Как появилась земля кратко
Обновлено: 02.07.2024
Учёные смогли доказать, что Земля появилась примерно 4.5 миллиарда лет назад. К слову, примерно такой же возраст и у Солнца, и у всех планет солнечной системы.
Как и другие планеты Земля образовалась из облаков газа и пыли, которые остались от взрыва звёзд предыдущего поколения.
Дело в том, что и Земля, и даже наше тело состоит из множества химических элементов. Но во вселенной сначала был только водород. Откуда же взялись все остальные более тяжёлые ядра? Давайте разбираться.
Задолго до появления Земли в недрах какой-то звезды много миллионов лет шли реакции слияния лёгких ядер в более тяжёлые. Из водорода образовывался гелий, из гелия - литий и так далее вплоть до железа, никеля и кобальта. Когда звезда заканчивает свой жизненный цикл, в некоторых сценариях она взрывается. Такой взрыв называется - вспышка сверхновой. Только не спрашивайте меня, почему фактическая смерть звезды называется словом "сверхновая". Я не знаю. Но в этом взрыве происходят две важные вещи: во-первых, вещество звезды разлетается вокруг нее в виде газо-пылевых облаков на астрономически большие расстояния, во-вторых, за счёт энергии взрыва образуются самые тяжёлые элементы (такие как, например, золото, свинец, уран), которые не могут образоваться никак иначе.
На эту тему есть такая вот замечательная песня
Мне запомнилась фраза "Сотней огней нам светил на этом пути Пепел уже давно сгоревших звёзд".
Красивая метафора - мы все состоим из пепла уже давно сгоревших звёзд! Послушайте!
Земля
Существуют различные гипотезы о том, как появилась Земля. Человечество на протяжении многих столетий пытается раскрыть тайну возникновения нашей планеты и жизни на ней, однако учёные до сих пор не приблизились к разгадке.
О ранних теориях происхождения
Учёные выдвигали разные теории о том, как появилась Земля. Например, в восемнадцатом столетии французские исследователи считали, что наша планета возникла в результате космической катастрофы, когда Солнце столкнулось с кометой. Английские учёные утверждали: астероид, пролетавший мимо светила, отсек его часть, из которой в дальнейшем образовались многие небесные тела. Германские исследователи полагали, что планеты, составляющие Солнечную систему, были образованы из огромного холодного пылевого облака. Из невероятного количества разрозненных теорий можно сделать только один вывод: создание Земли обладает неразрывной связью с процессом формирования всех планет и звёзд, составляющих систему Солнца.
Формирование Земли
Образование Земли связывают с туманностью, представлявшей собой обломки звёзд, относящихся к более ранним поколениям. Сформировали её микроскопические частицы железа, льда и прочих веществ, которые были сосредоточены в охлаждённых звёздных слоях и выброшены в космическое пространство. Благодаря силам притяжения частицы газовых дисков сталкивались и склеивались друг с другом. Данный феномен известен как аккреция.
Исследователи изучают происхождение Земли по горным породам, однако возраст древнейших из них насчитывает не более 3,7 миллиарда лет. По этой причине все предшествующие события, касающиеся эволюционного развития нашей планеты, являются всего лишь гипотезами и опираются на косвенные данные.
Следующий этап создания Земли характеризовался соединением мелких частиц в планетезимали (небесные тела, состоящие из частиц пыли протопланетных дисков). Сталкиваясь, разрушаясь и соединяясь, за несколько миллиардов лет планетезимали, выполняющие роль строительных блоков, образовали ядро, которое стало центром-зародышем будущей Земли. Крупнейшие зародыши начали конкурировать друг с другом за остававшиеся свободными планетезимали. Данный процесс длился от одного до десяти миллионов лет. На протяжении всего периода происходил захват газовых облаков зародышами планет, образующими внутреннюю часть Солнечной системы.
Многие современные учёные сходятся во мнении, что процесс формирования нашей планеты длился около 400 миллионов лет, сопровождался падениями метеоритов и столкновениями с астероидами. Земля продолжила эволюционировать и после своего рождения. Разогрев недр осуществлялся благодаря двум видам энергии: образованной во время склеивания частиц и высвобождавшейся при ядерных реакциях. Данное явление спровоцировало процесс интенсивного формирования ядра и внутренних оболочек планеты.
Образование Земли на начальном этапе сопровождалось высокой температурой внутренних слоёв. Поэтому даже на незначительной глубине пролегали пласты, которые составляли преимущественно расплавленные горные породы. Догеологический (начальный) этап продолжался около 900 миллионов лет, однако на данный момент он является плохо изученным и скрывает массу неразгаданных тайн. На протяжении всего периода возникало много вулканов, выбрасывающих водяной пар и газ. Учёные считают, что в течение догеологического периода произошло формирование важнейших оболочек: коры, мантии и ядра. Причиной расслоения была метеоритная бомбардировка земной поверхности и последующее плавление ее отдельных частей.
Вторая гипотеза утверждает, что основу железного ядра составляют части, оставшиеся от метеоритов, бомбардировавших поверхность молодой планеты. Она была покрыта каменными (силикатными) метеоритами, образовавшими мантию. Уязвимым местом данной теории является следующий фактор: такой феномен мог быть обусловлен исключительно поочерёдным падением железных и каменных метеоритов. Однако согласно данным исследований удалось выяснить, что метеориты, обладающие железной структурой, могли возникнуть только в результате разрушений уже сформированных планет. Таким образом, каждая из гипотез имеет ряд несогласований. Точной теории о том, как возникла Земля, на данный момент не существует.
Нельзя отрицать важность плотного внутреннего ядра планеты для всех живых организмов. Именно оно делает массу Земли достаточно большой для удержания водяных паров и атмосферных газов в гравитационном поле. Без них не могут существовать гидросфера и прочие слои. В случае, если наша планета лишится собственного ядра, на ней не останется воздуха и воды.
Устройство земного ядра, возникшего на ранних этапах существования планеты, предполагает наличие внешних и внутренних оболочек. Учёные считают, что расстояние от поверхности до внешнего слоя составляет примерно 3000-5000 километров. Физические свойства ядра максимально приближены к жидкости. В его состав входят расплавленный никель и железо, обладающие превосходными показателями электропроводности. Данный слой позволяет существовать магнитному полю, создаваемому по закону Фарадея (электромагнитной индукции), что обеспечивает постоянное движение проводников тока.
В состав внутреннего ядра входят: диоксид кремния (20% от общей массы) и железо (80% от общей массы), а само оно расположено между внешним слоем и центром земного шара. Ядро имеет очень высокую температуру и большую плотность. У внешнего ядра есть связь с мантией, тогда как существование внутреннего является более автономным. Сочетание огромного давления с высокими температурами позволяет веществу оставаться в твёрдом состоянии. Предполагается, что даже самый лёгкий земной газ водород в подобных условиях пребывает в твёрдой форме.
Вопрос о том, как появилась Земля, и по сей день является открытым. Существуют различные теории о внутренней структуре планеты, однако ни одна из них не имеет достаточного количества доказательств. Большая часть исследователей сходится во мнении, что центральная оболочка начала формироваться одновременно с появлением Земли.
Ядро покрыто мантией. Слой пространства на глубине 2900 километров от центра к коре заполнен пластическим (нетвёрдым, полурасплавленным) веществом. Мантия обладает массой приблизительно 67% от общего веса планеты. Слой считается неустойчивым из-за того, что он пребывает в пластическом состоянии и перманентном движении. Толщина коры (внешней оболочки) варьируется от нескольких десятков километров (под материковыми плитами) до нескольких километров (под океанами).
На начальных этапах возникновения Земли слой коры был довольно тонким и представлял собой расплавленный базальт в застывшем состоянии. В наши дни выделяют следующие слои:
- базальтовый – пролегает на наибольшей глубине и состоит из самых твёрдых пород;
- гранитный – его составляют преимущественно гранит и метаморфические горные породы;
- осадочный – находится у поверхности, в нём преобладают осадочные породы.
Геологи хорошо изучили осадочный и гранитный слои, однако до базальтового пока что ещё никто не добрался. Из-за того, что он пролегает на больших глубинах, получить доступ к нему невозможно даже с помощью самой современной буровой скважины.
Получить косвенную информацию о том, как появилась Земля, можно используя новейшие сейсмические методы. При землетрясениях на глубине от нескольких десятков до семисот километров образуются сейсмические волны. Их скорость варьируется в зависимости от плотности среды распространения (к примеру, скорость звуковых волн в воздухе в разы ниже, чем в воде). Анализ скорости сейсмических волн позволяет получить вполне достоверные сведения о показателях плотности веществ на различных уровнях коры.
О том, как была сформирована поверхность древней Земли
Происхождение Земли на начальных этапах (4,5 – 4 миллиарда лет назад) сопровождалось расслоением внутренних материй. Метеориты бомбили поверхность, в результате чего образовывались кратеры. Удары высвобождали энергию, которая трансформировалась в тепловую. Метеоритный подогрев активировал вулканическое извержение и выход паров и газов из недр планеты. Внушительная площадь нашей планеты была покрыта расплавленной магмой, образовывавшей поля из базальта.
После возникновения Земли постепенно происходили метаморфозы в её внутренней структуре: кора, мантия и ядро неоднократно изменялись перед тем, как принять знакомую нам форму. После того, как возникла Земля, она обзавелась собственным спутником – Луной, над разгадкой появления которой бьются многие современные учёные. Наиболее убедительная гипотеза – Луна образовалась, когда два крупных небесных тела столкнулись друг с другом.
Луна сильно отличается от нашей планеты: на её поверхности отсутствует вода, однако оба небесных тела обладают похожими кислородными подписями (идентичным соотношением изотопов кислорода). Данные сведения наталкивают многих учёных на мысль, что Луна и Земля были сформированы из одинаковых планетезималей. Спутник оказывает существенное влияние на нашу планету, вызывая отливы и приливы как в океанах, так и в водах, скрытых под земной корой.
Об атмосфере и гидросфере
Создание Земли сопровождалось появлением базальтового слоя коры и расплавленной магмы, поднимавшейся по разломам вверх. В ней содержались газы. Высокие температуры и давление провоцировали бурное протекание химических реакций. В результате образовывался ряд привычных земных веществ, от угарного газа (монооксида углерода) и углекислого газа до водорода и азота. Таким образом? появление первичной атмосферы непосредственно связано с недрами планеты, однако она обладала массой отличий от современной.
После того, как появилась Земля, происходил активный выброс газовых облаков древними вулканами. Водородные и гелиевые поднимались на почтительную высоту и достигали космического пространства. Более тяжёлые облака удерживались притяжением планеты, поэтому они стелились вдоль поверхности. Именно эти газы образовали первичную атмосферу. Юную планету окружали: водород, метан, аммиак, углекислый газ, азот, инертные (благородные) газы, а также испарения плавиковой, борной и соляной кислот. Первичная атмосфера почти не содержала кислорода – его концентрация была ниже сегодняшней примерно в тысячу раз.
Кислорода во время появления Земли в свободной форме фактически не существовало, он входил в различные химические соединения. Атмосфера была ядовитой, непригодной для дыхания, и не имела озонового слоя, защищающего в наши дни всех живых существ от космического радиационного воздействия. Её обогащение осуществлялось последовательно за счёт продуктов сгорания метеоритных тел. После того, как появилась Земля, постепенно произошло изменение её атмосферы, а главными составляющими стали: кислород (20%), азот (75%) и аргон (чуть менее 1%). Значительно снизилось содержание водяных паров и диоксида углерода.
Происхождение Земли сопровождалось медленным охлаждением и формированием первичной атмосферы. В результате образовалась водная оболочка – гидросфера. Древняя атмосфера содержала водяной пар в больших количествах, вырывавшийся из глубины со слоями расплавленной лавы. Он конденсировался и выпадал в виде осадков. Водные потоки, собираясь на поверхности, скапливались в углублениях и постепенно становились озёрами. В результате циркуляции жидкости водоёмы увеличивались в размерах и превращались в океаны. В потоках присутствовали микрочастицы горных пород и ряд других веществ, что сделало морскую воду солёной.
Описание того, как появилась Земля, строится на гипотезах, поскольку учёные могут судить о том, как именно была сформирована гидросфера и первичная атмосфера исключительно по косвенным данным. Все существующие гипотезы как возникла Земля обладают противоречиями и неразгаданными по сей день тайнами. Современная наука располагает довольно незначительным количеством сведений, касающихся первого периода эволюции планеты.
Ученые полагают, что Земля возникла около 4600 млн. лет назад. С тех пор ее поверхность постоянно изменялась под воздействием различных процессов. Земля, видимо, сформировалась спустя несколько миллионов лет после колоссального взрыва в космосе. Взрыв создал огромное облако газа и пыли. Ученые считают, что его частицы, сталкиваясь друг с другом, объединились в гигантские сгустки раскаленного вещества, которые со временем превратились в ныне существующие планеты.
По мнению ученых, Земля возникла после колоссального космического взрыва. Первые материки, вероятно, сформировались из расплавленной породы, вытекавшей на поверхность из жерл вулканов. Застывая, она делала земную кору толще. Океаны могли образоваться в низинах из капелек воды, содержавшейся в вулканических газах. Из этих же газов, вероятно, состояла и первоначальная атмосфера Земли.
Думают, что Земля поначалу была невероятно горячей, с морем расплавленных горных пород на поверхности. Примерно 4 млрд. лет назад Земля начала медленно остывать и разделилась на несколько слоев (см. справа). Самые тяжелые породы опустились глубоко в недра Земли и образовали ее ядро, оставаясь невообразимо горячими. Менее плотное вещество образовало ряд слоев вокруг ядра. На самой поверхности расплавленные породы постепенно затвердели, образовав твердую земную кору, покрытую множеством вулканов. Расплавленная порода, вырываясь на поверхность, застыла, образуя земную кору. Низкие участки заполнялись водой.
Земля сегодня
Хотя земная поверхность кажется твердой и незыблемой, изменения еще происходят. Они вызываются разного рода процессами, одни из которых разрушают земную поверхность, а другие ее воссоздают. Большинство изменений протекает крайне медленно и обнаруживается лишь специальными приборами. Для образования новой горной цепи требуются миллионы лет, по мощное извержение вулкана или чудовищной силы землетрясение могут преобразить поверхность Земли за считанные дни, часы и даже минуты. В 1988 г. землетрясение в Армении, длившееся около 20 секунд, разрушило здания и убило более 25 000 человек.
Строение Земли
В целом Земля имеет форму шара, слегка сплюснутого с полюсов. Она состоит из трех основных слоев: коры, мантии и ядра. Каждый слой образован разными типами горных пород. На рисунке внизу изображена структура Земли, но слои показаны не в масштабе. Внешний слой называется земной корой. Ее толщина от 6 до 70 км. Под корой располагается верхний слой мантии, образованный твердыми породами. Этот слой вместе с корой называется литосферой и имеет толщину около 100 км. Часть мантии, лежащая под литосферой, называется астеносферой. Она имеет толщину примерно 100 км и, вероятно, состоит из частично расплавленных пород. Температура мантии изменяется от 4000°С вблизи ядра до 1000°С в верхней части астеносферы. Нижняя мантия, возможно, состоит из твердых пород. Внешнее ядро состоит из железа и никеля, видимо, расплавленных. Температура этого слоя может достигать 5500°C. Температура субъядра может быть выше 6000°С. Оно твердое из-за колоссального давления всех прочих слоев. Ученые полагают, что оно состоит в основном из железа (подробнее об этом в статье «Строение Земли«).
Мы много можем рассуждать о космосе, но все-таки самый важный для нас здесь объект - планета Земля.
Давайте посмотрим, откуда она взялась и какое ее ждет будущее.
Как появилась Земля
У звезд есть протопланетные диски. Это облака пыли, которые вращаются вокруг своих звезд когда они только образовались. Протопланетный диск в начале раскаленный. И подпитывает звезду веществом.
Со временем протопланетный диск начинает остыватьЧ частицы собираются в более плотные комки вещества. Сперва появляются частички размером до 1 сантиметра. Затем из них начинают образовываться глыбы из льда и камня. Они сталкиваются друг с другом и постепенно слипаются.
Глыба становится все больше, вещество начинает уплотняться все сильнее, собирая окрестные микрочастицы.
Формируется объект, который в астрофизике называется планетезималь. Глыба, напоминающая астероид.
В определенный момент, когда масса становится очень большой, планета начинает принимать форму шара. Это максимально эргономичная форма для объекта с большой гравитацией.
Удивительно, но процесс формирования из глыбы полноценной планеты - очень быстрый, несмотря на космические расстояния. Планета типа Земли может образоваться всего за 100 тысяч лет, что по космическим меркам - буквально, миг. Всего же процесс образования полноценной планеты из микропылинок занял до 20 миллионов лет.
Параллельно идет зачистка орбиты. Объекты с пересекающимися орбитами сталкиваются, в результате у каждой планеты возникает своя, самостоятельная орбита.
Так 4,57 млрд лет назад появилась наша Земля. Чуть позже - спустя примерно 20 млн лет. Вероятная причина - столкновение Земли с объектом размером с Марс. Из-за которого и откололся кусок, который и стал нашим спутником - Луной.
В раскаленном шарике более плотное вещество погружалось вниз. В итоге образовались слои с ядром внутри. Земное ядро состоит из сплава железа и никеля с небольшими добавками. Металлическое ядро в дальнейшем сыграет огромную роль для всего живого на Земле.
Ведь такая слоистая структура с металлическим ядром внутри привело к появлению магнитного поля. Это поле отклоняет космическую радиацию, которая разрушительна для всего живого. Также магнитное поле защищает атмосферу, не дает ей рассеяться.
Газы, которые выходили из земной коры, образовали первичную атмосферу, состоящую, преимущественно, из водорода и гелия. Хоть Земля и успешно отбивала радиацию и солнечный ветер, условия на ней были слабо пригодны для жизни.
Откуда же на Земле появилась вода?
Тяжелая бомбардировка: как 4 млрд лет назад Земля была расстреляна метеоритами
Поздняя тяжелая бомбардировка – так в геофизике называется период 4 млрд лет назад, когда Земля была буквально расстреляна метеоритами.
Метеориты буквально взрывали земную кору, оплавляли поверхность. И сильно повлияли на геологию нашей планеты и на состав полезных ископаемых.
Оценить, сколько метеоритов упало на Землю, сейчас сложно – океаны, земля, живые организмы внесли свои коррективы. Но масштаб проблемы можно оценить по Луне. В то время на спутнике Земли образовалось более 22 тысяч крупных кратеров, диаметр которых превышает 20 км. При этом 40 кратеров превышает 1 тыс км, есть несколько свыше 5 тыс км.
Кратер от метеорита, который вероятно уничтожил динозавров - вид из космоса
Для сравнения: кратер, который уничтожил динозавров, в диаметре достигает 180 км. А кратер, из-за которого предположительно случилось пермское вымирание, когда погибло 96% видов живых организмов – в диаметре составляет 500 км.
Последняя метеоритная бомбардировка состоялась 3,8 млрд лет назад. Воды на Земле очень мало. Но достаточно для жизни
Слева - спутник Юпитера Европа, справа - наша Земля
Считаете, что наша планета богата водой?
Если собрать всю воду, что есть на Земле, она поместится в сферу диаметром 1385 километров. Да даже расстояние от Москвы до Анапы больше - 1510 км!
Просто все океаны, ледники и озера размазаны по Земле тонким слоем. На воду приходится лишь 0,12% всего объема нашей планеты. И 97,5% этой воды - морская, не пригодная для питья.
И Земля даже не лидирует по содержанию воды среди планет Солнечной системы. На первом месте - Европа, спутник Юпитера. Европа по структуре похожа не нашу планету, но, как видите на фото, заметно уступает Земле в габаритах. Европа покрыта слоем льда толщиной в 30 километров. А под этим льдом находится океан из жидкой воды.
Но у нашей планеты есть другое важное свойство - только на Земле есть вода в жидком виде прямо на поверхности.
Какая форма у нашей Земли
Разумеется, не плоская. Но и не. шар! Земля представляет собой эллипсоид. Ее диаметр не равномерен по поверхности. На экваторе диаметр на 43 километра больше, чем на полюсах. Получается, наша планета немножко сплюснута.
Когда возникла жизнь на Земле
Ученые сходятся во мнении, что жизнь на Земле появилась в период 3,7 - 4 миллиардов лет назад.
Интересный факт. Жизнь меняет Землю
Жизнь появилась на нашей планете, но она, в свою очередь, сильно влияет на экосистему Земли. Например, на нашей планете не было кислорода в таком количестве. Он возник из-за деятельности микроорганизмов.
Сперва развилась до одноклеточных форм, которые тонким слоем покрывали дно океана. Питались они с помощью фотосинтеза и плавно наполняли атмосферу нашей планеты кислородом.
Довольно большой период времени планета была покрыта льдом. Причина этого проста - активность Солнца была на треть слабее чем в наши дни.
Со временем активность Солнца росла, льды отступали. Это стимулировало развитие жизни. Сложные многоклеточные появились лишь 580 миллионов лет назад.
Сколько времени осталось для жизни на Земле
Не так то много, как могло бы показаться на первый взгляд. По разным оценкам, условия на Земле будут благоприятны для жизни еще в течение от 0,5 до 1 миллиардов лет.
Если учесть, что жизнь на Земле появилась примерно 4 миллиарда лет назад - мы уже давно прошли половину пути и плавно движемся к закату.
Однако Солнце, по оценкам современных ученых, будет существовать еще, как минимум, 7,5 миллиардов лет. Что же такого произойдет с Землей, что жить на нашей планете станет невозможно?
Что ждет Землю дальше
Благоприятный период для нашей планеты продлится не так уж долго. Произойдет ряд внешних и внутренних изменений, которые сильно ударят по всему живому на планете.
Активность Солнца продолжит расти. Она и сейчас набирает обороты. Это происходит из-за накопления гелия - важного вещества для ядерных реакций внутри нашего светила. Поэтому Солнце светит все ярче и жарче.
Через 1 миллиард лет это будет сильно заметно. Температура поднимется настолько, что океаны начнут испаряться. Вода на планете будет все больше существовать не в жидком и твердом состоянии, а в виде пара. А через 1,1 миллиард лет все океаны, скорее всего, испарятся с поверхности планеты.
Через 3,5 миллиарда лет на нашей планете будет также жарко, как на Венере.
Кроме этого, активность Солнца приведет к снижению концентрации углекислого газа в атмосфере планеты, так как будут выветриваться силикатные материалы. Углекислого газа станет мало для фотосинтеза. Именно на этом факте основан прогноз, что жизнь на Земле начнет резко исчезать уже через 500 миллионов лет.
Через 1,5 миллиарда лет наклон оси нашей планеты начнет хаотично меняться, вплоть до отклонения на 90 градусов. Почему наклон оси будет меняться? Во-первых, будет меняться трение между внутренними слоями, в частности, между мантией и ядром. Во-вторых, Луна постепенно удаляется от Земли почти на 4 сантиметра в год. И через полтора миллиарда лет ее влияние заметно снизится.
Если Земля будет направлена к Солнцу под углом 90 градусов, то полюса станут перпендикулярны. Одна половина будет получать много тепла и света, а другая страдать от их нехватки. Соответственно, в первом случае климат будет слишком жарким, когда температура поверхности будет подниматься до 80 градусов. В темной части планеты будет сильный холод.
Земное ядро будет остывать. Это приведет к серьезным климатическим переменам. Как я писал выше, трение между мантией и ядром изменится, что повлияет на скорость вращения и угол наклона.
Сутки увеличатся из-за замедления вращения. Через 250 миллионов лет сутки будут длиться 25,5 часов.
Красный гигант. Если жизнь на Земле чудом выживет, несмотря на все эти факторы - спустя примерно 5 миллиардов лет нас ждет неминуемое.
Вид с Земли на Солнце, которое стало растущим красным гигантом
Солнце начнет превращаться в красного гиганта и резко расти в размерах. Это связано с падением давления внутри светила, так как вещество постепенно прогорает в его недрах.
И через 5 миллиардов лет красный гигант достигнет орбиты Земли и захватит нашу планету.
После стадии красного гиганта (расплавив при этом все планеты земной группы) Солнце просто сбросит внешнюю оболочку, образовав планетарную туманность, которая постепенно рассеется. А оставшееся на своем месте ядро Солнца, лишенное оболочек, станет гелиевым белым карликом и будет остывать несколько миллиардов лет.
Последние дни Земли будут выглядеть так
На самом деле жить на Земле станет абсолютно невозможно гораздо раньше. Нам отпущено примерно половина миллиарда.
500 миллионов лет. Не так уж много нам и осталось, чтобы суметь развиться до такой степени, чтобы улететь от катастрофических изменений на нашей планете.
С другой стороны, представьте, как люди, уже из другой звездной системы, будут со стороны смотреть на рост красного гиганта. И рассказывать, как когда-то в этой звездной системе родилась жизнь, которая распространилась по всей галактике!
Читайте также: