно в это время впервые за всю историю нашей планеты на ее поверхности развивается обширный растительный покров. Растения достигали 20-30 м в высоту, росли плотными массивами, создавая влажный тропический климат. Здесь летают гигантские насекомые – меганевры (гигантские стрекозоподобные насекомые, жившие в каменноугольном периоде), ползают метровые многоножки. Гигантизм насекомых и животных в ту древнюю эпоху связывают с высокой концентрацией кислорода в атмосфере. 

Тропические болота занимали большую часть материковой поверхности Земли в течение десятков миллионов лет. Свидетельства тому можно найти сегодня на всех современных континентах – в месторождениях угля. На суше останки растений превращались в уголь, а на мелководье в течение миллионов лет накапливались останки живых организмов. Они станут другим видом ископаемого топлива – нефтью и газом.

 

Пермское вымирание

Примерно 250 млн лет назад. К тому моменту сушу уже населяют предки динозавров – горгонопсы и их добыча – скутозавры. Но участь их, как и 96% морских видов и 70% видов наземных позвоночных, предрешена. Около 252 млн лет назад начинается пермское вымирание – самое массовое вымирание всех времен, одно из пяти массовых вымираний, когда-либо происходивших на нашей планете. 

Причины его доподлинно неизвестны до сих пор. Однако наиболее вероятной версией и одной из основных причин считается извержение сибирских траппов, происходившее именно в этот период. До сих пор неизвестно, что именно спровоцировало эти извержения. По всему миру воздух наполнен пеплом, который закрывает солнечный свет. Атмосфера наполняется токсинами и углекислым газом. Время от времени потоки горячей магмы выходят на поверхность. Это продолжается от 500 тыс. до 1 млн лет. Количество базальта, извергнувшегося из недр Земли за это время, хватило бы для того, чтобы похоронить США под почти 6-километровой толщей.

©Flickr

 

Пангея

Около 250 млн назад – суша вновь почти безжизненна. Прошло 50 млн лет, и материки опять соединяются, образовав единый континент – Пангею. Во время пермского вымирания погибло 70% всех видов наземных позвоночных, а это значит, что есть место для нового вида, который будет править на планете как никто другой – ни до, ни после него – динозавры. Считается, что эти «ужасные ящеры» произошли от небольшого количества рептилий, переживших пермское вымирание. 

Пока они крепнут и развиваются, беспокойные плиты вновь разрывают Землю на части: 190 млн лет назад Пангея распадается. А 180 млн лет назад мир обретает привычные для нас формы, образуется Атлантический океан.

 

Конец динозавров

65 млн лет назад. Кажется, что правящая династия под названием «динозавры» будет господствовать на планете вечно. Но если на Земле нет силы, способной разрушить эту монополию, она есть в космосе – к нам уже несется огромный астероид. Он летит к побережью полуострова Юкатан. Сегодняшний Мексиканский залив – не что иное, как кратер, образовавшийся от удара этого гиганта. 

Это настоящий Апокалипсис для динозавров. Астероид разрушает все на многие тысячи километров, даже сам он мгновенно испаряется. Энергия, высвободившаяся при ударе, равна энергии взрыва миллионов атомных бомб. Осколки астероида и земной коры разлетаются за тысячи километров. Идут метеоритные дожди, от землетрясений земля ходит ходуном, на побережья обрушиваются цунами. Поверхность Земли нагревается, растительность самовоспламеняется. Дым и пепел в течение нескольких месяцев окутывают планету мощной пеленой, не пропуская солнечные лучи. Господство динозавров, длившееся 165 млн лет, подходит к концу. К счастью, это шанс для непритязательных в еде мелких зверьков, похожих на землеройку, – млекопитающих. 

©National Geographic

 

Млекопитающие

50 млн лет назад. Планету все уверенней заселяют млекопитающие. На самом деле они появились еще во времена динозавров, но массовое их расселение по понятным причинам могло произойти только после исчезновения гигантских плотоядных. 47 млн лет назад – эволюция млекопитающих набирает обороты. 

Продолжительность суток, между тем, уже почти равна 24 часам, температура около 24° С, уровень кислорода практически такой же, как сегодня.

 

Наши предки

При столкновении Индийской и Азиатской плит образуется огромная горная гряда – Гималаи. Раньше на этом месте бушевал океан. 

4 млн лет назад. Вдоль Восточного побережья Африки между плитами, образующими земную кору, появляется огромная расселина. Она тянется почти на 6 тыс. км. По ее краю вырастают горы, которые не дают влаге из Индийского океана течь по земле. Становится жарче и суше – плодородный влажный лес Африки превращается в засушливую саванну. Одна из самых популярных версий гласит, что именно в связи с этим нашим предкам пришлось слезть с деревьев и, выпрямив спину, отправиться на поиски пропитания на двух ногах. Впрочем, есть и другие гипотезы о происхождении прямохождения, как правило, дополняющие ее множеством удивительных фактов. 

Например, не так давно в Африке обнаружены останки очень древних гоминид, которые жили как раз тогда, когда произошло разделение линий, ведущих к шимпанзе и человеку. И что же? Выяснилось, что эти гоминиды, возможно, уже ходили на двух ногах – то есть до того, как их потомки слезли с деревьев.

Sahelanthropus tchadensis на сегодняшний день считается первым гоминидом / ©Getty

 

Ходили они, конечно, не так уверенно, как мы, но факт остается фактом. А вот резкий скачок развития разумной деятельности человека начался всего примерно 10-12 тыс. лет назад – былинка, невероятно малая толика «секунды» на шкале времени, которая прошла с момента рождения нашей планеты. А ведь Земля, по оценкам многих специалистов, прошла лишь около половины своего жизненного пути. То ли еще будет. 

источник

Будущее Земли — Википедия

Тёмно-серый шар представляет выжженную Землю вблизи красного шара, представляющего Солнце

Бу́дущее Земли́ будет определяться рядом факторов: увеличением светимости Солнца, потерей тепловой энергии ядра Земли, возмущениями со стороны других тел Солнечной системы, тектоникой плит и биохимией на поверхности. Согласно теории Миланковича, планета будет по-прежнему подвергаться циклам оледенения вследствие изменения эксцентриситета орбиты Земли, наклона оси вращения и прецессии оси. В результате продолжающегося суперконтинентального цикла тектоника плит, вероятно, приведёт к образованию суперконтинента через 250—350 млн лет, а в течение следующих 1,5—4,5 миллиардов лет наклон оси Земли[2] может начать испытывать хаотические изменения с отклонением вплоть до 90°.

Через 1—3 миллиарда лет непрерывное увеличение солнечного излучения, вызванное накоплением гелия в ядре Солнца, приведёт к испарению океанов и прекращению дрейфа континентов[3]. Через 4 миллиарда лет увеличение температуры у поверхности Земли станет причиной стремительного парникового эффекта. К тому времени бо́льшая часть жизни (если не вся) на поверхности Земли вымрет(Fishbaugh et al., Lognonné, p. 114). Наиболее вероятной дальнейшей судьбой планеты является поглощение её Солнцем приблизительно через 7,5 миллиардов лет, после того как оно станет красным гигантом и расширится до пересечения с орбитой Земли.

Люди играют ключевую роль в биосфере, имемногочисленную популяцию, доминирующую над различными экосистемами Земли[5]. Это привело к массовому исчезновению (биотический кризис) других видов в ходе нынешней геологической эпохи, известному как голоценовое вымирание. Оно является результатом разрушения среды обитания, широкого распространения инвазивных видов, охоты и изменения климата[6][7]. При нынешних темпах около 30 % видов находятся под угрозой вымирания в ближайшие сто лет[8]. К настоящему моменту деятельность человека оказала значительное влияние на всю планету:

Предполагается, что последствия постоянного биотического кризиса продлятся по крайней мере ещё пять миллионов лет (Reaka-Kudla, Wilson & Wilson, 1997, pp. 132–133). Это может привести к снижению биоразнообразия и гомогенизации биоты, сопровождаемым распространением более приспосабливаемых видов, таких как вредители и сорняки. Могут также появиться новые виды. В частности таксоны, процветающие в доминируемых человеком экосистемах, могут быстро развиться во множество новых видов. Микроорганизмы, вероятно, извлекут выгоду из увеличения обогащённых питательным веществом экологических ниш. Однако никакие новые разновидности существующих больших позвоночных животных, вероятно, не возникнут, и пищевые цепи будут сокращены[10][11].

Гравитационные возмущения (англ.) других тел могут изменить орбиту Земли, а также наклон оси её вращения. Это в свою очередь может привести к значительному изменению климата на планете[12][13][14][15].

Оледенение[править | править код]

В истории Земли были циклические периоды оледенения, во время которых ледяной покров распространялся к значительно более низким широтам, чем сейчас. Теория Миланковича гласит, что оледенение происходит вследствие астрономических факторов в сочетании с климатическими механизмами обратной связи и тектоникой плит. Каждый из этих эффектов происходит циклически. Например, эксцентриситет орбиты изменяется циклически со значениями в пределах от 0,0007 до 0,0658. В настоящий момент он равен 0,017. За полный цикл общее количество солнечного излучения, попадающего на Землю, меняется максимум на 0,2 %[16].

В настоящее время Земля находится в межледниковой эпохе, которая, как предполагается, должна завершиться через 25 тысяч лет[15]. Нынешние темпы выбросов в атмосферу человечеством углекислого газа могут задержать начало следующего периода оледенения по крайней мере на 50 000—130 000 лет. Однако период глобального потепления конечной длительности (основанный на предположении, что ископаемое топливо будет исчерпано к 2200 году) будет влиять на цикл оледенения только 5 000 лет. Таким образом, короткий период глобального потепления, вызванный выбросами парниковых газов в течение нескольких столетий, будет иметь ограниченное воздействие в долгосрочной перспективе[13].

Наклонение[править | править код]

Тёмно-серый шар представляет выжженную Землю вблизи красного шара, представляющего Солнце Приливная выпуклость смещается вперёд с линии, соединяющей центры масс Земли и Луны. В результате на Луну действует момент силы, ускоряющий её обращение по орбите и в то же время замедляющий вращение Земли.

Приливное ускорение Луны замедляет скорость вращения Земли и увеличивает расстояние между Землёй и Луной. Другие эффекты, которые могут рассеять энергию вращения Земли — это трение между ядром и мантией, потоки в атмосфере, конвекция в мантии и климатические изменения, которые могут увеличить или уменьшить количество льда на полюсах. В совокупности эти эффекты, как предполагается, увеличат продолжительность дня более чем на 1,5 часа в течение ближайших 250 миллионов лет, а также увеличат наклон оси на полградуса. Расстояние до Луны увеличится примерно на 1,5 RЗемли в течение этого же периода[17].

На основании компьютерных моделей считается, что наличие Луны позволяет стабилизировать наклон оси Земли и тем самым избежать резких изменений климата[18]. Эта стабильность достигается из-за того, что Луна увеличивает скорость прецессии оси вращения Земли, что позволяет избежать резонансов между прецессией вращения и прецессией частот восходящего узла орбиты планеты[19]. Однако, поскольку большая полуось орбиты Луны продолжит увеличиваться в будущем, то этот стабилизирующий эффект со временем уменьшится. В какой-то момент времени эффекты возмущения, вероятно, вызовут хаотические изменения наклона Земли, и наклон оси может измениться вплоть до 90° к плоскости орбиты. Предполагается, что это произойдет через 1,5—4,5 млрд лет, хотя точное время неизвестно[2].

Сильное наклонение, вероятно, приведёт к резким переменам в климате и уничтожению жизни на планете[14]. Когда наклон оси Земли достигнет 54°, экватор будет получать меньше излучения от Солнца, чем полюса. Планета может оставаться в положении с наклоном от 60° до 90° в течение 10 миллионов лет[20].

Тёмно-серый шар представляет выжженную Землю вблизи красного шара, представляющего Солнце Пангея — последний существовавший суперконтинент

Согласно теории тектоники плит континенты Земли движутся по поверхности со скоростью несколько сантиметров в год. Это будет происходить и в дальнейшем, в результате чего плиты будут продолжать двигаться и сталкиваться. Континентальному дрейфу способствуют два фактора: генерация энергии внутри планеты и наличие гидросферы. При исчезновении любого из этих факторов дрейф континентов прекратится[21]. Производство тепла посредством радиогенных процессов достаточно для поддержания конвекции в мантии и субдукции плит, по крайней мере, в течение следующего 1,1 миллиарда лет[22].

В настоящее время континенты Северная и Южная Америки движутся к западу от Африки и Европы. Исследователи рассматривают несколько сценариев развития событий в будущем[23]. Эти геодинамические модели можно отличить по субдукции потока, в котором океаническая кора движется под континент. В интроверсной модели более молодой, внутренний, Атлантический океан подвергается субдукции и текущее движение Северной и Южной Америки разворачивается на противоположное направление. В экстраверсионной модели более старый, внешний, Тихий океан подвергается субдукции, поэтому Северная и Южная Америки движутся в сторону Восточной Азии[24][25].

По мере улучшения понимания геодинамики эти модели будут пересматриваться. Например, в 2008 году для прогнозирования было использовано компьютерное моделирование, в результате которого было определено, что будет происходить преобразование конвекции мантии и формироваться суперконтинент вокруг Антарктиды[26].

Независимо от результатов континентального движения, продолжающийся процесс субдукции станет причиной перемещения воды в мантию. Геофизическая модель даёт оценку, что спустя миллиард лет 27 % от текущей массы океана будет утрачено. Если этот процесс будет продолжаться в неизменном виде в будущем, то субдукция достигнет точки стабильности после того, как 65 % текущей массы океана будет поглощено[27].

Интроверсия[править | править код]

Кристофер Скотезе и его коллеги в рамках проекта Paleomap спрогнозировали движение плит на несколько сотен миллионов лет[23]. В их сценарии через 50 миллионов лет Средиземное море может исчезнуть, а столкновение Европы и Африки создаст длинную горную цепь, тянущуюся вплоть до Персидского залива. Австралия сольётся с Индонезией, а Нижняя Калифорния будет скользить на север вдоль побережья. Могут появиться новые зоны субдукции у восточного побережья Северной и Южной Америки, а вдоль их берегов сформируются горные цепи. На юге планеты перемещение Антарктиды к северу станет причиной таяния всего ледникового покрова. Это, наряду с таянием ледникового покрова Гренландии, повысит средний уровень океана на 90 метров. Затопление континентов приведёт к изменениям климата[23].

По мере реализации этого сценария через 100 миллионов лет распространение континентов достигнет своей максимальной точки, и они начнут сливаться. Через 250 миллионов лет Северная Америка столкнётся с Африкой, а Южная Америка будет обёрнута вокруг южной оконечности Африки. Результатом будет формирование нового суперконтинента (иногда называемого Пангея Ультима) и океана, простирающегося на половине планеты. Антарктический континент полностью изменит направления и возвратится к Южному полюсу с образованием нового ледникового покроваWard & Brownlee, 2003, pp. 92–96.

Экстраверсия[править | править код]

Первым учёным, экстраполировавшим текущие движения континентов, был канадский геолог Пол Ф. Хоффман из Гарвардского университета. В 1992 году Хоффман предположил, что континенты Северная и Южная Америки продолжат движение через Тихий океан, разворачиваясь у Дальнего Востока до тех пор, пока не начнут сливаться с Азией. Он окрестил образовавшийся суперконтинент Амазией[28][29]. Позднее, в 1990-х гг. Рой Ливермор рассчитал подобный сценарий. Он предположил, что Антарктида начнёт перемещаться на север, а восток Африки и Мадагаскар будут двигаться через Индийский океан до столкновения с Азией[30].

В экстраверсной модели смыкание Тихого океана будет закончено через 350 миллионов лет[31]. Это ознаменует завершение текущего суперконтинентального цикла, в котором континенты разделяются, а затем возвращаются друг к другу примерно каждые 400—500 миллионов лет[32]. После создания суперконтинента тектоника плит может вступить в период бездействия, поскольку скорость субдукции падает на порядок. Этот период стабильности может привести к увеличению температуры мантии на 30—100K каждые 100 миллионов лет, что является минимальным временем жизни прошлых суперконтинентов. И, как следствие, может возрасти вулканическая активность[25][31].

Ортоверсия[править | править код]

В 2012 году группа геологов под руководством Росса Митчелла (Ross Mitchell) из Йельского университета предложила новую гипотезу движения континентов. При построении своей модели учёные опирались на данные о дрейфе магнитных полюсов, которые позволяют вычислить направление движения литосферных плит. Согласно исследованию, материки в будущем сольются в единый континент в районе Северного Ледовитого океана и центром нового суперконтинента станет Северная Америка. По мнению Митчелла и его коллег, Азия будет двигаться в сторону Северной Америки, с которой она впоследствии соединится. Также к ним примкнёт современная Гренландия, которая станет частью суперконтинента[33].

Суперконтинент[править | править код]

Формирование суперконтинента может существенно повлиять на окружающую среду. Столкновение плит приведёт к формированию гор, тем самым значительно меняя погодные условия. Уровень моря может упасть вследствие увеличения оледенения[34]. Скорость поверхностной эрозии может возрасти, в результате чего увеличится скорость, с которой поглощается органический материал. Формирование суперконтинента может привести к снижению глобальной температуры и увеличению концентрации атмосферного кислорода. Эти изменения могут привести к более быстрой биологической эволюции, поскольку появятся новые ниши. Это, в свою очередь, может повлиять на климат и привести к дальнейшему понижению температуры[35].

Образование суперконтинента изолирует мантию. Поток тепла будет сконцентрирован, приводя к вулканизму и заполнению больших площадей базальтом. Далее будут формироваться трещины, и суперконтинент разделится ещё раз[36]. Затем планета может испытать период потепления, как это произошло во время мелового периода[35].

Энергия, генерируемая Солнцем, основана на термоядерном синтезе водорода в гелий. Эта реакция проходит в ядре звезды посредством протон-протонного цикла. Поскольку в ядре Солнца нет конвекции, процесс синтеза приводит к устойчивому накоплению гелия. Температура в ядре Солнца является слишком низкой для ядерного синтеза атомов гелия в тройной гелиевой реакции, так что эти атомы не способствуют чистой генерации энергии, которая необходима для поддержания гидростатического равновесия Солнца[37].

В настоящее время почти половина запаса водорода в ядре израсходована, а остальная часть состоит преимущественно из гелия. Для компенсации неуклонно снижающегося числа атомов водорода на единицу массы, температура ядра Солнца постепенно увеличивается посредством повышения давления. Это стало причиной того, что остальной водород подвергается синтезу более быстрыми темпами, тем самым производя энергию, необходимую для поддержания равновесия. Результатом становится постоянное увеличение выхода энергии Солнца. Это увеличение может быть аппроксимировано формулой:

L(t)=[1+25(1−tts)]−1Ls{\displaystyle L(t)=\left[1+{2 \over 5}\left(1-{t \over t_{s}}\right)\right]^{-1}L_{s}},

где L(t) — светимость Солнца в момент времени t, t — время жизни Солнца, для которого вычисляется светимость, ts — время жизни Солнца в настоящий момент (4,57 млрд лет), Ls — текущая светимость Солнца[37].

Когда Солнце впервые вышло на главную последовательность, оно излучало только 70 % от текущей светимости, которая затем увеличивалась почти линейно на 1 % каждые 110 миллионов лет[38]. Таким образом, через 3 миллиарда лет светимость Солнца, как предполагается, будет на 33 % больше. Водородное топливо в ядре будет в итоге исчерпано через 5 миллиардов лет, когда светимость Солнца будет на 67 % больше, чем сейчас. После этого Солнце продолжит сжигать водород в оболочке, окружающей её ядро, пока увеличение яркости не достигнет 121 % от текущего значения. Это ознаменует конец существования Солнца на главной последовательности, и после этого оно начнёт эволюционировать в красный гигант[1].

Воздействие на климат[править | править код]

По мере того как будет возрастать глобальная температура Земли вследствие роста светимости Солнца, будет также возрастать скорость выветривания силикатных минералов. Это, в свою очередь, приведёт к снижению уровня углекислого газа в атмосфере. В течение следующих 600 миллионов лет концентрация CO2 упадёт ниже критического порога (около 50 частей на миллион), необходимого для поддержания C3-фотосинтеза. На тот момент деревья и леса в их нынешней форме не смогут существовать[39]. Однако C4-фотосинтез может продолжаться при гораздо более низких концентрациях, вплоть до 10 частей на миллион. Таким образом, растения, использующие C4-фотосинтез, смогут существовать по меньшей мере в течение 0,8 миллиарда лет, а возможно и 1,2 миллиарда лет, после чего рост температуры сделает биосферу нежизнеспособной[40][41][42]. В настоящее время C4-растения составляют около 5 % растительной биомассы Земли и 1 % от известных видов растений[43]. Например, около 50 % всех видов трав (злаки) используют C4-фотосинтетические реакции[44], так же как и многие виды амарантовых[45].

Когда уровень углекислого газа упадёт до предела, при котором фотосинтез едва устойчив, доля диоксида углерода в атмосфере снова начнёт возрастать вследствие тектонической деятельности и жизни животных. Это позволит растительности вновь развиваться. Однако долгосрочная перспектива для растительной жизни на Земле — это полное вымирание, поскольку бо́льшая часть оставшегося в атмосфере углерода окажется связанным в Земле. Некоторые микроорганизмы способны к фотосинтезу при концентрации CO2 в несколько частей на миллион, поэтому эти формы жизни, вероятно, исчезнут только из-за повышения температуры и потери биосферы[40].

В своей работе «Жизнь и смерть планеты Земля», авторы Питер Д. Уорд и Доналд Браунли утверждают, что некоторые формы животной жизни могут продолжить существование даже после того как бо́льшая часть растительной жизни на Земле исчезнет. Первоначально, некоторые насекомые, ящерицы, птицы и мелкие млекопитающие могут продолжить существование вместе с морской жизнью. Однако они считают, что без кислорода, пополняемого растительной жизнью, животные, вероятно, вымрут от удушья в течение нескольких миллионов лет. Даже если в атмосфере останется достаточное количество кислорода вследствие живучести той или иной формы фотосинтеза, устойчивый рост глобальной температуры может привести к постепенной утрате биоразнообразия. Бо́льшая часть поверхности станет бесплодной пустыней, и жизнь в первую очередь должна остаться в океане.

Эпоха без океана[править | править код]

Как только солнечная светимость станет на 10 % выше текущего значения, средняя глобальная температура поверхности достигнет 320 К (47 °С; 116 °F). Атмосфера станет «влажной парниковой» и приведёт к безудержному испарению океанов[47][48]. Модели будущего Земли показывают, что в тот момент стратосфера будет содержать повышенный уровень воды. Молекулы воды будут разрушаться солнечным ультрафиолетовым излучением посредством фотодиссоциации, что позволит водороду покидать атмосферу. Конечным результатом будет исчезновение морской воды по всей Земле через 1,1 миллиарда лет[49][50].

L(t)=\left[1+{2 \over 5}\left(1-{t \over t_{s}}\right)\right]^{{-1}}L_{s}

В эту безокеанскую эру на поверхности по-прежнему будут водные бассейны, поскольку вода непрерывно будет высвобождаться из глубокой коры и мантии[27]. Некоторые запасы воды могут быть сохранены на полюсах и даже могут случаться редкие ливни, но большая часть планеты будет сухой пустыней. Тем не менее, даже в этих засушливых условиях планета может сохранить некоторую микробную и, возможно, даже многоклеточную жизнь[48]. Что произойдёт дальше — зависит от уровня тектонической активности. Устойчивый выход диоксида углерода из-за извержений вулканов в конечном счёте может привести к переходу атмосферы в состояние «суперпарник», как сейчас на Венере. Но без поверхностных вод, тектоника плит, вероятно, остановится и большинство карбонатов будет оставаться в земле[3].

Потеря океанов может быть отсрочена на 2 миллиарда лет, если уменьшится общее атмосферное давление. Более низкое атмосферное давление уменьшило бы парниковый эффект, тем самым понизив поверхностную температуру. Это может произойти, если природные процессы удалят азот из атмосферы. Исследования органических отложений показали, что по меньшей мере 100 кПа (1 бар) азота было удалено из атмосферы за последние четыре миллиарда лет. Если его выпустить обратно, то это фактически удвоит текущее атмосферное давление. Такая скорость изъятия была бы достаточной для борьбы с последствиями увеличения светимости Солнца в течение следующих двух миллиардов лет. Однако, помимо этого, в нижних слоях атмосферы количество воды вырастет до 40 % и начнётся влажный парниковый эффект[51].

Через 2,8 миллиардов лет, средняя глобальная температура поверхности достигнет 422 К (149 °С; 300 °F) и даже на полюсах планеты. Если парниковый эффект не произойдёт ранее, то в конечном счёте это явление будет иметь место через 3—4 миллиарда лет, когда светимость Солнца станет на 35—40 % больше, чем её текущее значение. Атмосфера нагреется, и поверхностная температура поднимется до 1600 K (1330 °C; 2420 °F), что сможет расплавить горные породы[50][48]. Однако большая часть атмосферы будет сохранена, пока Солнце не вступит в стадию красного гиганта[52].

Стадия красного гиганта[править | править код]

L(t)=\left[1+{2 \over 5}\left(1-{t \over t_{s}}\right)\right]^{{-1}}L_{s} Текущий размер Солнца по сравнению с предполагаемым размером в фазе красного гиганта
Вид на Солнце с расплавленной поверхности Земли через 6 млрд лет в представлении художника

Как только Солнце вместо сжигания в ядре водорода перейдёт к сжиганию водорода вокруг оболочки, ядро начнёт сжиматься, а внешняя оболочка начнёт расширяться. Полная светимость будет неуклонно возрастать в течение следующих миллиардов лет, пока не увеличится в 2 730 раз от текущей светимости в возрасте 12,167 миллиардов лет. Большая часть атмосферы Земли будет потеряна в космосе, что может быть похожа на нынешнюю планету COROT-7b и представлять собой сгусток лавы на дневной стороне, а температура на поверхности раскалится до 2400 K (2130 °С; 3860 °F). Во время этой фазы Солнце будет терять массу, причём около 33 % от его общей массы потеряет посредством солнечного ветра. Потеря массы будет означать, что орбиты планет будут расширяться. Орбитальное расстояние Земли увеличится более чем на 150 % от его текущего значения[38].

Самая быстрая часть расширения Солнца в красный гигант произойдёт на заключительном этапе, когда Солнцу будет приблизительно 12 миллиардов лет. Вполне вероятно, что, расширившись, Солнце поглотит Меркурий и Венеру, достигнув максимального радиуса 1,2 астрономические единицы[38].

К тому времени, когда Солнце начнёт расширяться в виде красного гиганта, диаметр орбиты Луны немного возрастёт, а период её обращения увеличится на несколько дней вследствие приливной силы на Земле. В период красного гиганта выбросы из солнечной атмосферы могут привести к быстрому изменению формы лунной орбиты. Как только перигей орбиты приблизится на расстояние 18 470 км, Луна пересечёт предел Роша Земли, и приливное взаимодействие с Землёй разорвёт спутник, превратив её в кольцевую систему. Затем бо́льшая часть колец начнёт разрушаться, и остатки будут сталкиваться с Землёй. Поэтому, даже если Земля не будет поглощена Солнцем, она скорее всего останется без Луны[53].

Стадия белого карлика[править | править код]

Через 7,6 миллиардов лет от настоящего времени Солнце сбросит оболочки, и в конечном итоге от красного гиганта останется лишь его маленькое центральное ядро — белый карлик, небольшой, горячий, но очень плотный объект, с массой около 54,1 % от первоначальной солнечной. Если Земля сможет избежать поглощения внешними оболочками Солнца во время фазы красного гиганта, то она будет существовать ещё многие миллиарды (и даже триллионы) лет, до тех пор пока будет существовать Вселенная, однако условий для повторного возникновения жизни (по крайней мере, в её нынешнем виде) на Земле не будет. Со вхождением Солнца в фазу белого карлика, поверхность Земли постепенно остынет и погрузится во мрак. Если представить размеры Солнца с поверхности Земли будущего, то оно будет выглядеть не как диск, а как сияющая точка с угловыми размерами около 0°0’9″.

Стадия чёрного карлика[править | править код]

Через 100 квинтиллионов лет от настоящего времени Земля упала бы на Солнце из-за потери энергии орбитального движения через гравитационное излучение[54], если бы Земля ранее не была поглощена Солнцем, превратившимся в красный гигант (см. выше)[55][56][~ 1], или не выброшена с орбиты гравитационными возмущениями от пролетающих мимо звёзд[54].

Комментарии[править | править код]

  1. ↑ Однако уменьшение большой полуоси орбиты Земли и остальных планет вследствие гравитационного излучения нивелируется их увеличением вследствие уменьшения массы Солнца. В настоящее время большая полуось земной орбиты увеличивается на ~ 1 см в год.

Источники[править | править код]

  1. 1 2 Sackmann, I.-Juliana; Boothroyd, Arnold I.; Kraemer, Kathleen E. Our Sun. III. Present and Future (англ.) // The Astrophysical Journal : journal. — IOP Publishing, 1993. — Vol. 418. — P. 457—468. — DOI:10.1086/173407. — Bibcode: 1993ApJ…418..457S.
  2. 1 2 Neron de Surgy, O.; Laskar, J. On the long term evolution of the spin of the Earth (англ.) // Astronomy and Astrophysics : journal. — 1997. — February (vol. 318). — P. 975—989. — Bibcode: 1997A&A…318..975N.
  3. 1 2 Lunine, J. I. Titan as an analog of Earth’s past and future (неопр.) // The European Physical Journal Conferences. — 2009. — Т. 1. — С. 267—274. — DOI:10.1140/epjconf/e2009-00926-7. — Bibcode: 2009EPJWC…1..267L.
  4. 1 2 Vitousek, Peter M.; Mooney, Harold A.; Lubchenco, Jane; Melillo, Jerry M. Human Domination of Earth’s Ecosystems (англ.) // Science. — 1997. — 25 July (vol. 277, no. 5325). — P. 494—499. — DOI:10.1126/science.277.5325.494.
  5. ↑ Cowie, 2007, p. 162.
  6. Thomas, C. D.; Cameron, A.; Green, R.E.; et al. Extinction risk from climate change (англ.) // Nature. — 2004. — January (vol. 427, no. 6970). — P. 145—148. — DOI:10.1038/nature02121. — PMID 14712274.
  7. Novacek, M. J.; Cleland, E. E. The current biodiversity extinction event: scenarios for mitigation and recovery (англ.) // Proceedings of the National Academy of Science, U.S.A. : journal. — 2001. — May (vol. 98, no. 10). — P. 5466—5470. — DOI:10.1073/pnas.091093698. — Bibcode: 2001PNAS…98.5466N. — PMID 11344295.
  8. Haberl, H.; Erb, K.H.; Krausmann, F.; et al. Quantifying and mapping the human appropriation of net primary production in earth’s terrestrial ecosystems (англ.) // Procedings of the National Academy of Science, USA : journal. — 2007. — July (vol. 104, no. 31). — P. 12942—12947. — DOI:10.1073/pnas.0704243104. — Bibcode: 2007PNAS..10412942H. — PMID 17616580.
  9. Myers, N.; Knoll, A. H. The biotic crisis and the future of evolution (неопр.) // Proceedings of the National Academy of Science, USA. — 2001. — 8 May (т. 98, № 1). — С. 5389—5392. — DOI:10.1073/pnas.091092498. — Bibcode: 2001PNAS…98.5389M. — PMID 11344283.
  10. Woodruff, David S. Declines of biomes and biotas and the future of evolution (англ.) // Proceedings of the National Academy of Science, USA : journal. — 2001. — 8 May (vol. 98, no. 10). — P. 5471—5476. — DOI:10.1073/pnas.101093798. — Bibcode: 2001PNAS…98.5471W. — PMID 11344296.
  11. Shackleton, Nicholas J. The 100,000-Year Ice-Age Cycle Identified and Found to Lag Temperature, Carbon Dioxide, and Orbital Eccentricity (англ.) // Science : journal. — 2000. — 15 September (vol. 289, no. 5486). — P. 1897—1902. — DOI:10.1126/science.289.5486.1897. — Bibcode: 2000Sci…289.1897S. — PMID 10988063.
  12. 1 2 Cochelin, Anne-Sophie B.; Mysak, Lawrence A.; Wang, Zhaomin. Simulation of long-term future climate changes with the green McGill paleoclimate model: the next glacial inception (англ.) // Climatic Change (англ.)русск. : journal. — Springer Netherlands, 2006. — December (vol. 79, no. 3—4). — P. 381. — DOI:10.1007/s10584-006-9099-1.
  13. 1 2 Hanslmeier, 2009, p. 116.
  14. 1 2 Roberts, 1998, p. 60.
  15. ↑ Эксцентриситет (недоступная ссылка)
  16. Laskar, J.; Robutel, P.; Joutel, F.; Gastineau, M.; Correia, A. C. M.; Levrard, B. A long-term numerical solution for the insolation quantities of the Earth (англ.) // Astronomy and Astrophysics : journal. — 2004. — Vol. 428, no. 1. — P. 261—285. — DOI:10.1051/0004-6361:20041335. — Bibcode: 2004A&A…428..261L.
  17. Laskar, J.; Joutel, F.; Robutel, P. Stabilization of the Earth’s obliquity by the Moon (англ.) // Nature. — 1993. — 18 February (vol. 361, no. 6413). — P. 615—617. — DOI:10.1038/361615a0. — Bibcode: 1993Natur.361..615L.
  18. Atobe, Keiko; Ida, Shigeru; Ito, Takashi. Obliquity variations of terrestrial planets in habitable zones (англ.) // Icarus. — Elsevier, 2004. — April (vol. 168, no. 2). — P. 223—236. — DOI:10.1016/j.icarus.2003.11.017. — Bibcode: 2004Icar..168..223A.
  19. Donnadieu, Yannick; Ramstein, Gilles; Fluteau, Frederic; Besse, Jean; Meert, Joseph. Is high obliquity a plausible cause for Neoproterozoic glaciations? (англ.) // Geophysical Research Letters (англ.)русск. : journal. — 2002. — Vol. 29, no. 23. — P. 42—1. — DOI:10.1029/2002GL015902. — Bibcode: 2002GeoRL..29w..42D.
  20. Lindsay, J.F.; Brasier, M.D. Did global tectonics drive early biosphere evolution? Carbon isotope record from 2.6 to 1.9 Ga carbonates of Western Australian basins (англ.) // Precambrian Research (англ.)русск. : journal. — 2002. — Vol. 114, no. 1. — P. 1—34. — DOI:10.1016/S0301-9268(01)00219-4.
  21. Lindsay, John F.; Brasier, Martin D. A comment on tectonics and the future of terrestrial life—reply (англ.) // Precambrian Research (англ.)русск. : journal. — 2002. — Vol. 118, no. 3—4. — P. 293—295. — DOI:10.1016/S0301-9268(02)00144-4.
  22. 1 2 3 Ward, 2006, pp. 231–232.
  23. Murphy, J. Brendan; Nance, R. Damian; Cawood, Peter A. Contrasting modes of supercontinent formation and the conundrum of Pangea (англ.) // Gondwana Research (англ.)русск. : journal. — 2009. — June (vol. 15, no. 3—4). — P. 408—420. — DOI:10.1016/j.gr.2008.09.005.
  24. 1 2 Silver, Paul G.; Behn, Mark D. Intermittent Plate Tectonics? (англ.) // Science. — 2008. — 4 January (vol. 319, no. 5859). — P. 85—88. — DOI:10.1126/science.1148397. — Bibcode: 2008Sci…319…85S. — PMID 18174440.
  25. Trubitsyn, Valeriy; Kabana, Mikhail K.; Rothachera, Marcus. Mechanical and thermal effects of floating continents on the global mantle convection (англ.) // Physics of the Earth and Planetary Interiors (англ.)русск. : journal. — 2008. — December (vol. 171, no. 1—4). — P. 313—322. — DOI:10.1016/j.pepi.2008.03.011. — Bibcode: 2008PEPI..171..313T.
  26. 1 2 Bounama, Christine; Franck, Siegfried; von Bloh, Werner. The fate of Earth’s ocean (неопр.) // Hydrology and Earth System Sciences (англ.)русск.. — Germany: Potsdam Institute for Climate Impact Research, 2001. — Т. 5, № 4. — С. 569—575. — DOI:10.5194/hess-5-569-2001. — Bibcode: 2001HESS….5..569B.
  27. ↑ Nield, 2007, pp. 20–21.
  28. ↑ Hoffman, 1992, pp. 323–327.
  29. Williams, Caroline; Nield, Ted. Pangaea, the comeback, New Scientist (20 октября 2007). Дата обращения 28 августа 2009.
  30. 1 2 Silver, P. G.; Behn, M. D. Intermittent Plate Tectonics (неопр.) // American Geophysical Union, Fall Meeting 2006, abstract #U13B-08. — 2006. — December. — Bibcode: 2006AGUFM.U13B..08S.
  31. Nance, R. D.; Worsley, T. R.; Moody, J. B. The supercontinent cycle (англ.) // Scientific American. — Springer Nature, 1988. — Vol. 259, no. 1. — Bibcode: 1988SciAm.259…72N.
  32. ↑ Северная Америка и Азия сойдутся у полюса через 500 млн лет (неопр.). РИА Новости (8 февраля 2012). Дата обращения 9 февраля 2012. Архивировано 11 августа 2012 года.
  33. ↑ Calkin & Young, 1996, pp. 9–75
  34. 1 2 Thompson, Russell D.; Perry, Allen Howard (1997), Applied Climatology: Principles and Practice, Routledge, с. 127–128, ISBN 0415141001 
  35. ↑ Palmer, 2003, p. 164.
  36. 1 2 Gough, D. O. Solar interior structure and luminosity variations (англ.) // Solar Physics (англ.)русск.. — 1981. — November (vol. 74, no. 1). — P. 21—34. — DOI:10.1007/BF00151270. — Bibcode: 1981SoPh…74…21G.
  37. 1 2 3 Schröder, K.-P.; Connon Smith, Robert. Distant future of the Sun and Earth revisited (англ.) // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society : journal. — Oxford University Press, 2008. — Vol. 386, no. 1. — P. 155—163. — DOI:10.1111/j.1365-2966.2008.13022.x. — Bibcode: 2008MNRAS.386..155S.
  38. ↑ Heath, Martin J.; Doyle, Laurance R. (2009), «Circumstellar Habitable Zones to Ecodynamic Domains: A Preliminary Review and Suggested Future Directions», arΧiv:0912.2482 
  39. 1 2 Caldeira, Ken; Kasting, James F. The life span of the biosphere revisited (англ.) // Nature. — 1992. — December (vol. 360, no. 6406). — P. 721—723. — DOI:10.1038/360721a0. — Bibcode: 1992Natur.360..721C. — PMID 11536510.
  40. Franck, S.; Block, A.; von Bloh, W.; Bounama, C.; Schellnhuber, H. J.; Svirezhev, Y. Reduction of biosphere life span as a consequence of geodynamics (англ.) // Tellus B (англ.)русск. : journal. — 2000. — Vol. 52, no. 1. — P. 94—107. — DOI:10.1034/j.1600-0889.2000.00898.x. — Bibcode: 2000TellB..52…94F.
  41. Lenton, Timothy M.; von Bloh, Werner. Biotic feedback extends the life span of the biosphere (англ.) // Geophysical Research Letters (англ.)русск. : journal. — 2001. — May (vol. 28, no. 9). — P. 1715—1718. — DOI:10.1029/2000GL012198. — Bibcode: 2001GeoRL..28.1715L.
  42. Bond, W. J.; Woodward, F. I.; Midgley, G. F. The global distribution of ecosystems in a world without fire (англ.) // New Phytologist (англ.)русск. : journal. — 2005. — Vol. 165, no. 2. — P. 525—538. — DOI:10.1111/j.1469-8137.2004.01252.x. — PMID 15720663.
  43. ↑ van der Maarel, 2005, p. 363.
  44. Kadereit, G; Borsch,T; Weising,K; Freitag, H. Phylogeny of Amaranthaceae and Chenopodiaceae and the Evolution of C4 Photosynthesis (англ.) // International Journal of Plant Sciences : journal. — 2003. — Vol. 164, no. 6. — P. 959—986. — DOI:10.1086/378649. Архивировано 18 августа 2011 года. Архивная копия от 18 августа 2011 на Wayback Machine
  45. Schröder, K.-P.; Connon Smith, Robert. Distant future of the Sun and Earth revisited (англ.) // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society : journal. — Oxford University Press, 2008. — 1 May (vol. 386, no. 1). — P. 155—163. — DOI:10.1111/j.1365-2966.2008.13022.x. — Bibcode: 2008MNRAS.386..155S.
  46. 1 2 3 Brownlee, 2010, p. 95.
  47. Kasting, J. F. Runaway and moist greenhouse atmospheres and the evolution of earth and Venus (англ.) // Icarus : journal. — Elsevier, 1988. — June (vol. 74, no. 3). — P. 472—494. — DOI:10.1016/0019-1035(88)90116-9. — Bibcode: 1988Icar…74..472K. — PMID 11538226.

День, когда Земля умерла | Живой космос

Современная наука считает, что Луна появилась в результате столкновения с Земли с каким-то космическим объектом, который имел размеры Марса. Ученые дали ему название Тейя (Thea). Это событие произошло сразу после образования нашей планеты.

Недавно ученые выдвинули еще одну гипотезу — это столкновение значило гораздо больше, чем просто появление у Земли большого спутника. Дело в том, что наша планета сформировалась во внутренней части Солнечной системы, сравнительно недалеко от Солнца. И в начале своей эволюции Земля была очень горячей. И должна была стать очень сухим миром. Ее атмосфера подвергалась постоянному воздействию солнечного ветра. Вода активно испарялись из ее формирующейся коры, а затем распадалась под воздействием Солнца на кислород и водород. Водород, очень легкий элемент, затем улетучивался в космос.

Вода с окраин

Поэтому ученые выдвинули гипотезу, что вся вода на Земле имеет происхождение из какого-то другого места Солнечной системы. Она, вероятно, появилась там, где кометы, астероиды и протопланеты были холоднее и влажнее. И теперь у ученых есть доказательства, что все происходило именно так.

Одним из минералов, которые изучают ученые, чтобы понять процессы формирование Земли, является молибден. Он неизменный попутчик железа при его миграции между ядром ​​и мантией планеты. Ученые обратили внимание на то, что в земной коре концентрация определенного изотопа молибдена выше, чем должна была бы быть. Одним из объяснений этого факта может быть такое: большая часть этого изотопа молибдена была получена из инопланетного источника. Тейя является идеальным кандидатом на роль поставщика этого элемента. Все данные указывают на то, она сформировалась в отдаленной части Солнечной системы. И имела в своем составе много воды. И именно эта вода стала впоследствии идеальной средой для появления жизни. Которая появилось, вероятно, возле какого-то энергичного, извергающего питательные вещества вулканического жерла.

Все океаны Земли

После того, как Тейя столкнулась с Землей 4,5 миллиарда лет назад, материя оседала на Землю в течение нескольких дней. И вода, которая обильно присутствовала в этой материи, впоследствии создала все океаны Земли. Интересно, спросите вы, а как же вода пережила подобную катастрофу? Одна из гипотез такова — она была связана богатыми водой минералами, которые вполне могут пережить подобное событие. Другое объяснение заключается в том, что после столкновения наша планета была окутана паром, находящимся на низкой околоземной орбите. А затем пошел дождь. Это произошло тогда, когда наша планета достаточно остыла. Дождь, который мог идти достаточно долгое время, создал океаны и моря. И круговорот воды был запущен.

Просто представьте масштаб колоссального космического события — столкновение двух планет. Это событие происходило нескольких дней. Боле 6,6 септиллионов тонн камня и металла проникали друг в друга на огромной скорости. А затем пошел дождь, который длился тысячи лет. Он начался тогда, когда Земля, наконец, достаточно остыла. И огромные облака водяного пара смогли изменить свое агрегатное состояние.

Наша планета была разорвана на части, подожжена и снова восстановлена. А затем затоплена.

Раскаленная Луна

А с неба за всеми этими процессами наблюдала новорожденная, сияющая красным цветом раскаленная Луна. И она была очень близка к Земле — в десять раз ближе, чем сегодня. Каждый рожденный ей прилив был бы похож на цунами. И в этих абсолютно адских условиях жизнь сумела возникнуть из органических химикатов, разбросанных по мелким морям и перемешанных волнами и приливами.

До сих пор существует неопределенность относительно того, сколько именно воды у Земли было бы до того, как Тейя в нее врезалась. И сколько именно воды было у Тейи. Но мы знаем, что такие столкновения должны происходить относительно часто в молодых звездных системах. Ученые даже видели остатки подобных событий, когда искали экзопланеты вокруг новых звезд. Возможно, мы никогда не узнаем точных деталей того, как наша планета стала такой, какой она была изначально. Но гипотеза о гигантском воздействии, несомненно, отвечает на многие вопросы и объясняет множество наблюдений геологической и ископаемой истории нашего мира, а также лунной химии и геологии.

Фантазии

Из протокола совещания по созданию нового космического зоопарка, условное наименование «Проект Земля»:

«…озвучиваю перечень задач. Первое. Создать для Земли большой спутник, который будет задавать для жизни на планете некий цикл, и защищать ее от крупных метеоритов. Второе. Доставить туда воду в количествах, необходимых для существования океанов. Какие будут предложения? И, кстати, отдел звездных систем, вы уже перетащили Юпитер на его новое место?…»

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Советуем почитать:

Земля

 

Земля — одна из девяти планет Солнечной системы. Она представляет собой огромный каменный шар, поверхность которого на две трети покрыта водой, а на одну треть — сушей. Слои воздуха, окружающего Землю, составляют ее атмосферу. Атмосфера содержит кислород, необходимый для живых существ. По сравнению с некоторыми другими планетами или с Солнцем Земля — просто крошка. Юпитер и Сатурн больше ее в сотни раз, а Солнце — больше чем в миллион раз.

Земля постоянно в движении. Она вращается в космосе подобно волчку и одновременно огибает по орбите Солнце, делая один полный оборот за год. На фотографиях, снятых со спутника из космоса, Земля похожа на голубой шар, покрытый массами клубящихся облаков. На снимках, сделанных более крупным планом, можно разглядеть особенности ее поверхности: форму континентов и океанов, большие заснеженные горные хребты и даже крупные реки и города.

Внутри Земли:

Мы живем на поверхности Земли, которую называют земной корой. Она состоит из твердых горных пород и местами покрыта водой. Толщина коры — около 5 км под океанами и до 70 км — под сушей.

Под корой — шар из раскаленных горных пород и металлов. Внутренние слои Земли чрезвычайно горячие, и на глубине свыше 70 км горные породы находятся в расплавленном состоянии. При извержении вулканов эти расплавленные породы изливаются на поверхность Земли. Чем глубже от земной поверхности, тем горячее и плотнее становится порода. Основной внутренний слой расплавленной породы, следующий непосредственно за корой, называют мантией. Мантия окружает раскаленный металлический центр — ядро. Оно частично твердое, а частично состоит из жидкого металла.

Как Земля развивалась:

Солнце, как и другие звезды, возникло из громадных кружащихся облаков газа — так называемых туманностей. Предполагается, что Солнце сформировалось около 5 млрд лет назад. В начале существования Солнца вокруг него носился широкий диск из пыли и газа. Часть пыли и газа собиралась в комки, которые со временем стали планетами Солнечной системы. Одной из этих планет и была Земля.

Ученые полагают, что около 4,6 млрд лет назад, когда Земля только образовалась, она была расплавленным каменным шаром. Температура поверхности шара, вероятно, достигала 4000 °С. Потребовались многие миллионы лет, чтобы поверхность остыла и сформировалась твердая кора.

Поначалу у Земли не было атмосферы, как нет ее сегодня у большинства планет. Однако вулканические извержения на всей поверхности земного шара выбросили достаточно газов, чтобы возникла хоть какая-то, самая примитивная атмосфера. В этой первичной атмосфере не было кислорода, и первые формы жизни на нашей планете выживали без пето. Предполагается, что время их появления — около 3,5 млрд лет назад. Кислород (выделяемый главным образом растениями) появился позже, когда на Земле начали развиваться и распространяться растения.

На Земле нет горных пород, имеющих возраст, равный возрасту самой Земли. Самым древним породам немногим меньше 4 млрд лет. Но к тому времени, когда эти породы возникли, более ранние породы уже разрушились и превратились в осадок, который пошел на формирование новых пород. Самые ранние следы жизни находят в породах, которым около 3,5 млрд лет. Это ископаемые остатки крошечных синезеленых водорослей. Остатки некоторых других примитивных форм жизни встречаются в породах, которым примерно 1 млрд лет. Затем в породах, возраст которых около 550 млн лет, вдруг наблюдается бурный рост количества новых форм живых организмов. Первые млекопитающие появились 200 млн лет назад, а динозавры вымерли, как предполагается, 65 млн лет назад. Первые люди,вероятно, появились лишь около 2 млн лет назад.

Дистанционное зондирование:

Съемки Земли из космоса со спутника называют дистанционным зондированием. С помощью космического спутника ученые могут прозондировать (пронаблюдать, «прощупать») с большого расстояния важнейшие особенности нашей планеты. Дистанционное зондирование позволяет метеорологам увидеть обширные скопления облаков, что важно для составления прогнозов погоды. С его помощью получают информацию о климате и сельском хозяйстве, например об урожаях сельскохозяйственных культур. Дистанционное зондирование помогает геологам находить полезные ископаемые, дает ученым возможность оценить воздействие человеческой деятельности на леса, пустыни и водные пути. Сегодня качество космических фотоснимков настолько высокое, что на них можно разглядеть отдельные дома и даже автомобили.

Земная статистика:

Среднее расстояние от Солнца — 149 600 ООО км.

Общая площадь поверхности — 510 млн км2.

Расстояние от поверхности до центра (в среднем) — 6368 км.

Расстояние вокруг экватора — 40 075 км.

Общая площадь суши — 148 млн км2 (29%).

Общая площадь океанов и морей — 361 млн км2 (71%).

Объем — 1083 230 млн км3.

Высочайшая горная вершина — 8848 м, гора Эверест.

Самая большая глубина океана — 11 022 м, Марианская впадина.

Возраст — 4,6 млрд лет (остыла до температуры 1000 °С и прошли первые дожди — 4,3 млрд лет назад).

Появление первых живых организмов — около 3,5 млрд лет назад.

Температура у нижней границы земной коры (оценка) — 5000 °С.

Понравилась статья? Расскажи друзьям!

< Предыдущая   Следующая >
Добавить комментарий

Что будет, если Земля остынет? Клуб почемучек :: Это интересно!

Здравствуйте, дорогие читатели и участники
«Клуба почемучек»!
В сегодняшнем выпуске Клуба я буду отвечать на вопрос мамы
 Ани и ее сына Дани (7 лет): «Если бы не было магмы, Земля бы остыла?»

Чтобы я могла ответить на этот вопрос, нам надо разобраться в строении Земли. И поможет нам в этом обыкновенное яйцо. Сверху яйцо покрыто тонким слоем твердой, но хрупкой скорлупы. Если мы ее расчистим, под ней будет слой белого вещества — белок. А в самой середине мы увидим желтенький шарик — желток.

Яйцо как модель Земли

Примерно так же устроена и наша Земля. Сверху тонкий слой земной коры. Потом идет слой, называющийся мантией, а в самой середине — ядро.
Давайте сделаем мысленный эксперимент и совершим путешествие в глубь Земли. Наверное, ваш малыш уже пробовал копать глубокую-преглубокую яму в песочнице или на пляже? Но сколько бы он ни рыл, он не смог бы прокопать глубже самого верхнего слоя земной коры — почвы (помните, мы уже разбирали строение почвы в одном из прошлых выпусков Клуба). Если бы ему на помощь пришли люди, специальность которых сверлить глубокие-преглубокие скважины, — буровики, — то они бы могли помочь ему докопаться до глубины 4-5 км. Там можно обнаружить древние горные породы, которые образовались еще в те времена, когда Земля была молодой, а также то, что называют полезными ископаемыми — нефть, газ, различные руды. Но все, что люди достают из глубин Земли, еще находится в самом верхнем слое, в той «скорлупке», которая окружает планету-яйцо. 

Даже самая глубокая скважина, которую удалось пробурить в земной коре людям, так и не добралась до следующего слоя земных недр — мантии. Находится эта скважина в России, на Кольском полуострове, и углубляется в земную поверхность на 12 км. Это так глубоко! Но по сравнению с Земным шаром такая скважина все равно, что для большого яблока укол иголочкой, который даже не проткнул его шкурку!

Поэтому о том, что происходит внутри Земли, ученые точно сказать не могут. Сведения обо всем, что находится глубже, мы можем получить только косвенным путем (то есть узнать не на опыте, а путем умозаключений). Например, изучая извержения вулканов и волны, которые идут по Земному шару после землетрясений или мощных взрывов.

На сегодняшний день большинство ученых придерживается вот такой модели строения Земли:

 На этой схеме я изобразила строение Земли в масштабе.
Тут можно увидеть, насколько тонким и хрупким является верхний слой, на котором мы все живем. 

Внутри Земли находится твердое внутреннее ядро радиусом 1300 км, состоящее в основном из железо-никелевого сплава с примесью других тяжелых элементов.  Температура в центре  Земли огромна — по некоторым оценкам она достигает 5500 градусов Цельсия! Это почти столько же, сколько на поверхности Солнца!  

Предложите ребенку по ходу дальнейшего рассказа сделать свою модель Земли из пластилина.

В качестве твердого ядра можно взять железный шарик

Вокруг него до глубины 2900 км расположен слой внешнего ядра. Оно состоит из того же вещества, только находящегося в расплавленном вязкотекучем состоянии.  

Красный слой пластилина олицетворяет жидкое внешнее ядро

Дальше, до глубины 1000 км, идет слой мантии — раскаленного твердого вещества (температура его меняется от 500 до 4000 градусов Цельсия). В ней сосредоточен почти весь объем вещества планеты (85%) и на нее приходится 2/3 массы всей Земли. Мантию делят на нижнюю и верхнюю. 

Синий пластилин — это мантия

В верхнем слое мантии отдельно выделяют слой вязкого пластичного вещества, который называют астеносфера. Именно на нем «плавают» литосферные плиты — участки самого верхнего, твердого слоя Земли, которые и составляют земную кору. Ее толщина невелика: 5 км под океанами и 30-40 км под материками. Из-за движения литосферных плит (медленного или катастрофического  — в виде землетрясений), происходит изменение формы земной поверхности: образуются новые горы, моря и прочие элементы рельефа.

Самый верх модели обернут слоем тонкой фольги, символизирующей земную кору

Вот тут, в самых верхних слоях Земли — коре и астеносфере на глубинах от 15 до 250 км и образуются магмы (жидкий силикатный расплав), который изливаясь в виде лавы через вулканы, застывает, образуя магматические горные породы (граниты, базальты и проч.).

Предложите ребенку сделать любимый всеми детьми содово-уксусный вулкан и понаблюдать за его извержением. Для этого можно облепить пластилином пузырек из-под микстуры, положить туда столовую ложку соды и осторожно добавить немного уксуса. 

Модель вулкана

Что же будет, если вся магма Земли остынет? 

Процесс остывания Земли идет с самого начала ее существования. Когда-то Земля представляла собой раскаленный шар. Но постепенно его поверхность охладилась, и возникла твердая земная кора. Кора постоянно движется, дрейфует и меняет свою структуру из-за того, что под ней находится слой жидкого вещества мантии. Если этот слой застынет, то тогда перестанут извергаться вулканы и остановится вся тектоническая активность, а значит больше не будут двигаться литосферные плиты и прекратиться процесс горообразования. Но вряд ли это как-нибудь повлияет на жизнь на планете. А вот когда  Земля остынет полностью (что произойдет, по разным оценкам, через 1-3 млрд. лет), то землян ждут гораздо большие неприятности. 

Во-первых, Земля станет холодной. Ведь солнечной энергии хватает на то, чтобы прогреть поверхность нашей планеты всего лишь на глубину около 30 м. Основное тепло Земля получает из своих недр. И если не будет этого тепла, то разница между дневной и ночной температурами на планете станет очень значительной, не спасет даже «одеяло» из атмосферы и гидросферы.

Во-вторых, Земля потеряет свое магнитное поле. По современным представлениям, магнитное поле генерируется в процессе вращения жидкого ядра планеты. Если ядро застынет и «геодинамо» остановится, то Земля останется беззащитной перед потоком радиационных частиц, которые летят на нашу планету от Солнца. А это, скорее всего,  приведет к гибели всех высокоорганизованных форм жизни (в том числе и человека).

Но остывание Земли для нас не страшно. Ведь к тому времени, как Земля остынет, жить на ней все равно будет невозможно из-за того, что Солнце увеличится, и его излучение высушит все океаны на планете. Поэтому человечеству придется заранее позаботиться о том, чтобы найти себе новый космический дом и покинуть родную планету. Так что задача будущих поколений (в том числе и наших детей) в том, чтобы направить свои силы и умения на подготовку будущей колонизации землянами других планет. И первым шагом в этом направлении станет намечающийся в ближайшие десятилетия пилотируемый полет на Марс.

Надеюсь, Даня, я ответила на твой вопрос?

А чтобы я ответила и на ваши вопросы, присылайте их мне на почту tavika2000 @ yandex.ua (убрать пробелы) с пометкой «Клуб почемучек». Все присланные в Клуб вопросы, независимо от того, публиковался на них ответ или нет, будут участвовать в розыгрыше приза, который состоится в первую пятницу осени, 6 сентября. Подробности о нем я сообщу позднее.

Архив прошлых выпусков «Клуба почемучек» можно посмотреть ЗДЕСЬ.

Материалы по теме:
Концепции современного естествознания. Бондарев В. (http://www.gumer.info/bibliotek_Buks/Science/bond/08.php)
Температура внутри Земли.(http://temperatures.ru/articles/temperatura_zemli)

Внутреннее тепло Земли. «Наука и жизнь» (http://www.nkj.ru/archive/articles/7334/)

Стадия абсолютно остывшей литосферы Земли, эволюция тектонических процессов (http://www.geoglobus.ru/info/review26/04-biological-evolution.php)

Ядро Земли. Википедия (http://ru.wikipedia.org/wiki/Ядро_Земли)

Мантия Земли (http://ru.wikipedia.org/wiki/Мантия_Земли)

Кольская свехглубокая скважина. Википедия (http://ru.wikipedia.org/wiki/Кольская_сверхглубокая_скважина)

Геодинамо. Википедия (http://ru.wikipedia.org/wiki/Магнитное_динамо)

Как возникает и во что превращается магма?(http://emigration.russie.ru/news/3/9436_1.html)

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *