Водный мир: какой была Земля более 3 млрд лет назад

[.Планета]

Ученые нашли доказательство того, что Земля была покрыта глобальным океаном, который превратил планету в «водный мир» более 3 млрд лет назад. Открытие помогает не только понять, где и как появилась первая одноклеточная жизнь на Земле, но и определить, какие экзопланеты могут быть обитаемыми.

Что известно науке о Земле в период 3 млрд лет назад?

Что именно выяснили ученые

Состояние планеты и процессы, которые происходили на ней 3 млрд лет назад, вызывают множество споров среди ученых — в первую очередь, потому что на поверхности Земли сохранилось мало геологических памятников этого периода.

Однако существует несколько регионов, где древние породы подходят близко к поверхности. Одним из них является Панорама — засушливая и малонаселенная область в Западной Австралии, где ученым из Университета Колорадо удалось извлечь образцы керна возрастом около 3,24 млрд лет.

В этой местности на поверхность выходит плита, которая в архее находилась на дне океана. Ученые воспользовались этим, чтобы определить содержание в ее породах различных видов кислорода, которые накапливаются в минералах при взаимодействии с морской водой. В частности они проанализировали относительные количества двух изотопов: легкого кислорода-16 и чуть более тяжелого кислорода-18 в более чем 100 образцах.

Анализ показал, что количество этих изотопов значительно превышает их содержание в породах, которые омываются морской водой прямо сейчас. Ученые считают, что такой результат говорит о том, что примерно 3,24 млрд лет назад суши на Земле практически не существовало, а вся поверхность была покрыта водой.

«Без континентов над океаном значение кислорода было бы отличным от сегодняшнего, и это именно то, что мы нашли», — пишет ведущий автор исследования Бенджамин Джонсон.

При этом результаты исследования не означают, что Земля была полностью лишена суши — исследователи полагают, что в этот период развития планеты на ее поверхности могли существовать «микроконтиненты», которые поднимались над поверхностью океана на большом удалении друг от друга.

При этом анализ с высокой долей вероятности исключает существование огромных богатых почвой континентов, подобные тем, которые доминируют сегодня на Земле, а также суперконтинентов — таких, как гипотетический Ваальбара.

Ваальбара — первый гипотетический суперконтинент на Земле, который, предположительно, существовал в эпоху архея — 3,6–2,8 млрд лет назад. Его формирование, согласно гипотезе ученых, началось 3,6 млрд лет назад, а завершилось 3,1 млрд лет назад. Суперконтинент раскололся на более мелкие около 2,5 млрд лет назад.

«Я представляю картину, похожую на то, как выглядят Галапагосские острова, если посмотреть на них с запада: огромные просторы океана на север и юг с небольшими скалистыми вулканическими островками, едва поднимающимися над поверхностью океана», — комментирует Джонсон.

Однако возможны и иные объяснения очень высокого содержания изотопов кислорода в породах того периода, отмечают авторы исследования. Такие же химические характеристики могут возникнуть, если континенты формировались гораздо медленнее, чем полагают ученые.

Еще одна гипотеза заключается в том, что континентальные глины, которые сейчас представляют собой твердые породы, образовались не на суше, а в океане.

Что было на Земле, кроме океана

Гипотезы о том, как именно и когда на Земле сформировались первые континенты, до сих пор являются предметом спора среди ученых. Существует теория, что крупные участки суши на поверхности планеты появились в результате замедления потери тепла из недр Земли.

Самому старому из сохранившихся континентальных материалов около 4 млрд лет — то есть он сформировался примерно через 600 млн лет после формирования планеты. Если это действительно так, он возник еще до того, как Землю начали бомбардировать обломки объектов, оставшихся от формирования Солнечной системы, — и до того, как на планете появилась вода. Однако найти веские доказательства существования континентов до Гондваны ученым пока не удавалось.

Гондвана

Большинство исследователей сходятся в том, что порядка полумиллиарда лет назад на Земле доминировал суперконтинент Гондвана, который существовал до Юрского периода и распался на части около 180 млн лет назад.

В состав Гондваны входили Африка, Южная Америка, Антарктида, Австралия, Новая Зеландия, а также Аравия, Мадагаскар и Индостан. Она образовалась в конце докембрия в результате раскола суперконтинента Родиния.

Примерно 3 млрд лет назад, в период, описываемый авторами исследованиями, на Земле заканчивалась геологическая эпоха архея (2,5–4 млрд лет назад). Считается, что в это время в атмосфере планеты практически отсутствовал свободный кислород, а количество парниковых газов многократно превышало нынешние показатели.

Жизнь на Земле появилась еще в начале архея, а к 3 млрд лет назад доминирующей формой жизни на Земле были цианобактериальные маты (строматолиты) и археи.

Строматолиты внешне напоминали камни, но в действительности представляли собой конгломераты живых бактерий. В них входили аэробные и анаэробные бактерии, которые в процессе фотосинтеза преобразовывали солнечный свет и воду в глюкозу — простую форму сахара. В ходе этого процесса в качестве побочного продукта высвобождался кислород.

Ученые считают, что современная тектоника плит с ее зонами субдукции, центрами распространения, землетрясениями и всеми другими известными нам особенностями, вероятно, также началась в эпоху архея — около 3,2 млрд лет назад.

Это доказывают образцы пород древней земной коры возрастом от 3,9 млрд до 2,5 млрд лет, найденные учеными на Юго-Западе Гренландии. Исследователи провели анализ количества нейтронов в атомах гафния, чтобы выяснить, как долго каждый образец был частью земной коры.

По мере того, как породы на поверхности расплавляются и перерабатываются, содержание в них изотопов гафния меняется. Ученые обнаружили, что концентрация гафния в более старых породах, возраст которых превышает 3,2 млрд лет, существенно отличается от количества в более молодых. Эту разницу ученые объясняют тем, что примерно в это время на Земле началась тектоника плит.

Согласно одной из теорий, в начале эпохи архея вертикальные струи очень горячей магмы в мантии, вероятно, доставляли материал прямо на поверхность Земли, образуя первые куски континентальной коры.

Постепенно — между 3,2 и 3,5 млрд лет назад — мантия остыла и горячих магматических шлейфов стало меньше. Исследователи полагают, что в мантии сформировались устойчивые конвекционные ячейки, которые начали управлять движениями и субдукцией плит, а тектоника плит начала формировать поверхность Земли.

С тех пор большая часть новой коры проникла на поверхность Земли в тех местах, где расположены центры распространения, и в зонах субдукции. Одним из примеров является зона субдукции Мариана, где образовалась Марианская островная дуга и расположена Марианская впадина — самое глубокое место в океане.


Источник

@темы: статьи, планета Земля

---

Ожерелье с подвеской в виде планеты Земля

[.Планета]

Купить

@темы: планета Земля, эко-вещи

---

[.Планета]

– Как ни спорь, а планета обречена. На ее поверхности много ядовитой плесени и мусора.
– А зато…
– Что? Ну?..
– Зато цветет иван-чай…

В.П. Крапивин
"Лето кончится не скоро"


Источник

@темы: фотографии, цитаты, планета Земля, экология

---

Ледниковый период начинается с тропических лесов

[.Планета]

Ученые выяснили, что за последние пятьсот миллионов лет наша планета пережила три крупных ледниковых периода. Температура воздуха резко понижалась, и огромные территории покрывались ледяными щитами. При этом ученым удалось выяснить не менее важную деталь – во всех случаях в самом начале происходило тропическое столкновение океанов и континентов.

По словам экспертов, так называемые «тектонические нагромождения» образовывались возле экватора в период, когда океанические плиты поднимались выше континентальных плит.

Это приводило к тому, что становились открытыми десятки тысяч километров океанических пород в тропиках. По версии ученых, повышенная важность и температура воздуха в тропиках ведут к возникновению мощной химической реакции между тектоническими плитами и атмосферой. Диоксид углерода взаимодействует с магнием и кальцием, образуя в итоге известняк.

Данный процесс мог происходить на огромных территориях, вытягивая таким образом из атмосферы огромное количество углекислого газа, после чего температура воздуха резко снижалась.

По словам ученых, Гималайские горы – явный тому пример. В этих горах ученые обнаружили два крупных шва, которые образовались в результате тектонического движения. По этим швам исследователи выяснили, что смещение континентов происходило в течение нескольких тысячелетий.

Давно известно, что поверхность Земли постоянно находится в движении - тектонические плиты перемещаются, вследствие чего, дно океанов рано или поздно становятся сушей, а суша оказывается на дне. Об этом говорят различные находки, сделанные в разных местах планеты. Например, несколько лет назад ученые выяснили, что Кавказ 100 миллионов лет назад был дном океана. Выяснили это очень просто. На высоте 2360 метров были обнаружен окаменевший моллюск, размеры которого около трех метров.


Источник

@темы: природа, статьи, планета Земля

---

[.Планета]

У земли всегда есть музыка для тех, кто умеет слушать.

Джордж Сантаяна


Источник

@темы: цитаты, природа, планета Земля

---

Как Земля выглядела бы без океанов

[.Планета]

Ученые из Университета Сиднея создали необычную карту нашей планеты: «удалив» океаны, они показали различные геологические особенности дна.

Ученые и ранее моделировали геологические карты Земли без океанов, но последняя подобная карта была нарисована от руки в 70-х годах прошлого века. Существуют также карты, созданные на основе спутниковых данных. Новая цифровая карта создана по результатам анализа 15 000 образцов морского дна, собранных за последние 50 лет исследовательскими судами со всего мира.

Как говорится в пояснительной записке авторов, карта имеет большое значение с точки зрения экологии и геологии. Наглядно показав общую картину, исследователи также смогли дополнить научные знания. Так, ранее считалось, что большая часть дна Южного океана покрыта известковыми отложениями, но оказалось, что в немалой степени там присутствуют диатомовые водоросли – одноклеточные планктонные или перифитонные организмы.

Ученые выделили 13 основных составляющих дна, таких как глина, песок, ил, вулканические породы, кораллы и так далее; все они отмечены разным цветом. Собранные воедино, эти данные позволяют изучать изменения климата в прошлом и прогнозировать состояние окружающей среды в будущем.


Источник

@темы: видео, интересности, планета Земля

---

Что на Земле исчезнет раньше — кислород или вода?

[.Планета]

Ученые прогнозируют, что исчезновение одного из жизненно необходимых веществ произойдёт примерно через миллиард лет.

Современные научные модели прогнозируют, что усиление радиации от Солнца сотрет океанские воды с лица нашей планеты в течение примерно двух миллиардов лет. Но новая модель, основанная в среднем на чуть менее 400 тысячах симуляций, предполагает, что более ранней причиной исчезновения жизни на планете в современном виде станет критическое уменьшение количества кислорода в атмосфере и полное исчезновение озонового слоя.

Чтобы прийти к таким выводам исследователи запустили подробные модели биосферы Земли с учетом изменений яркости Солнца и соответствующего падения уровней углекислого газа, поскольку газ разрушается за счет увеличения уровня тепла. Меньше углекислого газа означает меньше фотосинтезирующих организмов, таких как растения, что приведет к меньшему количеству кислорода.

«Модель прогнозирует, что деоксигенация атмосферы с резким падением атмосферного O₂ до уровней, напоминающих архейскую Землю, скорее всего, будет запущена до возникновения влажных парниковых условий в климатической системе Земли и до значительной потери поверхностных вод», — авторы исследования.

По словам авторов работы, геолога Криса Рейнхарда из Технологического института Джорджии и эколога Кадзуми Одзаки из Университета Тохо в Японии, такие изменения, вероятно, не произойдут еще около миллиарда лет, однако, когда это случится, кислород будет исчезать стремительно, и его в атмосфере останется примерно в миллион раз меньше, чем сейчас.

Этот перелом станет концом для людей и большинства других форм жизни, которые полагаются на кислород в своем существовании, однако на планете сохранится микробная жизнь.

«Атмосфера после сильной деоксигенации характеризуется повышенным содержанием метана, низким уровнем CO₂ и отсутствием озонового слоя. Система Земля, вероятно, будет миром анаэробных форм жизни», — Кадзуми Одзаки.

Работа Рейнхарда и Одзаки является частью проекта NASA NExSS (Nexus for Exoplanet System Science), который сосредоточен на поисках биосигнатур за пределами нашей планеты. Сегодня появляются все более мощные телескопы, и ученые хотят знать, что им следует искать в массивах данных, которые собирают эти инструменты.
Источник

@темы: природа, статьи, планета Земля