Как образовалась планета Земля? Дата, этапы, особенности

Сотни миллионов лет силы притяжения сжимали «строительный материал» Земли — третьей по удаленности от Солнца планеты, которая появилась 4,6 млрд лет назад. Ее формирование не окончено и по сей день. До сих пор недра планеты и ее тонкая кора находятся в постоянном движении, изменяя очертания материков, рельеф и климат.

Газопылевой диск, похожий на тот, благодаря которому сформировалась наша планета

Рождение Земли и ее структура (4,6 млрд лет назад)

Туманность, из которой появилась Земля, представляла собой обломки звезд более ранних поколений. Она состояла из микроскопических частиц льда, железа и других веществ, собранных в более охлажденных слоях звезд и выброшенных в космос. Силы притяжения сталкивали эти частицы газового диска и склеивали их между собой. Такое явление называется аккрецией.

История нашей планеты записана в горных породах, но даже самые древние из них насчитывают только 3,7 млрд лет, поэтому о более ранних событиях земной эволюции можно судить лишь на основании косвенных данных и построенных на их основе гипотез.

На следующем этапе формирования планеты мелкие частицы соединялись в крупные (размером до километра) — «строительные блоки», называемые планетезималями, которые сталкивались, то разрушаясь, то, наоборот, соединяясь вместе. Таким образом постепенно 5–4,6 млрд лет назад возникло ядро — центр-зародыш будущей планеты Земля.

Наиболее крупные из таких зародышей стали конкурировать между собой за планетезимали, которые оставались свободными. Это происходило на протяжении 1–10 млн лет. Зародыши планет внутренней части Солнечной системы захватывали газовые облака и сливались друг с другом. Процесс образования каждой планеты оказался уникальным, этим и объясняется их разнообразие.

Некоторые планетезимали после столкновений между собой, подобно астероидам, стали основой будущих планет

Современная наука считает, что Земля сформировалась за 300–400 млн лет. Этот процесс был достаточно бурным, его сопровождали столкновения с астероидами и падения метеоритов.

Как в гигантской центрифуге, более плотные вещества опускались к центру планеты, в то время как легкие всплывали на поверхность. Эволюция Земли продолжалась и после ее рождения. Два вида энергии: та, которая образовывалась при склеивании частиц, та, что высвобождалась в результате ядерных реакций, разогревали недра юной планеты. В результате этого стало интенсивно формироваться ядро и внутренние оболочки Земли.

Внутренние слои планеты были настолько раскалены, что на глубине всего в несколько десятков километров лежал пласт расплавленных горных пород. С момента формирования Земли вещество и энергия недр, поверхности и атмосферы находились в состоянии постоянного взаимного обмена. Тем самым были созданы условия для зарождения будущей жизни.

Начальный этап жизни юной планеты после ее рождения принято называть догеологическим. Этот период длился 0,9 млрд лет, он пока еще недостаточно изучен и скрывает множество загадок. В то время появлялось множество вулканов, которые выбрасывали газы и водяные пары.

Принято считать, что в догеологический период сформировались важнейшие оболочки, которые современная наука выделяет в структуре Земли, — ядро, мантия и земная кора. Такое расслоение было вызвано мощной метеоритной бомбардировкой планеты и последующим плавлением некоторых ее частей.

Существует две гипотезы того, как появилось земное ядро. Согласно первой изначально однородное вещество, из которого состояла Земля, разделилось на тяжелый центр, куда «стекало» расплавленное железо, и более легкую мантию, состоящую из силикатов. Образование ядра, которое и по сей день остается жидким, происходило по мере того, как капли металла и другие тяжелые химические соединения как бы просачивались к сердцу планеты. Место опускающихся тяжелых соединений занимали более легкие шлаки — они поднимались к поверхности Земли. Из них состоит современная кора планеты и внешняя часть мантии. Это предположение не дает убедительного объяснения тому, как расплавленный железно-никелевый сплав мог «просочиться» более чем на тысячу километров вглубь земного шара и достичь его центра.

Сторонники второй гипотезы считают, что железное ядро Земли — это остатки железных метеоритов, с которыми сталкивалась планета вскоре после своего рождения. Потом их покрыл слой каменных (силикатных) метеоритов, из которого образовалась мантия. Уязвимое место этой гипотезы в том, что для такого хода событий железные и каменные метеориты должны были существовать раздельно и падать на Землю в строгой очередности. В то же время исследования показывают, что те из них, которые имеют железную структуру, могут появиться только в результате разрушения уже сформированной планеты. Таким образом, они не могут быть младше других планет Солнечной системы. Так как обе гипотезы не вполне убедительны, остается признать, что точным знанием о возникновении ядра Земли люди пока не обладают.

Плотное внутреннее ядро Земли очень важно для всего живого. Благодаря ему масса планеты достаточно велика, чтобы удерживать в своем гравитационном поле атмосферные газы, водяные пары, без которых не было бы гидросферы, и другие земные слои. Если бы Земля лишилась своего ядра, то мы остались бы и без воды, и без воздуха.

Как же устроено земное ядро, которое, очевидно, возникло в самом начале жизни планеты? В нем есть внешние и внутренние оболочки. Считается, что внешний слой лежит на глубине в 2900–5100 км от поверхности Земли и по своим физическим свойствам характеризуется почти как жидкость. Он состоит из потоков расплавленного железа и никеля и является прекрасным проводником электрического тока. Именно этому слою мы обязаны существованием магнитного поля нашей планеты, которое создается по законам электромагнитной индукции постоянно движущимся проводником тока.

Структура Земли

Промежуток в 1270 км от внешнего слоя до центра земного шара занимает внутреннее ядро, состоящее на 4/5 из железа и на 1/5 из диоксида кремния. Оно обладает очень высокой температурой и большой плотностью. Внешнее ядро связано с земной мантией, тогда как внутреннее существует само по себе. Высокие температуры сочетаются в последнем с огромным давлением (до 3 млн атмосфер), поэтому его вещество остается твердым. Предполагают, что даже легчайший из земных газов — водород — в таких условиях существует в твердой фазе.

Происхождение земного ядра и внутренняя структура нашей планеты продолжают быть научными загадками. Очень многое остается непознанным по сей день. Пока большинство ученых сходятся во мнении, что формирование центральной оболочки началось одновременно с рождением самой Земли.

Ядро покрывает мантия. Ее пластическое (полурасплавленное, нетвердое) вещество заполняет толщу пространства на глубину 2900 км от земной коры к центру планеты. Масса мантии составляет примерно 67% от общей массы планеты. Считается, что этот слой неустойчив за счет своего пластического состояния и находится в постоянном движении. В наиболее глубоких слоях мантии, где давление выше, его состояние переходит в твердое. Внешняя оболочка Земли — кора — имеет толщину от нескольких километров под дном океанов до нескольких десятков километров под материками.

В самом начале истории нашей планеты земная кора была относительно тонкая и представляла собой застывший слой расплавленного базальта. На сегодняшний день в ней различают три слоя: осадочный — у самой поверхности, гранитный и самый глубокий — базальтовый. Первые два хорошо изучены геологами, а вот третий пока никто не видел. На континентах базальтовый слой не выходит на поверхность, а из-за нахождения на большой глубине он недоступен даже для самых современных буровых скважин.

Однако мы все равно знаем о нем кое-что благодаря новейшим сейсмическим методам. Во время землетрясений на глубине 10–700 км возникают волны, которые называют сейсмическими. Как у всякой волны, их скорость тем выше, чем плотнее та среда, в которой они распространяются (например, звуковые волны распространяются в воде в 4,5 раза быстрее, чем в воздухе). Анализируя скорость сейсмических волн, можно судить о плотности вещества на разных уровнях в земной коре.

С помощью такого метода была построена карта глубины нашей планеты и доказано, что скорость сейсмических волн в самом нижнем слое земной коры близка к той, которая развивается в базальтовом. Еще одно косвенное подтверждение существования этого третьего загадочного слоя — повсеместное распространение на Земле базальтовых лав. Современные поля, состоящие из этого вещества, на поверхности планеты — след древних вулканических извержений. По глубоким разломам расплавленный базальт поднимался из земных недр, выплескивался на поверхность и застывал.

Сейсмические волны помогли установить существование базальтового слоя

Как же возник базальтовый слой земной коры? В самом начале жизни нашей планеты, примерно 4–4,5 млрд лет назад, Земля была сильно раскалена. В верхней части мантии давление было немного ниже, поэтому там был возможен переход части веществ из твердого состояния в жидкое. Образовывалась магма, близкая по составу к базальту. Она медленно двигалась вверх к поверхности Земли. Извергаясь, магма остывала и отвердевала. Так постепенно складывалась кора из базальтов.

Говоря о строении Земли, нам часто придется пользоваться термином «горные породы». Считается, что впервые так назвал разные группы минералов русский ученый Василий Михайлович Севергин в конце XVIII в. В те времена изучение камней было частью горного дела, поэтому использовалось слово «горные», хотя камни, разумеется, существуют не только в горах.

Горные породы делятся на три основных типа: магматические, осадочные и метаморфические. Происхождение первого типа нам уже понятно: эти породы образованы застывшей магмой. Они имеют ярко выраженное кристаллическое строение, при этом чем медленнее остывала вулканическая лава, тем крупнее получались кристаллы. К таким породам относятся, например, граниты и базальты.

Осадочные породы возникают из обломков кристаллических минералов, их так и называют — обломочные (песок, речная галька или мельчайшие частицы, которые образуют глину), а также из останков живых организмов — тогда они называются органическими (это и каменный уголь, и известняк, в котором видны осколки морских ракушек, и, конечно же, нефть). Когда минералы подвергаются глубоким физическим и химическим изменениям (метаморфозам) под действием высоких температур и давления, получаются метаморфические породы.

Метаморфизму могут подвергаться как магматические, так и осадочные породы. К первым относятся многие сланцы, а ко вторым — хорошо известный мрамор, который возник в результате глубоких преобразований известняка.

Одной из самых распространенных в земной коре пород считаются метаморфические гнейсы.

Формирование поверхности древней Земли и возникновение Луны (4,6–4 млрд лет назад)

На начальном этапе формирования Земли (около 4,6–4 млрд лет назад) расслоение внутренней материи земного шара сопровождалось интенсивной метеоритной бомбардировкой поверхности планеты. Метеориты падали на Землю и образовывали кратеры. Огромная энергия ударов, подчиняясь закону ее сохранения, переходила в тепло: холодные (около абсолютного нуля!) метеориты разогревали земную поверхность и недра планеты. Одновременно с метеоритным подогревом шло постоянное извержение огромного количества вулканов. Пары и газы выходили наружу из глубин планеты.

Процесс извержения вулкана

Из раскаленных недр вырывалась расплавленная магма, которая покрывала огромные пространства юной планеты и образовывала базальтовые поля — в то время земная поверхность была похожа на лунную.

Шаг за шагом внутренняя структура Земли приближалась к современной научной модели. Формировались ядро, мантия и кора, которая еще многократно изменялась, прежде чем приняла знакомые нам очертания.

Луна превосходит любой другой спутник в Солнечной системе по соотношению собственного размера к такой же характеристике Земли. В этом заключатся непохожесть Луны на другие планеты-спутники. Ее загадку долго пыталась разгадать современная наука. Наиболее убедительной считается гипотеза, согласно которой Луна появилась после мощного столкновения небесных тел. О подробностях этой космической катастрофы и ее влиянии на историю Земли мы поговорим позже.

Луна не похожа на нашу планету: на ее поверхности нет воды, не существует лунной атмосферы, в ее составе мало железа, а также летучих соединений. Однако соотношение изотопов кислорода у этих планет почти одинаково. Этот важный показатель еще называют кислородной подписью. Такие данные позволяют выдвинуть гипотезу о том, что и Земля, и Луна сформировались из одних и тех же планетезималей («строительных блоков») на одинаковом расстоянии от Солнца.

Присутствием огромного спутника объясняются многие явления на нашей планете. Луна находится по космическим меркам не очень далеко от нас, поэтому ее притяжение хорошо ощущается на Земле. Оно вызывает приливы и отливы не только в океанах, но и в закрытых водоемах земной коры.

Лунное притяжение вызывает волны, которые пробегают по земной поверхности и вытягивают ее примерно на 50 см в сторону планеты-спутника.

Великая космическая катастрофа и метеоритные бомбардировки

Ученые Дональд Дэвис и Уильям Хартманн объясняли появление Луны с помощью гипотезы космической катастрофы. Суть ее в том, что протоземля в некоторый момент столкнулась с другой древней планетой, размер которой был, как у современного Марса. Этой гипотетической планете дали имя Тея — так греки называли мать богов солнца, зари и луны (Гелиоса, Эос и Селены).

Считается, что Тея появилась 4,6 млрд лет назад одновременно с другими планетами Солнечной системы и тоже вращалась по орбите Земли, но притяжение Солнца и Земли сместили ее, и она врезалась в Землю.

Иллюстрация теории гигантского столкновения

Столкновение произошло на небольшой скорости и почти по касательной — планеты не разрушились и только часть вещества Земли и Теи была выброшена в космос. Эти попавшие на околоземную орбиту обломки и дали начало Луне, которая стала двигаться по земной орбите. Земля же после столкновения увеличила скорость своего вращения (цикл «день-ночь») и наклон его оси.

Компьютерное моделирование подтвердило возможность такого хода событий и указало на то, что Луне после столкновения потребовалась сто лет — лишь миг по космическим меркам, — чтобы стать шаром. Низкое содержание железа в составе спутника нашей планеты объясняется тем, что столкновение произошло уже после формирования земного ядра, которое вобрало в себя большую часть земного железа.

Обломки астероидов, блуждающие в космосе, куски планетезималей, которые так и не стали планетами, — весь этот космический мусор выпадал на поверхности Земли и Луны в виде метеоритов. Предполагают, что в первые 700 млн лет своей жизни наша планета притягивала больше метеоритов, чем ее спутник, из-за своей массы, превосходящей лунную.

Масштабные геологические изменения последующих временных эпох скрыли от нас следы былых космических атак. На поверхности же Луны, а также таких планет, как Марс и Меркурий, остались отметки соударений — кратеры. Они могут быть огромными и напоминать моря размером в тысячи километров или совсем маленькими. Земля в начале своей жизни также подвергалась бомбардировке метеоритами самых разных размеров.

Метеоритная бомбардировка Земли

На поверхность нашей планеты за 100 млн лет упало 3 ´ 1022 кг космических обломков — этого хватило бы, чтобы составить грузовой поезд из 500 000 000 000 000 000 нагруженных вагонов! При падении метеоритов их кинетическая энергия переходила в тепловую. Они разрушались и взрывались, нагревая Землю, выделяя газы и смешивая вещества из своего состава с земными.

Тепло, которое при этом выделялось, частично расплавило оболочку молодой планеты, но последовавшие гигантские извержения вулканов почти полностью уничтожили следы космической бомбардировки.

Более 160 метеоритных кратеров найдено на поверхности Земли. Они сразу возникали группами в зонах метеоритных дождей, которые покрывали десятки квадратных километров земной поверхности. Метеоритный дождь — это падение множества обломков одного крупного метеорита.

При этом вместо одного углубления появляется целое поле из них — серия кратеров, направление которой может указать путь, по которому двигались обломки, оказавшись в атмосфере.

Метеоритный кратер Лейк (Орегон, США)

Кратеры, как правило, имеют округлую форму, они около 100 км в диаметре и обнесены возвышающимся по краям насыпным валом.

Метеориты достигают Земли по сей день. Фрагменты разрушившегося астероида упали из космоса 15 февраля 2013 г. на город Челябинск в России. Всего на территории этого государства существует 16 крупных кратеров, метеоритное происхождение которых доказано. Их помогают выявить снимки, сделанные со спутников.

В 1908 г. на Землю упал Тунгусский метеорит. Взрыв при этом был сравним с эффектом от взрыва очень мощной водородной бомбы (40–50 мегатонн в тротилловом эквиваленте). В радиусе 25–30 км от места падения были повалены деревья, а на значительной части Евразии заметно свечение неба и облаков. Далеко не всегда падение метеоритов выглядит так катастрофично. Большинство из найденных более скромны по размеру.

Метеориты по своему составу делятся на железные, каменные и смешанного типа (железокаменные). Железные метеориты в своем составе всегда имеют металл никель, анализ содержания которого в найденном камне позволяет признать его небесное происхождение.

Метеорит «Палласово железо»

Поверхность метеорита хранит следы его прохождения через земную атмосферу. Обломки космических тел проникают в верхние слои атмосферы с чудовищной скоростью — более 11 км/с! Возникающее при этом трение очень велико — летящее тело разогревается и плавится. Встречный поток воздуха мгновенно срывает размягчившийся слой, и за движущимся метеоритом тянется дымовой след — шлейф мелких капелек расплава. Сопротивление воздуха тормозит разогнавшееся тело, снижая его скорость до скорости свободного падения. При этом последний из расплавленных слоев застывает на поверхности небесного камня в виде тонкой (менее 1 мм) пленки, которую называют корой плавления. Она не отличается по своему составу от самого метеорита, но выделяется своей структурой и видом. Кора плавления почти всех метеоритов черного цвета.

В Российской Академии наук существует специальный комитет, который занимается поиском и изучением метеоритов. За долгое время им собрана одна из лучших в мире коллекций небесных камней — ее начало было положено еще в XVIII в. Метеориты собирают во многих городах России, с ними можно познакомиться в краеведческих и геологических музеях.

Десятки и сотни миллионов лет метеоритные обстрелы не только разогревали недра Земли, но и меняли ее облик. Даже процессы в первичной атмосфере, которые сделали ее наконец пригодной для жизни, могли быть вызваны такими небесными камнями. Когда метеорит на огромной скорости входит в плотные воздушные слои, он раскаляется и начинает гореть, при этом выделяются водяной пар и углекислый газ — обычные для многих реакций горения.

Типичный метеорит, попадая в атмосферу Земли, высвобождает около 12% своей массы в виде водяного пара и около 6% углекислого газа, всего 18% — почти пятую часть. Если вспомнить наш воображаемый гигантский поезд, нагруженный метеоритным веществом, которое выпало на планету вскоре после ее рождения, получится, что масса выделившихся газов поместилась бы в 90 000 000 000 000 000 наполненных вагонов. Такое колоссальное количество новых газов, занесенных метеоритами, изменило первичную атмосферу — она обогатилась веществами, которые впоследствии стали строительными материалами для жизни на Земле.

Одно из лучших мест для сбора и изучения метеоритов — ледяные пустыни Антарктиды. Своих камней там очень мало, поэтому чернеющий на снегу обломок, скорее всего, в буквальном смысле упал с неба. Изучение метеоритов настолько важно для развития наших знаний о космосе, что создаются даже специальные машины-роботы, которые будут способны обследовать антарктические просторы в поисках упавших небесных камней.

Сильно увеличив содержание в атмосфере водяных паров и углекислого газа, метеориты повысили общую влажность земной атмосферы и ее температуру. Второе обстоятельство вызвано присутствием углекислого газа и создаваемого им парникового эффекта — о нем мы еще будем говорить не раз. Часть ученых считает также, что метеоритный обстрел из космоса помог образованию в древнем океане крупных органических молекул. Для подтверждения этой гипотезы группа японских ученых провела интересный эксперимент: с помощью специально сконструированной пушки они воспроизводили древнюю метеоритную бомбардировку, обстреливая океан «метеоритами» типичного для космических тел состава (то есть содержащих железо, никель и углерод). Результаты показали, что в воде после такой бомбежки действительно появился ряд органических молекул, в том числе аминокислоты, жирные кислоты и амины.

Атмосфера и гидросфера Земли — условия существования будущей жизни (4,3–3,8 млрд лет назад)

В начале земной эволюции базальтовый слой земной коры образовывался в недрах планеты и расплавленная магма поднималась вверх по разломам коры. Она содержала газы. При высоких температурах и давлении химические реакции протекали бурно. Их продуктами становились такие привычные нам земные вещества, как азот, водород, монооксид углерода (угарный газ), углекислый газ и вода. Можно сказать, что первичная атмосфера вышла из земных недр.

Первичная атмосфера не была похожа на современную. Древние вулканы выбрасывали облака газов, и атмосфера представляла собой их смесь с парами воды, соляной, борной и плавиковой кислот

Масса Земли к тому времени была уже достаточно большой, чтобы удерживать атмосферные газы за счет сил притяжения.

Однако первичная атмосфера не была похожа на современную.

Древние вулканы выбрасывали облака газов. Более легкие из них (водород и гелий) поднимались вверх, достигая открытого космоса, а тяжелые удерживались земным притяжением у поверхности планеты. Из этих газов 4,3–3,8 млрд лет назад и сложилась первичная атмосфера Земли. Конечно, то, что выдыхали вулканы, сильно отличалось от сегодняшней азотно-кислородной атмосферы. Юная планета была окружена облаками азота, аммиака, углекислого газа, метана, водорода, инертных (благородных) газов, а также парами воды, соляной, борной и плавиковой кислот. Только кислорода в первичной атмосфере почти не было — его содержание в «воздухе» древней планеты составляло менее 0,001% от нынешней концентрации.

В те времена практически весь кислород был связан в различных химических соединениях и не существовал в свободном состоянии. Ядовитая, непригодная для дыхания атмосфера также не обладала и озоновым слоем, который защищает сегодня все живое от космической радиации. Однако постепенно она обогащалась продуктами сгорания метеоритов.

Так планета Земля выглядит из космоса

Современная атмосфера Земли совсем не похожа на древнюю: ее главные составляющие — азот (3/4 объема), кислород (1/5) и благородный газ аргон (около 1/100). В ней существенно меньше углекислого газа и водяных паров, а другие летучие элементы представлены в крайне малых, как говорят химики, следовых количествах.

Медленное охлаждение Земли и формирование первичной атмосферы помогли появиться и водной оболочке планеты — гидросфере. Как мы знаем, в древней атмосфере было очень много водяного пара, который вырывался из недр вместе с расплавленной лавой. Конденсируясь, он выпадал в виде дождей. На земной поверхности собирались потоки воды, они сливались вместе и заполняли углубления. Так возникали древнейшие озера. Поверхность Земли была еще слишком горячей, жидкость закипала, и столбы пара снова поднимались в атмосферу. Такая циркуляция воды помогала остудить поверхность планеты. Со временем озера становились все крупнее, превращаясь в океаны. Новые потоки воды несли в них частицы горных пород, продукты выветривания и растворенные вещества с земной поверхности. Последние представляли собой смесь солей. Таким образом морская вода обретала свой вкус — именно такой, какой мы знаем сегодня.

Мы не должны удивляться тому, что вода на Земле появилась в виде пара вместе с потоками расплавленной магмы, вырывающейся из щелей коры: и в настоящее время количество воды, которая в связанном виде хранится в земной мантии, столь велико, что значительно превышает объем всех океанов и морей планеты.

Описанная схема формирования первичной атмосферы и гидросферы выглядит последовательной и логичной, но ведь никто из ученых не мог непосредственно наблюдать за теми процессами, которые протекали около 4 млрд лет назад. Мы имеем дело с гипотезами, основанными на косвенных данных. В них пока еще немало противоречий и загадок. Наука знает очень немного про первый период земной эволюции.

Первоначально жизнь имела довольно странные формы. Рыб еще не было, зато под водой обитали многоногие черви жутковатого вида и закованные в панцири трилобиты

Земля — единственная среди планет Солнечной системы, где существует развитая гидросфера. Воды на нашей планете так много, что она занимает примерно 2/3 ее поверхности, образуя Мировой океан. Верхние слои коры, земную поверхность, нижние слои атмосферы и гидросферу иногда объединяют вместе и называют географической (ландшафтной) оболочкой.

Поделиться ссылкой

Как появилась планета Земля? — Детская онлайн энциклопедия «Хочу всё знать»

Планета которая служит нам домом, красива и уникальна. Прекрасные водопады и моря, бушующие зеленью тропические леса, атмосфера наполненная кислородом позволяющая дышать всему живому – всё это наша планета под названием Земля. Но она не всегда была так красива.

Когда она переживала своё рождение, её вид был не столь привлекательный и вряд ли бы он вам понравился. В современный век космонавтики, человек смог увидеть Землю со стороны и убедиться что это настоящая жемчужина вселенной.

Современная наука и сегодня пытается объяснить появление Земли и восстановить всю хронологию событий. Мы же постараемся вернуться в самое начало рождения нашей планеты. Современные космические технологии позволяют увидеть рождение новых звёзд и планет. Это поможет понять, как появилась наша планета.

Рождение нашей планеты невозможно рассматривать отдельно от рождения нашей солнечной системы. Рождение подобных систем происходит почти всегда одинаково. В

космосе существует множество туманностей огромные скопления газов. Именно в них рождаются новые звёзды и планеты. Они способны сжиматься, превращаясь в планеты, так гласит теория туманности Канта.

Благодаря наблюдениям современных астрономов, можно понять, как рождалась наша планета. С помощью новейших телескопов НАСA, учёные изучают вселенную такой, какая она есть, а не то, как мы её представляем. Учёные увидели, как туманность сжимается, а частички космической пыли медленно вращаясь внутри неё, образуют некое ядро. Чем больше сжимается туманность, тем быстрее скорость вращения частиц и выше температура внутри туманности, когда температура становится очень высокой, начинается ядерная реакция. Так появляется новая звезда. Когда то так появилось на свет наше

Солнце.

Вокруг молодого Солнца начали своё формирования планеты. В условиях невесомости трение частиц вызывает образование магнитного поля, которое притягивает частицы друг к другу и образовывает комки. Происходит процесс приращения, что помогает сформироваться планетам.

Если мы рассмотрим строение планет нашей солнечной системы, то заметим, что все планеты отличаются по своему составу. Всё зависит от того на каком расстоянии находится та или иная планета от Солнца. Меркурий самая близкая планета к Солнцу и состоит из металла, так как температура возле солнца очень высока, вода и газ не могут там образовываться.

Отдалённые планеты имеют скальную поверхность. Венера, Земля и Марс являются такими планетами. Наша планета находится на самом подходящем расстоянии от Солнца и здесь идеальные условия для жизни. На Земле ни холодно не жарко. Озоновый слой защищает нас от солнечных лучей. Юпитер и Сатурн находятся далеко от Солнца и являются газовыми великанами, потому что формировались в холодной среде. Они служат защитой для всей солнечной системы, так как отталкивают метеориты, которые попадают на их орбиты.

Теперь мы видим, какой удивительный шанс выпал нашей планете, чтобы она могла стать живой и это удивительно и прекрасно.

Оцените статью

• 1
• 2
• 3
• 4
• 5

(363 голосов)

Что такое волна-убийца и как она образуется?Почему меняются времена года?Как называют Деда Мороза в разных странах?

Как возникла Земля? | Вандополис

НАУКА — Земля и космос

Задумывались ли вы когда-нибудь…

• Как возникла Земля?
• Что такое Теория большого взрыва?
• Когда образовалась Земля?

Метки:

См. все Теги

• астрономия,
• Теория большого взрыва,
• космология,
• земля,
• геология,
• гравитация,
• материя,
• планетезималь,
• религия,
• наука

 

Эта планета, которую мы называем домом, удивительное место.

Это было вокруг, сколько мы себя помним. Но как так получилось? Как именно появилась Земля?

Для некоторых людей вопрос о том, как возникла Земля, является скорее философским вопросом. Это произошло так давно, что трудно сказать наверняка, как все произошло. В то время не было никого, кто мог бы что-то документировать.

Многие религии по всему миру имеют особые представления о том, как возникла Земля. Некоторые верят, что божественный создатель создал Землю и все во вселенной. Другие считают, что за это ответственны осязаемые физические процессы.

В сегодняшнем «Чуде дня» мы рассмотрим преобладающее мнение большинства ученых о том, как образовалась Земля. Итак, давайте начнем с размаха. Большой взрыв, если быть точным!

Миллиарды лет назад вся материя Вселенной была сжата в одну крошечную точку, пока, наконец, не взорвалась около 12-14 миллиардов лет назад. Этот взрыв ученые называют Большим взрывом.

За это время огромные массы пыли и газа разлетелись по всему космосу.

Эти остатки взрыва объединились с другими облаками газа, чтобы сформировать ингредиенты, которые в конечном итоге превратились в нашу галактику.

Мощная энергия взрыва сделала смесь газа и пыли очень горячей. По мере того как частицы пыли кружились, они начинали сжиматься, образуя небольшие скопления, которые, в свою очередь, соединялись с другими маленькими скоплениями, образуя все большие и большие комки материи.

По мере того, как эти куски материи становились больше, они начали стягиваться под действием собственной гравитации. Самый большой из этих комков в центре со временем стал настолько плотным и горячим, что начал генерировать собственную энергию. Так родилось наше Солнце.

Остальные комки материи образовали диск вокруг Солнца. Со временем Солнце стало больше, а окружающий его пыльный диск остыл. По мере того, как этот процесс происходил в течение миллионов лет, комки пыли снова начали формироваться во все более крупные куски породы, называемые планетезималями, которые становились достаточно большими, чтобы иметь собственное гравитационное притяжение.

Крупнейшие из планетезималей стали самыми ранними формами планет, составляющих сегодня нашу Солнечную систему. Медленно они организовались на орбитах вокруг Солнца, и их гравитационное притяжение очистило области вокруг них от каменистого материала.

Ученые считают, что Земля сформировалась примерно 4,6 миллиарда лет назад. В начале процесса своего формирования планетозималь размером с Марс столкнулся с Землей, отбросив большой кусок Земли в космос. Ученые считают, что этот кусок вышел на собственную орбиту вокруг Земли, став нашей Луной. Они также считают, что это столкновение изменило угол наклона Земли до ее нынешней ориентации, что дает нам наши времена года.

Ранняя Земля выглядела совсем не так, как сегодня. Это был просто большой каменный шар без океанов, континентов или атмосферы. Продолжающиеся столкновения с метеоритами, наряду с радиоактивным распадом и дальнейшим сжатием под действием силы тяжести, нагревали Землю до тех пор, пока она не достигла точки плавления железа и не образовалось ядро ​​Земли.

За миллионы лет Земля в конце концов остыла, и ее состав превратился в ядро, мантию и кору, известные нам сегодня. Ученые считают, что океаны и атмосфера Земли появились только около четырех миллиардов лет назад в результате вулканической активности или падения метеоров на Землю и высвобождения воды и газов, попавших под ее поверхность.

Интересно, что дальше?

Завтрашнее Чудо Дня — это действительно кошачье мяуканье!

Попробуйте

В начале… было… что? Продолжайте исследовать происхождение Земли со своими друзьями и членами семьи, приняв участие в следующих мероприятиях:

• Выделите сегодня немного времени, чтобы провести время на свежем воздухе с друзьями и членами семьи, просто наслаждаясь природой. Мать-Земля — это ЧУДЕСНАЯ планета, которую можно назвать домом. Подумайте об идеях ученых о том, как он образовался. Можете ли вы найти вокруг себя пыль и газы? Достаточно ли сильно ваше воображение, чтобы понять, как такие материалы крутятся в космическом супе и в конечном итоге формируются в планету, которую мы называем домом? Поделитесь тем, что вы узнали, с другом или членом семьи. Какие идеи или вопросы у них есть? Получайте удовольствие, размышляя о происхождении Земли вместе с ними!
• Представьте, что вы ученый, которому поручили найти доказательства — на Земле — теорий, широко распространенных для объяснения формирования Земли. Что бы вы искали? Куда бы вы посмотрели? Составьте план игры о том, как вы могли бы справиться с такой огромной задачей. Проведите независимое исследование. Кто-нибудь пробовал какие-либо из ваших идей в своих исследованиях?
• Готовы принять вызов? Исследуйте истоки Земли в глубине. Посетите веб-сайт BBC, чтобы прочитать временную шкалу Земли. Следуйте от этапа к этапу, чтобы узнать больше о том, как Земля медленно развивалась на протяжении миллиардов лет. Если бы вы могли быть живы и стать свидетелями какой-либо конкретной сцены, какую сцену вы бы выбрали? Почему?

Получил?

Проверьте свои знания

Wonder Contributors

Благодарим:

Кейси, Гейдж, Джейми, Тейлор и Трейс
за ответы на вопросы по сегодняшней теме Wonder!

Удивляйтесь вместе с нами!

Что вас интересует?

Чудо-слова

• бах
• пыль
• газ
• облако
• диск
• комок
• вселенная
• материальный
• галактика
• извергать
• остаток
• организовать
• преобладающий
• гравитационный
• ориентация
• метеорит
• радиоактивный
• вулканический

Примите участие в конкурсе Wonder Word

Оцените это чудо

Поделись этим чудом

×

ПОЛУЧАЙТЕ СВОЕ ЧУДО ЕЖЕДНЕВНО

Подпишитесь на Wonderopolis и получайте Wonder of the Day® по электронной почте или SMS

Присоединяйтесь к Buzz

Не пропустите наши специальные предложения, подарки и рекламные акции. Узнай первым!

Поделитесь со всем миром

Расскажите всем о Вандополисе и его чудесах.

Поделиться Wonderopolis

Wonderopolis Widget

Хотите делиться информацией о Wonderopolis® каждый день? Хотите добавить немного чуда на свой сайт? Помогите распространить чудо семейного обучения вместе.

Добавить виджет

Ты понял!

Продолжить

Не совсем!

Попробуйте еще раз

Происхождение Вселенной, Земли и жизни. Наука и креационизм

Термин «эволюция» обычно относится к биологической эволюции живых существ. Но процессы, посредством которых планеты, звезды, галактики и вселенная формируются и изменяются с течением времени, также являются типами «эволюции». Во всех этих случаях со временем происходят изменения, хотя вовлеченные в них процессы весьма различны.

В конце 1920-х годов американский астроном Эдвин Хаббл сделал очень интересное и важное открытие. Хаббл сделал наблюдения, которые он интерпретировал как показывающие, что далекие звезды и галактики удаляются от Земли во всех направлениях. Более того, скорости удаления увеличиваются пропорционально расстоянию — открытие, подтвержденное многочисленными и повторными измерениями со времен Хаббла. Следствием этих открытий является то, что Вселенная расширяется.

Гипотеза Хаббла о расширяющейся Вселенной приводит к определенным выводам. Во-первых, в прошлом Вселенная была более плотной. Из этого вывода пришло предположение, что все наблюдаемые в настоящее время материя и энергия во Вселенной изначально были сконденсированы в очень маленькую и бесконечно горячую массу. Огромный взрыв, известный как Большой Взрыв, разбросал материю и энергию во всех направлениях.

Эта гипотеза Большого Взрыва привела к более проверяемым выводам. Одним из таких выводов было то, что сегодня температура в глубоком космосе должна быть на несколько градусов выше абсолютного нуля. Наблюдения показали, что этот вывод верен. Фактически, спутник Cosmic Microwave Background Explorer (COBE), запущенный в 1991 году, подтвердил, что поле фонового излучения имеет именно тот спектр, который предсказывал происхождение Вселенной из Большого взрыва.

По мере расширения Вселенной, согласно современным научным представлениям, материя собиралась в облака, которые начали конденсироваться и вращаться, образуя предшественников галактик. В галактиках, в том числе в нашей собственной галактике Млечный Путь, изменения давления привели к тому, что газ и пыль сформировали отдельные облака. В некоторых из этих облаков, где имелась достаточная масса и нужные силы, гравитационное притяжение привело к коллапсу облака. Если масса вещества в облаке была достаточно сжата, начинались ядерные реакции и рождалась звезда.

Некоторая часть звезд, включая наше Солнце, образовалась в середине сплющенного вращающегося диска из вещества. В случае с нашим Солнцем газ и пыль внутри этого диска столкнулись и скопились в мелкие крупинки, а из этих крупинок образовались более крупные тела, называемые планетезимали («очень маленькие планеты»), некоторые из которых достигали диаметра в несколько сотен километров. На последовательных стадиях эти планетезимали объединились в девять планет и их многочисленных спутников. Каменистые планеты, включая Землю, находились вблизи Солнца, а газообразные планеты находились на более удаленных орбитах.

Возраст Вселенной, нашей галактики, Солнечной системы и Земли можно определить с помощью современных научных методов. Возраст Вселенной может быть получен из наблюдаемой зависимости между скоростями и расстояниями, разделяющими галактики. Скорости далеких галактик могут быть измерены очень точно, но измерение расстояний более ненадежно. За последние несколько десятилетий измерения расширения Хаббла привели к оценкам возраста Вселенной от 7 до 20 миллиардов лет, а самые последние и лучшие измерения находятся в диапазоне от 10 до 15 миллиардов лет.

Рисунок

Диск пыли и газа, показанный в виде темной полосы на этой фотографии, сделанной космическим телескопом Хаббла, делит пополам светящуюся туманность вокруг очень молодой звезды в созвездии Тельца. Подобные диски можно увидеть вокруг других близлежащих звезд, и считается, что они (далее…)

Возраст галактики Млечный Путь был рассчитан двумя способами. Один связан с изучением наблюдаемых стадий эволюции звезд разного размера в шаровых скоплениях. Шаровые скопления образуют слабое гало, окружающее центр Галактики, и каждое скопление содержит от ста тысяч до миллиона звезд. Очень небольшое количество элементов тяжелее водорода и гелия в этих звездах указывает на то, что они должны были образоваться в начале истории Галактики, до того, как внутри первоначальных поколений звезд было создано большое количество тяжелых элементов, а затем они распространились в межзвездную среду через взрывы сверхновых (сам Большой взрыв создал в основном атомы водорода и гелия). Оценки возраста звезд в шаровых скоплениях попадают в диапазон от 11 до 16 миллиардов лет.

Второй метод оценки возраста нашей галактики основан на нынешнем содержании нескольких долгоживущих радиоактивных элементов в Солнечной системе. Их изобилие определяется темпами их производства и распространения посредством взрыва сверхновых. Согласно этим расчетам, возраст нашей галактики составляет от 9 до 16 миллиардов лет. Таким образом, оба способа оценки возраста галактики Млечный Путь согласуются друг с другом, а также согласуются с независимо полученной оценкой возраста Вселенной.

Радиоактивные элементы, встречающиеся в природе в горных породах и минералах, также позволяют оценить возраст Солнечной системы и Земли. Некоторые из этих элементов распадаются с периодом полураспада от 700 миллионов до более 100 миллиардов лет (период полураспада элемента — это время, за которое половина элемента радиоактивно распадается на другой элемент). С помощью этих хронометров подсчитано, что метеориты, представляющие собой фрагменты астероидов, образовались между 4,53 и 4,58 миллиарда лет назад (астероиды — это небольшие «планетоиды», вращающиеся вокруг Солнца и являющиеся остатками солнечной туманности, породившей Солнце и планеты). Те же самые радиоактивные хронометры, примененные к трем старейшим лунным образцам, возвращенным на Землю астронавтами Аполлона, дают возраст от 4,4 до 4,5 миллиардов лет, обеспечивая минимальные оценки времени с момента образования Луны.

Самые старые известные горные породы на Земле находятся на северо-западе Канады (3,96 миллиарда лет), но хорошо изученные горные породы почти такого же возраста встречаются и в других частях мира. В Западной Австралии кристаллы циркона, заключенные в молодые породы, имеют возраст 4,3 миллиарда лет, что делает эти крошечные кристаллы самым древним материалом, найденным на Земле.

Наилучшие оценки возраста Земли получаются путем расчета времени, необходимого для образования наблюдаемых изотопов свинца в древнейших свинцовых рудах Земли. Эти оценки дают возраст Земли и метеоритов, а следовательно, и Солнечной системы, 4,54 миллиарда лет.

Происхождение жизни не может быть точно датировано, но есть свидетельства того, что бактериоподобные организмы жили на Земле 3,5 миллиарда лет назад, а возможно, они существовали еще раньше, когда сформировалась первая твердая кора, почти 4 миллиарда лет назад. Эти ранние организмы должны были быть проще, чем организмы, живущие сегодня. Кроме того, до первых организмов должны были существовать структуры, которые нельзя было бы назвать «живыми», но которые теперь являются компонентами живых существ. Сегодня все живые организмы хранят и передают наследственную информацию с помощью двух видов молекул: ДНК и РНК. Каждая из этих молекул, в свою очередь, состоит из четырех видов субъединиц, известных как нуклеотиды. Последовательности нуклеотидов определенной длины ДНК или РНК, известные как гены, управляют построением молекул, известных как белки, которые, в свою очередь, катализируют биохимические реакции, обеспечивают структурные компоненты для организмов и выполняют многие другие функции, от которых зависит жизнь. Белки состоят из цепочек субъединиц, известных как аминокислоты. Таким образом, последовательность нуклеотидов в ДНК и РНК определяет последовательность аминокислот в белках; это центральный механизм всей биологии.

Эксперименты, проведенные в условиях, напоминающих условия примитивной Земли, привели к получению некоторых химических компонентов белков, ДНК и РНК. Некоторые из этих молекул также были обнаружены в метеоритах из космоса и в межзвездном пространстве астрономами с помощью радиотелескопов. Ученые пришли к выводу, что «строительные блоки жизни» могли быть доступны в начале истории Земли.

Новое важное направление исследований открылось благодаря открытию того, что определенные молекулы, состоящие из РНК, называемые рибозимами, могут действовать как катализаторы в современных клетках. Ранее считалось, что только белки могут служить катализаторами, необходимыми для выполнения определенных биохимических функций. Таким образом, в раннем добиотическом мире молекулы РНК могли быть «автокаталитическими», то есть они могли воспроизводить себя задолго до того, как появились какие-либо белковые катализаторы (называемые ферментами).

Лабораторные эксперименты показывают, что реплицирующиеся автокаталитические молекулы РНК подвергаются спонтанным изменениям и что в их окружении преобладают варианты молекул РНК с наибольшей автокаталитической активностью. Некоторые ученые поддерживают гипотезу о том, что существовал ранний «мир РНК», и они проверяют модели, ведущие от РНК к синтезу простых молекул ДНК и белков. Эти сборки молекул в конечном итоге могли быть упакованы в мембраны, образуя «протоклетки» — ранние версии очень простых клеток.

Для тех, кто изучает происхождение жизни, больше не стоит вопрос, могла ли жизнь возникнуть в результате химических процессов с участием небиологических компонентов. Вместо этого возник вопрос, какой из многих путей мог использоваться для образования первых клеток.

Сможем ли мы когда-нибудь определить путь химической эволюции, которая привела к зарождению жизни на Земле? Ученые разрабатывают эксперименты и размышляют о том, как ранняя Земля могла стать удобным местом для разделения молекул на единицы, которые могли быть первыми живыми системами. Недавнее предположение включает в себя возможность того, что первые живые клетки могли возникнуть на Марсе, засеяв Землю многими метеоритами, которые, как известно, путешествуют с Марса на нашу планету.

Конечно, даже если бы в лаборатории была создана живая клетка, это не доказывало бы, что природа пошла по тому же пути миллиарды лет назад. Но работа науки состоит в том, чтобы давать правдоподобные естественные объяснения природным явлениям. Изучение происхождения жизни — очень активная область исследований, в которой достигнут значительный прогресс, хотя ученые сходятся во мнении, что ни одна из нынешних гипотез до сих пор не подтверждена. История науки показывает, что кажущиеся неразрешимыми проблемы, подобные этой, могут стать поддающимися решению позже, в результате достижений в области теории, приборов или открытия новых фактов.

Многие религиозные деятели, в том числе многие ученые, считают, что Бог создал вселенную и различные процессы, движущие физической и биологической эволюцией, и что эти процессы затем привели к созданию галактик, нашей Солнечной системы и жизни на Земле. Эта вера, которую иногда называют «теистической эволюцией», не противоречит научным объяснениям эволюции. Действительно, он отражает удивительный и вдохновляющий характер физической вселенной, раскрытый космологией, палеонтологией, молекулярной биологией и многими другими научными дисциплинами.

Сторонники «креационной науки» придерживаются различных точек зрения. Некоторые утверждают, что Земля и Вселенная относительно молоды, возможно, им всего от 6 000 до 10 000 лет. Эти люди часто считают, что нынешняя физическая форма Земли может быть объяснена «катастрофизмом», в том числе всемирным потопом, и что все живые существа (включая людей) были созданы чудесным образом, в основном в тех формах, в которых мы их видим сейчас.

Другие защитники науки о сотворении готовы признать, что Земля, планеты и звезды могли существовать миллионы лет. Но они утверждают, что различные типы организмов, и особенно люди, могли появиться только благодаря сверхъестественному вмешательству, потому что они демонстрируют «разумный замысел».

В этом буклете обе эти точки зрения — «Молодая Земля» и «Старая Земля» — называются «креационизмом» или «особым творением».

Нет достоверных научных данных или расчетов, подтверждающих веру в то, что Земля была создана всего несколько тысяч лет назад. В этом документе собрано огромное количество свидетельств большого возраста Вселенной, нашей галактики, Солнечной системы и Земли из астрономии, астрофизики, ядерной физики, геологии, геохимии и геофизики. Независимые научные методы неизменно дают возраст Земли и Солнечной системы примерно в 5 миллиардов лет, а возраст нашей галактики и Вселенной в два-три раза больше. Эти выводы делают происхождение Вселенной в целом понятным, придают согласованность многим различным областям науки и формируют основные выводы замечательного свода знаний о происхождении и поведении физического мира.

Также нет никаких доказательств того, что вся геологическая летопись с ее упорядоченной последовательностью окаменелостей является продуктом единственного всемирного потопа, который произошел несколько тысяч лет назад, длился чуть дольше года и покрыл самые высокие горы до глубина несколько метров. Напротив, литоральные и наземные отложения демонстрируют, что ни разу в прошлом вся планета не находилась под водой. Более того, всемирный потоп достаточной силы, чтобы образовать наблюдаемые сегодня осадочные породы, которые вместе имеют многокилометровую толщину, потребовал бы гораздо большего объема воды, чем когда-либо существовало на Земле и в ней, по крайней мере, с момента образования первого известного твердого тела. земная кора около 4 миллиардов лет назад. Вера в то, что отложения Земли с их окаменелостями отложились в упорядоченной последовательности в течение года, противоречит всем геологическим наблюдениям и физическим принципам, касающимся скорости осадконакопления и возможных количеств взвешенных твердых веществ.

Геологи построили подробную историю отложения отложений, которая связывает отдельные тела горных пород в земной коре с определенными средами и процессами. Если бы геологи-нефтяники могли найти больше нефти и газа, интерпретируя записи осадочных пород как результат одного наводнения, они, безусловно, поддержали бы идею такого наводнения, но это не так. Вместо этого эти практические работники соглашаются с учеными-геологами в отношении природы условий осадконакопления и геологического времени. Геологи-нефтяники были пионерами в распознавании месторождений ископаемых, которые формировались в течение миллионов лет в таких средах, как извилистые реки, дельты, песчаные барьерные пляжи и коралловые рифы.

Пример нефтяной геологии демонстрирует одну из сильных сторон науки. Используя знания о мире природы для предсказания последствий наших действий, наука позволяет решать проблемы и создавать возможности с помощью технологий. Подробные знания, необходимые для поддержания нашей цивилизации, могли быть получены только в результате научных исследований.

Аргументы креационистов не основаны на доказательствах, которые можно наблюдать в естественном мире. Особое творение или сверхъестественное вмешательство не подлежат осмысленным проверкам, требующим предсказания правдоподобных результатов и последующей проверки этих результатов посредством наблюдения и экспериментов.