Теория глобальной эволюции Земли

I. Архейский эон (4,6 – 2,5 млрд. л. н) – 44% времени существования Земли!

• 4,6 – 4,2 млрд. л. н. – образование Земли и дальнейшая мощная бомбардировка из космоса. Полное время формирования Земли до уровня ее современной массы ≈ 100 млн. л.

• ≈ 4,2 млрд. л.н. - образование Луны.

Гипотезы образования Луны:

• Из того же газо-пылевого облака, что и Земля;

• Оторвалась от Земли на ранних стадиях формирования;

• Захвачена Землей как постороннее тело (за счет гравитационного взаимодействия);

• Образовалась в результате скользящего удара о Землю космического тела размером с ½ Земли → произошел выброс вещества мантии Земли в околоземное пространство с последующим формированием Луны из этого вещества – наиболее популярная гипотеза.

По составу Луна ≈ соответствует земной мантии; но не имеет Fe ядра и магнитного поля.

Первоначально Луна располагалась очень близко к Земле: ее орбита проходила в ≈ 20 000 км (сейчас – 384 000 км); диск Луны превышал ныне видимый в 300-350 раз. Из-за близости Луны приливные деформации Земли (не воды – ее еще не было!) происходили каждые 18-20 ч, высота приливов превышала 1, 5 км (сейчас – 18 см) + очень сильные землетрясения.

Изучение Луны, особенно ее ранних этапов, очень важно для понимания геологической истории Земли, т.к. геологические процессы на Земле и атмосфера «стирают» следы воздействия из космоса. Луна же, образовавшись, быстро стала геологически инертной, т.к. на ней нет геологических процессов, подобных земным, и нет атмосферы. Поэтому Луна как бы является «записной книжкой», фиксирующей космические воздействия на Землю («получали» вместе, но Земля – больше, т.к. сильнее гравитация). Луна вся «избита» астероидами; кратеры – их следы, а не результат вулканизма. Подобный вид имела и Земля в молодости.

В течение ≈ 600 млн. л. после образования Земля была холодной.

В это время рельеф напоминал поверхность Луны, Солнце светило слабо (≈ на 30% ниже современного), земные сутки составляли 6 часов (по 3 ч. день и ночь).

Постепенно под действием ударов космических тел и энергии радиоактивного распада внутри Земли началась химическая дифференцировка Земли (плавление и перераспределение веществ: тяжелые (Fe)↓, легкие↑).

Процесс произошел очень быстро (за несколько десятков млн. лет), в результате выделилось очень много энергии → дальнейший разогрев, активный вулканизм («Fe катастрофа»).

Концентрация жидкого Fe в ядре возросла → магнитное поле → магнитосфера и магнитные ловушки → предпосылка появления жизни!

После этого стали возможны следующие процессы:

Образование атмосферы и гидросферы:

Н₂О, Н₂СО₃, принесенные на Землю в составе метеоритов, погрузились вглубь.

В результате вулканизма свободные СО₂, Н₂О выделились на поверхность в виде газов → атмосфера. При частичной конденсации газов → гидросфера.

Образование коры – в результате расплавления пород в глубинах Земли и переноса легких пород на поверхность. Поверхность Земли в это время – «лунный пейзаж»

• Далее Земля начала постепенно остывать, т.к. космическая бомбардировка уменьшилась благодаря магнитосфере и атмосфере, а внутренние химические процессы в Земле утихли.

• 4,2 – 4,3 млрд. л. н. – существовали небольшие материки (размеры << современных) – незначительно возвышались над очень мелководным океаном.

Материки – это, по-видимому, уникальная особенность Земли, хотя на других планетах тоже есть кора. Причина – наличие на Земле жидкой воды: вода в составе горных пород понижает t их плавления (как NaCl при добавлении в лед) → расплавленные породы всплывают → S материков увеличивается.

• 2,6 млрд. л.н. в районе Северного полюса Земли образовался первый суперконтинент – Моногея.

С Моногея овременные данные позволили сформулировать гипотезу, что в истории Земли все континенты не менее 5 раз объединялись в суперконтиненты, а затем снова распадались.

II. Протерозойский эон (2,5 млрд. – 550 млн. л. н.)