Происхождение и эволюция Земли

Водная составляющая является неотъемлемой частью всех тел Солнечной системы  за исключением Меркурия и, наверное, Венеры.

Однородный шар ранней Земли. Как прямое указание на однородный состав не только ранней, но и современной Земли является постоянство соотношения 3Не/4Не по всей длине срединно-океанических хребтов мирового океана протяженностью 60000 км (длина экватора 40000 км.). Солнечный гелий 3Не (гелий-3) выделяется из мантии Земли одновременно с земным 4Не (гелий-4). То же самое происходит и по всему Тихоокеанскому кольцу.

Природа появления солнечного гелия в земной мантии совершенно очевидна. Совершенно очевидно и нахождение в мантии Земли алмазов. Алмазы образовались при взрыве Звезды под чудовищным давлением около триллиона атмосфер. Естественно, что алмазы старше Земли, как сложившегося тела. Вместе с тем были обнаружены 2 алмаза возрастом 9 млрд. лет. Надо полагать, что эти алмазы образовались до взрыва, вся остальная их масса - во время взрыва. Возраст самых древних алмазов говорит о том, что взорвавшейся Звезде было не менее 9 млрд. лет.

Ядро Земли. Железоникелевого ядра в центре Земли не было, и нет. Современное ядро – спрессованная брекчия из известных горных пород под давлением около 4 млн.атм. В центре Земли невесомость и железо, даже расплавленное, никак туда устремиться не может. Железо должно находиться в области максимальной силы тяжести, и представлять собой полую сферу со стенкой определенной толщины. По многим признакам такая сфера была в ядре взорвавшейся Звезды, внутри которой произошел ядерный взрыв.

Все полезные ископаемые в древних землях имеют звездное происхождение. На основе урановых залежей, установленных только в древних  землях, возникает предположение, что  взрыв Звезды был ядерным.

Химические элементы, из которых состоит Земля, образовались гораздо раньше, чем сформировалась наша планета. Они возникли в ходе реакций нуклеосинтеза, продолжавшихся свыше 10 миллиардов лет. Полагают, что большое влияние на ход этих реакций оказал произошедший вблизи будущей Солнечной системы взрыв Сверхновой звезды. Из образовавшихся элементов вскоре сформировалась протосолнечная туманность, в которой затем началась аккумуляция вещества, приведшая к возникновению Земли.

Между завершением основного  процесса нуклеосинтеза элементов и формированием Земли прошло не более 100 миллионов лет. Это установлено из того, что в Земле в момент ее возникновения присутствовал изотоп йод-129 (на присутствие этого изотопа указывает образовавшийся из него ксенон-129).

Не более чем через несколько сот миллионов лет после образования Земли, то есть свыше 4 миллиардов лет назад, сформировалось ядро и почти одновременно с этим произошло крупномасштабное выделение газов из недр Земли, за счет, которого сформировалась большая часть современной атмосферы и гидросферы. Это было установлено по изотопному отношению аргона земных недр, времени возникновения магнитного поля Земли и т. п.

Как следует из изотопных  отношений стронция и свинца, разделение коры и мантии происходило непрерывно на протяжении почти всей истории Земли.

Активность коры докембрия  еще недостаточно для нас понятна. Может ли тектоника плит, замечательно объясняющая геологические явления, начиная с мезозоя, быть применена  к докембрию — это является одним из наиболее интересных и важных вопросов. Наиболее древние из известных нам пород земной коры образовались 3,7 миллиарда лет назад.

После палеозоя в течение  сравнительно короткого срока, охватывающего 10% истории Земли, главными героями, видимо, стали дрейф континентов  и расширение океанического дна. 200 миллионов лет назад бывший до этого единым блоком континент Пангея начал разделяться на части.

В океанической коре и  осадочных породах можно проследить начинающуюся с палеозоя и доходящую  до нашего времени почти непрерывную  хронику земного магнетизма. Выяснилось, что, непрерывно меняя свое направление один раз в несколько сотен тысяч лет, магнитное поле Земли испытывает изменение полярности. Последняя инверсия земного магнитного поля имела место 700 тысяч лет назад.

 

2. Эволюция атмосферы.

 В фазу расплавления огромные массы выделявшихся газов образовали первичную атмосферу Земли. Основными компонентами выделявшихся из недр Земли газов были углекислый газ и водяной пар. После охлаждения земной поверхности до температуры ниже 100°С произошел переход атмосферного водяного пара в жидкую воду. Так как углекислый газ легко растворяется в воде, то преобладающая его часть была поглощена водой. Воздушная среда не только утратила почти всю воду, находившуюся в ней в виде пара, но в ней осталось мало и С0₂. Во много раз уменьшилось и ее давление. Дальнейшая эволюция атмосферы связана главным образом с появлением и развитием органического мира, прежде всего растительного. Атмосфера предохраняет нас не только от огромных колебаний температур. Это неоценимая защита от метеорных тел, непрерывно бомбардирующих Землю из межпланетного пространства.

 Ежедневно в земную  атмосферу вторгаются миллиарды  частиц, создавая слабые метеоры,  которые можно видеть только  в телескоп. Слабейшие метеоры,  видимые невооруженным глазом, в несколько раз крупнее. Большинство этих тел быстро испаряется в атмосфере из-за сопротивления воздуха. Наше счастье, что мы защищены атмосферой от метеорных тел, но все равно некоторые из них, наиболее массивные, способны достичь поверхности Земли и вызвать разрушения.

Атмосфера защищает нас  не только от малых метеоров, но и  от смертоносной космической радиации. Под действием солнечных лучей  в атмосфере образуется озон; он образует защитный слой от более коротковолнового излучения в дальней ультрафиолетовой области, представляющего опасность для всего живого. Если бы весь поток ультрафиолетового излучения достигал земной поверхности, то жизнь на Земле в какой-либо форме вообще не могла бы существовать, по крайней мере на суше. Атмосфера задерживает также многие частицы, опасные для жизни.

3. Начальные этапы эволюции жизни.

Более 3,8 млрд лет назад  на дне мелководных, теплых и богатых  питательными веществами морей, водоемов возникла жизнь в виде мельчайших примитивных существ — простейших клеток, обладающих способностью деления и передачи дочерним клеткам наследственных свойств родительских клеток.

Первый период развития органического мира на Земле характеризуется  тем, что первичные живые организмы были жили без кислорода, питались и воспроизводились за счет «органического бульона», возникшего из неорганических систем; иначе говоря, они питались готовыми органическими веществами, синтезированными в ходе химической эволюции, т.е. были гетеротрофами. Но это не могло длиться долго, поскольку резерв органического вещества быстро убывал.

Первый великий качественный переход в эволюции живой материи  был связан с «энергетическим  кризисом»: «органический бульон»  был исчерпан и следовало выработать способы синтезирования органических соединений из неорганических внутри клеток. В этой ситуации преимущество было у тех клеток, которые могли получать большую часть необходимой им энергии непосредственно из солнечного излучения.

Такой переход вполне возможен, так как некоторые простые  соединения, включающие в свой состав атом магния, обладают способностью поглощать свет. Уловленная таким образом световая энергия может быть использована для усиления реакций обмена, в частности для образования органических соединений, которые могут сначала накапливаться, а затем расщепляться с высвобождением энергии. В этом направлении и развивался процесс образования фотосинтеза.

Фотосинтез обеспечивает организму получение необходимой  энергии от Солнца и вместе с тем  независимость от внешних источников питательных веществ. Это значит, что питание таких организмов, называемых автотрофными, осуществляется внутренним путем благодаря световой энергии. При этом, разумеется, из внешней среды поглощаются и некоторые вещества — вода, углекислый газ, минеральные соединения. В результате фотосинтеза выделяется кислород.

Первыми фотосинтетиками  на нашей планете были, видимо, цианеи, а затем зеленые водоросли. Остатки  их находят в породах архейского возраста (около 3 млрд лет назад). В  протерозое в морях обитало много  разных представителей зеленых и  золотистых водорослей. Вероятно, в это же время появились первые прикрепленные ко дну водоросли.

Переход к фотосинтезу  и автотрофному питанию был великим  революционным переворотом в  эволюции живого. Значительно увеличилась  биомасса Земли. В результате фотосинтеза  кислород стал выделяться в атмосферу в значительных количествах. Первичная атмосфера Земли не содержала свободного кислорода, и для анаэробных организмов он был ядом. Потому многие одноклеточные анаэробные организмы погибли в «кислородной катастрофе»; другие укрылись в болотах, где не было свободного кислорода, и, питаясь, выделяли не кислород, а метан; третьи приспособились к кислороду, получив огромное преимущество в способности запасать энергию. Благодаря фотосинтезу в органическом веществе Земли накапливалось все больше и больше энергии солнечного света, что способствовало ускорению биологического круговорота веществ и эволюции в целом.

Переход к фотосинтезу  потребовал много времени. Он завершился примерно 1,8 млрд лет назад и привел к важным преобразованиям на Земле: первичная атмосфера Земли сменилась вторичной, кислородной; возник озоновый слой, который сократил воздействие ультрафиолетовых лучей, а значит, прекратил производство нового «органического бульона»; изменился состав морской воды — она стала менее кислотной. Таким образом, современные условия на Земле в значительной мере были созданы жизнедеятельностью организмов.

С «кислородной революцией»  связан и переход от прокариотов  к эукариотам. Первые организмы —  прокариоты представляли собой клетки, у которых не было ядра, генетическая система закреплена на клеточной мембране, деление клетки не включало в себя точной дупликации генетического материала. Прокариоты — это простые, выносливые организмы, обладавшие высокой вариабельностью, способностью к быстрому размножению, легко приспосабливающиеся к изменяющимся условиям природной среды. Но новая кислородная среда стабилизировалась; первичную атмосферу заменила новая. Понадобились организмы, которые пусть были бы и не вариабельны, но зато лучше приспособлены к новым условиям. Нужна была не генетическая гибкость, а генетическая стабильность. Ответом на эту потребность явилось формирование эукариотов примерно 1,8 млрд лет назад.

У эукариотов ДНК уже  собрана в хромосомы, а хромосомы  сосредоточены в ядре клетки. Такая клетка воспроизводится без каких-либо существенных изменений. Это значит, что в неизменной природной среде «дочерние» клетки имеют столько же шансов на выживание, сколько их имела «материнская» клетка.

Заключение

Вместе с тем уровень  нашего незнания о планете Земля все еще очень велик. И по мере прогресса в наших знаниях о ней, количество вопросов, остающихся нерешенными, не уменьшается. Мы стали понимать, что на процессы, происходящие на Земле, оказывают влияние и Луна, и Солнце, и другие планеты, все связано воедино, и даже жизнь, возникновение которой составляет одну из кардинальных научных проблем, возможно, занесена к нам из космического пространства. Геологи пока бессильны предсказывать землетрясения, хотя, предугадать извержения вулканов сейчас уже можно с большой долей вероятности. Множество геологических процессов еще плохо поддаются объяснению и тем более прогнозированию.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список используемой литературы:

 

1. Дубнищева Т.Я. Концепции современного естествознания. – Новосибирск: ООО “Издательство ЮКЭА”, 1999. – 832с
2. Карпенков С.Х.  Концепции современного естествознания: Учеб. для вузов/ С.Х. Карпенков. — М.: Высш. шк., 2003. — 488 с.
3. Лихин А. Ф. Концепции современного естествознания: учеб. — М ТК Велби, Изд-во Проспект, 2006. - 264 с.
4. http://www.astronet.ru/db/msg/1188557
5. http://znaniya-sila.narod.ru/solarsis/zemlya/earth_00.htm (основные параметры Земли)
6. http://geography.kz/slovar/gipoteza-proisxozhdeniya-zemli-i-solnechnoj-sistemy/ (гипотеза Хойла)