19.09.2024 Формирование и происхождение Земли
Земля начала формироваться из протопланетного облака 4,54 млрд лет назад. В этом облаке лёгкие и тяжёлые элементы перемешаны, но в результате действие силы тяжести тяжёлые начали опускаться к будущему центру планеты, выдавливая на поверхность более лёгкие элементы – гравитационная дифференциация. Так железо накапливалось в центре облака, формируя будущее ядро. Во время опускания потенциальная энергия слоя тяжёлых элементов начала уменьшаться, соответственно начала увеличиваться кинетическая энергия. В результате это привело к нагреву нашей планеты до 1200 С. Космос охладил поверхность облака из лёгких элементов, которое начало быстро остывать, превращаясь из расплава в твёрдое вещество, так сформировалась земная кора. Та область, где гравитационная дифференциация продолжилась и сохранилась высокая температура стало современной мантией, таким образом формирование земли началось с накопления более тяжёлого и восстановленного материала, а продолжалось путём аккреции (слипания) более окисленного материала, богатого летучими компонентами. Магнитное поле Земли появилось по мере роста жидкого железного ядра и возникновения в нём интенсивной конвекции. Окончательное формирование магнитного поля произошло 3,3 млрд лет назад после выделения внутреннего твёрдого ядра.
Первичная Земля оказалось с Луной приливными взаимодействиями. Луна определила наклон оси вращения Земли и обусловила климатическую зональность проблемы.
После образования земного ядра (на границе архея и протерозоя) дальнейший рост Земли происходил уже более спокойно и равномерно по тектоново-магматических циклам, которых насчитывают около 14. Последний – самый мощный, наблюдался 2,6 миллиарда лет назад, в ходе которого литосферные плиты перемещались со скоростью 2–3 метра в год.
Поверхность Земли на ранних этапах была окутана плотной углекисло-азотной атмосферой с давлением 4–5 атмосфер, температурой +30–+100°С. Возник первый неглубокий мировой океан, дно которого было покрыто базальтами и серпентенитом. В раннем протерозое произошло насыщение первичной водой этого слоя, это привело к снижению давления СО2 в первичной атмосфере, а в дальнейшем к резкому снижению температуры на поверхности Земли. Появление кислорода и озонового слоя в атмосфере способствовало формированию биосферы.
История Гидросферы
Молодая Земля была лишена гидросферы. Гидросфера появилась благодаря дегазации Земли за счёт излива на её поверхность мантийных расплавов, которые попав в условия с минимальным давлением вскипали и выделяли летучие вещества, в том числе пары воды. Чем сильнее нарастали конвективные явления в мантии, тем чаще и в большей массе извергались на поверхность Земли потоки магмы и тем больше становился объём первоначально неглубокого океана. Наибольший приток воды происходил 2,6 млрд лет назад. А 2,2 млрд лет назад стала быстро опускаться (это примерно середина современного океана).
Атмосфера Земли
4 млрд лет назад Земля уже обладала атмосферой, гидросферы тогда ещё не было. В этот период началась активная дегазация Земли и происходит увеличение СО2 и азота по сравнению с более ранними этапами.
4–4,7 миллиарда лет назад Земля уже обладала атмосферой. В этот период началась активная дегазация Земли и происходит увеличение углекислого газа и азота по сравнению с более ранними этапами. Атмосфера была крайне разряженной, до 90% - СО2, 7% - азот, остальные – аммиак. Давление – до 4 атмосфер. В дальнейшем происходила замена углекислого газа на кислород. Насыщение серпентинового слоя океанической коры водой сопровождалось связыванием углекислого газа в карбонаты. Обеднение атмосферы СО2 привело к резкому снижению приземной температуры, а именно снизилась с +90 до +60, сопровождалось это (2,4 миллиарда лет назад) грандиозным оледенением. В дальнейшем ведущую роль приобретают фотосинтезирующие организмы. Помимо этого, сыграла роль фотодиссоциация паров воды коротковолновым излучением. Однако не весь кислород переходил непосредственно в атмосферу: его мощным поглотителем являлось свободное железо. Оно исчезло из мантии Земли около 600 миллионов лет назад. Таким образом, выход кислорода из литосферы и гидросферы благоприятствовал быстрому развитию многоклеточных организмов.
