§ 55. Стадия отсутствия гидросферы на Земле. Эволюция гидросферы Земли и других планет.

Нет ничего вечного. Не вечно будет существовать и водная оболочка Земли, гидросфера.

1. Земля без воды. В этом параграфе рассмотрим судьбу гидросферы Земли, начиная от её возникновения и кончая ее гибелью. Около 5 миллиардов лет назад поверхность Земли была разогрета до 2 – 3 тысяч градусов и вся вода планеты (гидросфера) находилась как пар в атмосфере. При возрасте Солнечной системы в 6 миллиардов лет, то есть через 1 миллиард лет, Солнце почти перестанет светить, а Земля остынет до нуля градуса по Кельвину. Оставшиеся на поверхности Земли морские и пресные воды, одновременно с подземными, превратятся в лед и снег. Вся поверхность планеты (литосферы) будет покрыта слоем "вечной мерзлоты" толщиной 300 - 500 метров. В глубоких морских котловинах будут лежать огромные глыбы льда. Потом начнется глобальный процесс «холодной возгонки» поверхностных льдов и снегов. «Холодной», или «сухой», возгонкой в физике называют процесс, когда твердое вещество (например, лед), минуя жидкое состояние (воду), сразу превращается в газообразное состояние (пар). Молекулы воды земной гидросферы под действием «солнечного ветра» и других факторов диссипации будут рассеяны по космическому пространству. Приблизительно через 2 миллиарда лет все поверхностные льды и снега Земли будут утрачены планетой. Однако подземные льды «вечной мерзлоты» могут существовать вечно, вплоть до «смерти» самой планеты. Итак, мы проследили этапы эволюции земной гидросферы от её возникновения до гибели. Теперь «возведем» полученные знания в систему.

2. Законы изменения площадей океанов и континентов на Земле на протяжении 5 миллиардов лет. Теперь исследуем проблему о взаимоотношении суши и океана на протяжении всей планетарной эволюции. Как показывают геологические исследования, на Земле уже 5 раз изменилось соотношение площадей суши и океана. Если всю площадь земного шара принять за 100%, то можно выделить три географических периода, когда суша занимала 80% поверхности (а океаны соответственно 20%), и два периода, когда океан занимал 80% поверхности Земли (а суша соответственно 20%). Смотрите график 25.

Геофизика. Географические изменения на планете происходят только по причине ее охлаждения. Благодаря этому процессу «сократившиеся в объеме под действием холода» тектонические платформы попеременно «проваливаются» по направлению к центру Земли, а общий объем планеты неотвратимо уменьшается. Суша сильнее подвержена охлаждению, чем тектонические платформы, покрытые километровым слоем морской воды. При сильном морозе вода "поглощает энергию холода", превращаясь из жидкого агрегатного состояния в лед, выделяя при этом тепло в окружающее пространство.

Рисунок 25. Изменение площадей континентов и океанов за 5 миллиардов лет.

Все тектонические платформы суши быстрее охлаждаются, нежели платформы дна океанов и морей, быстрее уменьшаются в объеме, поэтому чаще проваливаются к центру Земли, коллапсируют. «Коллапсирующая» континентальная платформа спадает по направлению к центру Земли медленно, на протяжении десятков миллионов лет. Континентальные платформы от охлаждения медленно погружаются в воды мирового океана после тысяч землетрясений, так как каждое землетрясение опускает платформу ближе к центру планеты на 0,5 – 1 метра. Одновременно с этим процессом рядом расположенные океанические платформы под километровым слоем воды почти не охлаждаются, их объем не уменьшается, поэтому они "медленно поднимаются" над континентами, а через миллионы лет они становятся континентальной сушей. Вот почему соотношение площадей, занимаемых океаном и сушей, постоянно меняется. Те платформы, которые когда-то были дном океана, благодаря наличию «слоя водной изоляции от холода» не подвергаются охлаждению, и вскоре становятся континентами. Последующее быстрое охлаждение континентальных платформ приводит и к очередному уменьшению общего объема, они сжимаются, и опять опускаются ближе к центру Земли, заливаются водами океана, становятся дном океана. Поэтому все тектонические платформы, покрывающие (как скорлупа куриного яйца) Землю, десятки раз были сушей, и десятки раз – были дном океана. На протяжении 5 миллиардов лет вся поверхность Земли имела только 3 периода своего развития, когда состояла почти из одной суши, и 2 периода, когда Земля состояла почти из одного океана. Соотношение «океанов и континентов» на Земле закономерно изменялась 5 раз. Смотрите график 25. К возникновению этих периодов эволюции нашей планеты приводили глобальные геофизические механизмы: миллионы «проседаний» тектонических платформ к центру Земли (землетрясений), тысячи вулканических извержений, сотни процессов горообразования.

1) Период № 1. Период отсутствия океанов (существовал 5 миллиардов лет назад, когда возраст Земли был 0 лет, радиус Земли равнялся 10 000 километров). Сразу после образования планеты ее поверхность была разогрета до 100 º - 1000 º С, и поэтому вся вода содержалась в атмосфере в парообразном состоянии. Следовательно, Земля в то время не имела океанов и состояла на 100% из суши. Миллионы больших и мелких вулканов насыщали атмосферу различными газами и парами воды. От соприкосновения углекислого газа и паров воды с раскаленной вулканической лавой происходил синтез миллиардов тонн органических молекул. Так синтезировались органические молекулы нефти.

2) Период № 2. Период отсутствия суши, период "всемирного потопа" (3 – 4 миллиардов лет назад, возраст Земли 1 – 2 миллиарда лет, радиус 8000 километров). При возрасте планеты в 1 миллиард лет (4 миллиардов лет назад) произошло охлаждение ее поверхности до температуры ниже точки кипения воды – ниже 100º С. Это был период необычайно сильных дождей и горячих вод океанов. Сначала образовались тысячи огромных озер, потом вода залила все низко расположенные платформы, образовались моря и океаны. Вскоре вся гидросфера в количестве 3 × 10 ¹⁸ тонн покрыла почти всю поверхность Земли. При возрасте Земли в 1,5 миллиардов лет (3,5 миллиардов лет назад) вода покрыла почти всю (на 80%) поверхность планеты. В это время в океанах возникли примитивные формы жизни. Подземных вод в то время не существовало, так как уже на глубине нескольких метров от поверхности раскаленные грунтовые породы превращали воду в пар. Вся гидросфера состояла исключительно из поверхностных водоемов и атмосферной влаги.

3) Период № 3. Период увеличения площади континентов и уменьшения площади океанов (0,5 – 3 миллиарда лет назад, возраст Земли 2- 4,5 миллиардов лет, радиус 7500 километров). При возрасте Земли более 2 миллиарда лет недра планеты остыли до температуры ниже 100 градусов по Цельсию на глубину до 500 - 700 километров. Поэтому воды океанов и морей начали активно проникать под землю и образовывать огромные подземные "моря и озера". В этот период произошло глобальное перераспределение водных ресурсов между поверхностными и подземными водами. Поверхность Земли представляла на 80% сушу. Этому способствовали следующие обстоятельства.

Во-первых, более 80% массы всех вод просочилось под землю. На всем протяжении третьего этапа геологической эволюции гидросферы происходил процесс увеличения массы подземных вод. Начиная с возраста Земли в 2 миллиарда лет количество воды в океанах и морях постоянно уменьшалось. Кора Земли как губка впитывала воду, и 4 миллиардов лет назад под землей содержалось уже 80% всей гидросферы. На сегодняшний день содержится только 55% массы гидросферы под землей. В то время (4 миллиардов лет назад) площадь океанов уменьшилось до 20% (сейчас 70%), а континенты (суша) занимали 80% поверхности планеты (сейчас 30%). Соотношение площадей океанов и морей очередной раз поменялось.

Во-вторых, благодаря увеличению массы подземных вод на поверхности Земли и проливных дождей появились миллионы рек и озер с пресной водой. Реки возникают благодаря выходу на поверхность Земли подземных вод в виде родников, ключей, подземных рек. Поэтому 2 миллиарда лет тому назад количество рек и пресных озер было в 5000 раз больше, чем сейчас.

В-третьих, в период 0,5 - 3 миллиарда лет назад все океаны и моря были мелководные (не более 0,5 километра глубины) и теплыми. Обмеление океанов произошло по следующим двум причинам.

а) Вследствие уменьшения массы поверхностных вод (океанов и морей) и увеличения массы подземных вод, площадь океанов с каждым годом уменьшалась. (Об этом уже рассказано выше).

б) Вследствие того, что Земля 3 миллиарда лет назад имела большую площадь поверхности, океаны были очень мелкие. В то время Земля имела радиус 7500 километров, а сейчас он равен 6400 километров, то есть раньше радиус Земли был больше на 1100 километров, а поэтому площадь поверхности Земли была почти в 2 раза больше современной. Водная масса на поверхности Земли в то время была меньше современной в 3 раза и одновременно вода растекалась по площади земного шара, которая была больше современной в 2 раза. Вот почему в период 0,5 - 3 миллиарда лет назад все океаны и моря были мелководными (не более 0,5 километра глубины). Континенты занимали большую часть (более 80%) поверхности планеты. Уменьшение площадей океанов стало главной причиной появления наземных животных и растений. Растения и животные были вынуждены «оккупировать» континенты из-за великой географической катастрофы – из-за сильного уменьшения площадей океанов. Критическое уменьшение площадей океанов до 20% «заставило» морские водоросли расселиться по континентам и превратиться в деревья и травы, а рыб вынудило поменять жабры на легкие, то есть превратиться сначала в земноводных, а потом стать "сухопутными животными".

4) Период № 4. Период увеличения площади океанов и уменьшения площади континентов (возраст Земли с 4,5 по 6 миллиардов лет, то есть 0,5 миллиардов лет в прошлом до 1 миллиард лет в будущем, радиус литосферы уменьшится с 7500 километров до 6000 километров). Все планеты со временем становятся холоднее и уменьшаются в своем размере (объеме). Уплотнение вещества литосферы приводит к процессу физического выталкивания, выжимания подземных вод на поверхность. Миллионы тонн подземных вод выталкивались на поверхность. В этот период общая масса воды в океанах и морях во много раз увеличилась. То один, то другой континент затапливался водами мирового океана. Уменьшение радиуса Земли привело к очередному перераспределению водных ресурсов между поверхностными и подземными водами.

Во-первых, к сегодняшнему дню 25% подземных вод были "выжаты, выдавлены" на поверхность из-за уменьшения радиуса планеты с 7500 до 6400 километра. Сейчас подземных вод осталось уже не 80, а 55%. Процесс выдавливания подземных вод на поверхность (в русла рек, в озера, в океаны) будет происходить еще 1 миллиард лет по причине уплотнения пород коры планеты. Через 1 миллиард лет под землей останется всего 25%, а на поверхности планеты сконцентрируется 75% общей массы воды (сейчас 45%). Естественно, что увеличение массы воды в океанах и морях приведет к затоплению новых участков континентов. Поэтому можно утверждать, что в ближайшие тысячелетия площади континентов будут стремительно уменьшаться. Уже сейчас океаны и моря занимают 70% поверхности планеты, а континенты – только 30%.

Во-вторых. На количество континентальных подземных вод оказывает большое влияние количество дождей. Чем больше дождей, тем больше подземных вод и рек. Однако в связи с постоянным охлаждением нашей планеты резко уменьшилось испарение воды в атмосферу. Следовательно, уменьшилось и количество атмосферных осадков по всей поверхности планеты. В настоящее время дождей практически не бывает в африканской пустыне Сахаре, в Средней Азии, монгольской пустыне Гоби, на севере Австралии. В этих засушливых районах ученые находят тысячи пересохших русел рек, сотни крупных впадин, где еще несколько тысяч лет назад были озера и болота. По причине уменьшения массы подземных вод за 0,5 миллиардов лет снизилось количество рек и пресных озер (по отношению к сегодняшнему дню) в 1500 раз. Реки 0,5 миллиардов лет назад были значительно полноводнее, чем современные.

В-третьих, характерной чертой этого периода является возрастание глубины океанов и увеличение их общей площади с 20% (при возрасте нашей планеты 4,5 миллиардов лет) до 70% сейчас и до 80% через 1 миллиард лет. За последние 1,5 миллиардов лет площадь океанов и морей возросла в 4 раза! Площадь континентов в этот период быстро уменьшалось, так как суша заливалась (покрывалась) водами океанов. Океаны увеличивают свою водную массу и площадь по двум причинам.

а) Площадь океанов с каждым годом увеличивается по причине "перекачки" подземных вод на поверхность планеты, то есть – в океаны и моря. (Об этом уже рассказано выше).

б) Площадь океанов с каждым годом увеличивается по причине эволюционного охлаждения Земли и, как следствие этого, уменьшения радиуса и площади поверхности планеты. Начался геологический этап интенсивного охлаждения всего объема планеты, что и повлекло за собой уменьшение размеров планеты. После возраста Земли 4,5 миллиардов лет произошло сильное уменьшение размеров (радиуса) Земли с 7500 километров до 6400. Радиус земного шара уменьшались на 1100 километров. Одно и тоже количество воды может покрыть всю поверхность крупной планеты слоем в 1 километр, а поверхность мелкой планеты ─ слоем воды в 10 километров. Вот почему из-за уменьшения площади поверхности Земли в течение последних 0,5 миллиардов лет произошел глобальный процесс затопления огромных территорий. Целые континенты перестали существовать, за это время примерно 40% бывшей суши превратилось в дно Тихого, Атлантического, Индийского океанов. Глубина океанов с 0,5 увеличилась до 3 километров (в среднем). В этот период произошло образование Северного Ледовитого океана. Сотни видов сухопутных животных в процессе борьбы за существование превратились в морских обитателей (моржи, морские котики, тюлени, дельфины, киты и другие).

Геологическое изучение недр доказывает, что за последние 0,5 миллиардов лет были затоплены океаном следующие территории:

1) В период 0,1 – 4 миллионов лет назад затоплена огромная территория Арктиды (или Северной Антарктиды, Гипербореи), которая была расположена на месте современного Северного Ледовитого океана.

2) Произошло образование «внутриконтинентальных» морей в период 50 – 300 миллионов лет назад: Балтийского, Средиземного, Черного, Аральского и Каспийского.

3) В период 0,1 – 4 миллионов лет назад полностью был затоплен огромный континент (Южной) Атлантиды, который как гигантская лента шириной в 1000 километров располагался посредине Атлантического океана от северного и почти до южного полюса.

4) В это же время ушли под воду длинные «ленточные» континенты шириной в 1000 километров, которые когда-то соединяли Антарктиду с Африкой, Индией и Южной Америкой. Стала дном океана широкая полоса земли, соединяющая Антарктиду и Южную Америку через Фолклендские острова. Сегодня это океанические хребты и мелкие острова.

5) В период 3 – 10 миллионов лет назад был затоплен гигантский Полинезийский континент, который когда-то соединял в единую территорию Азию (Индокитай) и Австралию. Сейчас от континента остались острова Филиппин, Индонезии, Новой Гвинеи и тысячи мелких островов в Тихом океане, расположенных между Австралией и Южной Америкой.

6) Начиная с 10 миллионов лет назад происходил (и происходит в настоящее время) процесс затопления водами океана северных территорий Канады и Гренландии, которые ранее были соединены друг с другом и являлись единым участком суши. Погружается под воду северные территории Сибири.

7) Начиная с 20 миллионов лет назад и кончая 5 миллионов лет погрузился на дно океана огромный Карибский континент, который располагался на месте Карибского моря и Мексиканского залива.

8) Около 30 миллионов лет назад произошло отделение Азии от Северной Америки и между этими континентами раскинулось Берингово море.

Процесс затопления континентов будет продолжаться. С каждым годом Земля становится холоднее и её радиус будет уменьшаться. Охлаждение всего объема Земли до минус 273 градуса по Цельсию будет происходить еще 1 миллиард лет. Если сейчас радиус Земли составляет 6400 километров, то через 0,7 миллиардов лет он будет меньше 5000 километров. Продолжится процесс «выжимания» подземных вод на поверхность Земли, соответственно этому будет увеличиваться масса вод океанов и морей. Поэтому площадь океанов и морей на Земле будет неуклонно увеличиваться, следовательно площадь континентов будет уменьшаться. Можно с большой долей вероятности утверждать, что в ближайшие 20 миллионов лет будут затоплены северные области Канады и Сибири, территория между Северной и Южной Америкой (Мексика, Гондурас, Гватемала, Никарагуа, Куба, Гаити), северная часть Австралии, Сахара, вся «русская платформа» между Балтийским и Черным морями.

5) Период № 5. Период полного отсутствия океанов (возникнет через 2 миллиарда лет при возрасте Земли в 7 миллиардов лет, радиус планеты в то время составит 5000 километров). Выше не раз говорилось о конечной судьбе гидросферы планет. Под действием диссипации была потеряна атмосфера Меркурия, Луны и Марса, потом испарились и рассеялись по космическому пространству молекулы воды из гидросферы этих планет. Аналогичная судьба у гидросферы Земли. Сначала будет почти полностью потеряна атмосфера. Через миллиард лет наша Земля потеряет атмосферу, и под действием космического облучения все воды океанов, морей, озер и рек испарятся и улетят в космос. Сравнительно быстро (за 1 миллиард лет) наша планета потеряет всю гидросферу и ее поверхность будет похожа на лунную. Следовательно, через 1 миллиард лет вся поверхность Земли на 100% будет состоять из суши.