Из чего состоит наша планета: Внутреннее строение Земли. Мир удивительных тайн в одной статье – статья – Корпорация Российский учебник (издательство Дрофа – Вентана)

Вещественный состав Земли | Образовательный геологический сайт Юрия Попова

Вещественный состав мантии и ядра Земли
Вещественный состав земной коры

Вещественный состав мантии и ядра Земли

О вещественном составе глубинных зон прямых данных практически нет. Выводы базируются на геофизических данных, дополняемых результатами экспериментов и математического моделирования. Существенную информацию несут метеориты и фрагменты верхнемантийных пород, выносимые из недр глубинными магматическими расплавами.

Валовый химический состав Земли очень близок к составу углистых хондритов – метеоритов, по составу близких первичному космическому веществу, из которого формировалась Земля и другие космические тела Солнечной системы. По валовому составу Земля на 92% состоит всего из пяти элементов (в порядке убывания содержания): кислорода, железа, кремния, магния и серы. На все остальные элементы приходится около 8%.

Однако в составе геосфер Земли перечисленные элементы распределены неравномерно — состав любой оболочки резко отличается от валового химического состава планеты. Это связано с процессами дифференциации первичного хондритового вещества в процессе формирования и эволюции Земли.

Основная часть железа в процессе дифференциации сконцентрировалась в ядре. Это хорошо согласуется и с данными о плотности вещества ядра, и с наличием магнитного поля, с данными о характере дифференциации хондритового вещества, и с другими фактами. Эксперименты при сверхвысоких давлениях показали, что при давлениях достигаемых на границе ядра и мантии, плотность чистого железа близко к 11 г/см³, что выше фактической плотности этой части планеты. Следовательно, во внешнем ядре присутствует некоторое количество лёгких компонентов. В качестве наиболее вероятных компонентов рассматриваются водород или сера. Так расчёты показывают, что смесь 86% железа + 12% серы + 2% никеля соответствует плотности внешнего ядра и должна находится в расплавленном состоянии при Р-Т условиях этого участка планеты. Твёрдое внутреннее ядро, представлено никелистым железом, вероятно, в соотношении 80% Fe + 20% Ni, что отвечает составу железных метеоритов.

Для описания химического состава мантии к сегодняшнему дню предложено несколько моделей (табл.). Несмотря на имеющиеся между ними различия, всеми авторами принимается, что примерно на 90% мантия состоит из окислов кремния, магния и двухвалентного железа; еще 5 – 10% представлены окислами кальция, алюминия и натрия. Таким образом, на 98% мантия состоит всего из шести перечисленных окислов.

Дискуссионным является форма нахождения этих элементов: в форме каких минералов и горных пород они находятся?

До глубины 410 км, согласно лерцолитовой модели, мантия состоит на 57% из оливина, на 27% из пироксенов и на 14% из граната; её плотность около 3,38 г/см³. На границе 410 км оливин переходит в шпинель, а пироксен – в гранат. Соответственно, нижняя мантия состоит из гранат-шпинелевой ассоциации: 57% шпинели + 39% граната + 4% пироксена. Превращение минералов в более плотные модификации на рубеже 410 км приводит к увеличению плотности до 3,66 г/см3, что отражается в возрастании скорости прохождения сейсмических волн через это вещество.

Следующий фазовый переход приурочен к границе 670 км. На этом уровне давление определяет разложение минералов, типичных для верхней мантии, с образованием более плотных минералов. Вследствие такой перестройки минеральных ассоциаций плотность нижней мантии у границы 670 км становится около 3,99 г/см3 и постепенно нарастает с глубиной под воздействием давления. Это фиксируется скачкообразным нарастанием скорости сейсмических волн и дальнейшим плавным нарастанием скорости границы 2900 км. На границе мантии и ядра, вероятно, происходит разложение силикатных минералов на металлическую и неметаллическую фазы. Этот процесс дифференциации мантийного вещества сопровождается ростом металлического ядра планеты и выделением тепловой энергии.

Суммируя приведённые данные, необходимо отметить, что разделение мантии обусловлено перестройкой кристаллической структуры минералов без значимого изменения её химического состава. Сейсмические границы раздела приурочены к участкам фазовых превращений и связаны с изменением плотности вещества.

Раздел ядро/мантия является, как отмечено ранее, очень резким. Здесь резко изменяются скорости и характер прохождения волн, плотность, температура и другие физические параметры. Такие радикальные изменения не могут быть объяснены перестройкой кристаллической структуры минералов и, несомненно, связаны с изменением химического состава вещества.

Более подробные сведения имеются в вещественном составе земной коры, верхние горизонты которой доступны для непосредственно изучения.

Вещественный состав земной коры

Химический состав земной коры отличается от более глубоких геосфер в первую очередь обогащённостью относительно лёгкими элементами – кремнием и алюминием.

Достоверные сведения имеются только о химическом составе самой верхней части земной коры. Первые данные о её составе были опубликованы в 1889 году американским ученым Ф. Кларком, как среднеарифметические из 6000 химических анализов горных пород. Позже, на основании многочисленных анализов минералов и горных пород, эти данные многократно уточнялись, но и сейчас процентное содержание химического элемента в земной коре называется кларком. Около 99 % в составе земной коры занимают всего 8 элементов, то есть они имеют наибольшие кларки (данные об их содержании приведены в таблице). Кроме того, могут быть названы ещё несколько элементов, имеющих относительно высокие кларки: водород (0,15%), титан (0,45%), углерод (0,02%), хлор (0,02%), которые в сумме составляют 0,64%. На все остальные элементы, содержащиеся в земной коре в тысячных и миллионных долях, остаётся 0,33%. Таким образом, в пересчёте на окислы, земная кора в основном состоит из SiO2 и Al2O3 (имеет «сиалический» состав, SIAL), что существенно отличает её от мантии, обогащённой магнием и железом.

Вместе с тем, нужно иметь в виду, что приведённые выше данные о среднем составе земной коры отражают лишь общую геохимическую специфику этой геосферы. В пределах земной коры по составу существенно различается океанический и континентальный типы коры. Океаническая кора образуется за счёт поступающих из мантии магматических расплавов, поэтому в значительно большей степени обогащена железом, магнием и кальцием, чем континентальная.

Среднее содержание химических элементов в земной коры
(по Виноградову)

Химический состав континентальной и океанической коры

Не менее значимые различия обнаруживаются и между верхней и нижней частью континентальной коры. В значительной мере это связано с формированием коровых магм, возникающих за счёт плавления пород земной коры. При плавлении разных по составу пород выплавляются магмы, в значительной мере состоящие из кремнезёма и окисла алюминия (они содержат обычно более 64% SiO₂), а оксиды железа и магния остаются в глубинных горизонтах в виде нерасплавленного «остатка». Имеющие малую плотность расплавы, внедряются в более высокие горизонты земной коры, обогащая их SiO₂ и Al₂O₃.

Химический состав верхней и нежней континентальной коры
(по Тейлору и Мак-Леннану)

Химические элементы и соединения в земной коре могут образовывать собственные минералы или находится в рассеянном состоянии, входя в форме примесей в какие-либо минералы и горные породы.

Строение слоев Земли в разрезе: сколько километров до ядра и из чего состоит наша планета

В ХХ веке путем многочисленных исследований человечество раскрыло тайну земных недр, строение земли в разрезе стало известно каждому школьнику. Для тех, кто еще не знает, из чего состоит земля, каковы ее основные слои, их состав, как называется самая тонкая часть планеты, мы перечислим ряд значимых фактов….

Содержание

Форма и размеры планеты Земля

Вопреки всеобщему заблуждению наша планета не круглая. Ее форма называется геоид и представляет собой слегка сплюснутый шар. Места, у которых земной шар сдавлен, называются полюсами. Через полюса проходит ось земного вращения, наша планета совершает один оборот вокруг нее за 24 часа земные сутки.

Посередине планету опоясывает экватор – воображаемая окружность, разделяющая геоид на Северное и Южное полушария.

Кроме экватора, существуют меридианы окружности, перпендикулярные экватору и проходящие через оба полюса. Один из них, проходящий через Гринвичскую обсерваторию, называют нулевым – он служит точкой отсчета географической долготы и часовых поясов.

К основным характеристикам земного шара можно отнести:

• диаметр (км.): экваториальный – 12 756, полярный (у полюсов) – 12 713,
• длина (км.) экватора – 40 057, меридиана – 40 008.

Итак, наша планета представляет собой своеобразный эллипс геоид, вращающийся вокруг своей оси проходящей через два полюса – Северный и Южный.

Центральная часть геоида опоясана экватором – окружностью разделяющей нашу планету на два полушария. Для того, чтобы определить, каков радиус земли, используют половинные значения его диаметра у полюсов и экватора.

А теперь о том из чего состоит земля, какими оболочками она покрыта и каково строение земли в разрезе.

Земные оболочки

Основные оболочки земли выделяют в зависимости от их содержимого. Так как наша планета имеет форму шара, ее оболочки, удерживаемые силой тяжести, называются сферами. Если посмотреть на строение земли в разрезе, то можно увидеть три сферы:

По порядку (начиная от поверхности планеты) они располагаются следующим образом:

1. Литосфера – твердая оболочка планеты, включающая минеральные слои земли.
2. Гидросфера – содержит водные ресурсы реки, озера, моря и океаны.
3. Атмосфера – представляет собой воздушную оболочку, окружающую планету.

Кроме того, выделяют и биосферу включающую в себя все живые организмы, которые заселяют другие оболочки.

Важно! Многие ученые население планеты относят к отдельной обширной оболочке под названием антропосфера.

Земные оболочки – литосфера, гидросфера и атмосфера – выделены по принципу объединения однородной составляющей. В литосфере – это твердые породы, почва, внутреннее содержимое планеты, в гидросфере – вся ее вода, в атмосфере – весь воздух и другие газы.

Атмосфера

Атмосфера – газовая оболочка, в ее состав входят: кислород, азот, углекислый, газ, пыль.

По содержанию кислорода, температуре всю атмосферу разделяют на несколько основных слоев:

1. Тропосфера – верхний слой земли, содержащий большую часть земного воздуха и простирающийся от поверхности на высоту от 8-10 (у полюсов) до 16-18 км (у экватора). В тропосфере образуются облака и различные воздушные массы.
2. Стратосфера слой, в котором содержание воздуха значительно ниже, чем в тропосфере. Его толщина в среднем составляет 39-40 км. Начинается этот слой с верхней границы тропосферы и заканчивается на высоте около 50 км.
3. Мезосфера – слой атмосферы, простирающийся с 50-60 по 80-90 км над земной поверхностью. Характеризуется устойчивым понижением температуры.
4. Термосфера – расположена в 200-300 км от поверхности планеты, отличается от мезосферы ростом температуры по мере увеличения высоты.
5. Экзосфера – начинается с верхней границы, лежащей ниже термосферы, и постепенно переходит в открытый космос, для нее характерно низкое содержание воздуха, высокая солнечная радиация.

Внимание! В стратосфере на высоте порядка 20-25 км находится тонкий слой озона, предохраняющий все живое на планете от губительных для него ультрафиолетовых лучей. Без него все живое бы очень скоро погибло.

Атмосфера – земная оболочка, без которой жизнь на планете была бы невозможна.

Она содержит в себе необходимый для дыхания живых организмов воздух, определяет подходящие погодные условия, защищает планету от негативного влияния солнечной радиации.

Атмосфера состоит из воздуха, в свою очередь воздух приблизительно на 70% состоит из азота, 21% кислород, 0,4% углекислый газ и остальные редкие газы.

Кроме этого, в атмосфере есть важный озоновый слой, примерно на высоте 50 км.

Гидросфера

Гидросфера все жидкости на планете.

Данная оболочка по месторасположению водных ресурсов и степени их солености включает:

• мировой океан – огромное пространство занятое соленой водой и включающее в себя четыре океана и 63 моря,
• поверхностные воды континентов – пресноводные, а также изредка солоноватые водоемы. Подразделяются по степени текучести на водоемы с течением – реки на и водоемы со стоячей водой озера, пруды, болота,
• подземные воды – находящиеся под земной поверхностью пресные воды. Глубина их залегания колеблется от 1-2 до 100-200 и более метров.

Важно! Огромное количество пресной воды на настоящее время находится в виде льда – на сегодняшний день в зонах вечной мерзлоты в виде ледников, огромных айсбергов, постоянного не тающего снега, содержится около 34 млн. км3 запасов пресной воды.

Гидросфера – это, прежде всего, источник пресной питьевой воды, один из основных климатообразующих факторов. Водные ресурсы используются в качестве путей сообщения и объектов туризма и рекреации (отдыха).

Литосфера

Литосфера это твердые (минеральные) слои земли. Толщина данной оболочки составляет от 100 (под морями) до 200 км (под континентами). Литосфера включает в себя земную кору и верхнюю часть мантии.

То, что расположено ниже литосферы, является непосредственно внутренним строением нашей планеты.

Плиты литосферы преимущественно состоят из базальта, песка и глины, камня, а также грунтового слоя.

Схема строения земли вместе с литосферой представлена следующими слоями:

• земная кора верхний, состоящий из осадочных, базальтовых, метаморфических пород и плодородной почвы. В зависимости от места нахождения, различают континентальную и океаническую кору,
• мантия – находится под земной корой. Весит около 67% от общей массы планеты. Мощность данного слоя составляет около 3000 км. Верхний слой мантии вязкий, залегает на глубине 50—80 км (под океанами) и 200—300 км (под материками). Нижние слои более твердые и плотные. В состав мантии входят тяжелые железистые и никелевые материалы. Процессами, происходящими в мантии, обусловлены многие явления на поверхности планеты (сейсмические процессы, извержение вулканов, формирование месторождений),
• Центральную часть земли занимает ядро, состоящее из внутренней твердой и наружной жидкой части. Толщина внешней части составляет около 2200 км, внутренней – 1300 км. Расстояние от поверхности до ядра земли составляет около 3000-6000 км. Температура в центре планеты составляет около 5000 Сº. По мнению многих ученых, ядро земли по составу представляет собой тяжелый железно-никелевой расплав с примесью других, сходных по свойствам с железом, элементов.

Важно! Среди узкого круга ученых, помимо классической модели с полурасплавленным тяжелым ядром, существует и теория о том, что в центре планеты располагается внутреннее светило, окруженное со всех сторон внушительным слоем воды. Данная теория, кроме небольшого круга приверженцев в научной среде, нашла широкое распространение в фантастической литературе. Примером может послужить роман В.А. Обручева «Плутония», повествующий об экспедиции русских ученых к полости внутри планеты с собственным небольшим светилом и миром вымерших на поверхности животных и растений.

Такая общепринятая схема строения земли, включающая земную кору, мантию и ядро, с каждым годом все более и более совершенствуется и уточняется.

Многие параметры модели с совершенствованием методов исследований и появлением нового оборудования будут обновлены еще не раз .

Так, например, для того, чтобы узнать точно, сколько километров до внешней части ядра, понадобятся еще годы научных изысканий.

На данный момент наиболее глубокая шахта в земной коре, прорытая человеком составляет около 8 километров, поэтому изучение мантии, а тем более ядра планеты, возможно лишь в теоретическом разрезе.

Послойное строение Земли

Изучаем из каких слоев состоит Земля внутри

Вывод

Рассмотрев строение земли в разрезе, мы убедились в том, насколько интересна и сложна наша планета. Изучение ее строения в будущем поможет человечеству разобраться в загадках природных явлений, позволит более точно прогнозировать разрушительные стихийные бедствия, открывать новые, пока не разработанные месторождения полезных ископаемых.

как она спасла зарождающуюся жизнь

Елизавета
Приставка

Новостной редактор

Магнитное поле Земли почти такое же старое, как сама планета: оно защищает жизнь от вредного космического излучения. Но 565 млн лет назад поле почти исчезло: его мощность снизилась до 10%, если сравнивать с сегодняшним днем. Ученые считают, что Земля почти чудом восстановилась всего за несколько десятков миллионов лет — как раз, когда многоклеточные организмы начали активно распространяться. «Хайтек» разбирается, как устройство Земли повлияло на развитие жизни.

Читайте «Хайтек» в

Внутреннее ядро Земли вращается со своей скоростью, очень горячее и, скорее всего, помогло сохранить жизнь и кислород на нашей планете.

Как Земля могла так быстро восстановить свое магнитное поле?

Ученые все чаще начинают склоняться к мысли, что это произошло из-за появления внутреннего ядра Земли. Это сфера из твердого железа, которая находится внутри расплавленного внешнего ядра. Последнее состоит из бурлящего металла, генерирующего магнитное поле планеты.

Исследователи предполагают, что внутреннее ядро появилось примерно через 4 млрд лет после рождения самой планеты. Оно росло потихоньку, по несколько миллиметров в год. Это, считают ученые, привело к активности во внешнем ядре и спровоцировало рост мощности магнитного поля.

«Внутреннее ядро восстановило магнитное поле Земли: и это произошло в самый подходящий момент в эволюции, — заявил говорит Джон Тардуно, геофизик из Университета Рочестера. — Что бы произошло, если бы оно не сформировалось?»

Ученые до сих пор гадают, как и почему внутреннее ядро появилось именно в этот период. «Внутреннее ядро — это планета внутри планеты, — заявила Хрвое Ткальчич, сейсмолог из Австралийского национального университета (ANU). — У него есть своя собственная топография, своя скорость вращения и структура. Оно находится под нашими ногами, но мы все еще многого не понимаем о его устройстве».

Как изучают нашу внутреннюю «планету»?

Чтобы изучить внутреннее ядро, исследователи используют редкие сейсмические волны от землетрясений или ядерных испытаний, которые проникают во внутреннее ядро или отражаются от него.

Так сейсмологи обнаружили, что внутреннее ядро вращается независимо от остальной части планеты. С помощью компьютерных моделей они предсказали его структуру, а также необычное поведение железных сплавов, находящихся под большим давлением.

Долгое время у человечества были неполные представления о внутреннем устройстве Земли. Только в начале 1930-х годов Инге Леманн, датский сейсмолог, заметила новую разновидность Р-волн или волн давления. Они указывали на то, что ядро Земли не полностью жидкое. К 1936 году Леманн пришла к выводу, что внутри Земли есть твердое внутреннее ядро. Дальше исследователи обратили внимание, что с каждым годом P-волны, проходящие через внутреннее ядро, немного ускоряются. Это можно было объяснить единственным способом — внутреннее ядро вращается быстрее, чем остальная часть планеты, примерно на 1° в год. Каждые 400 лет, как они предположили в статье Nature 1996 года, внутреннее ядро совершало дополнительный оборот внутри Земли.

Это открытие потрясло многих геофизиков, которые предполагали, что внутреннее ядро вращается с той же скоростью, что и мантия. Если изучить его вращение, это поможет понять, как внутреннее ядро соединяется с внешним и влияет на магнитное поле. А также объяснит, почему магнитные полюса Земли время от времени блуждают и переворачиваются.

Так внутреннее ядро движется быстрее Земли, да?

Не совсем. Позднее исследователь Йи Ян собрал самую обширную в мире базу данных о землетрясениях. Проанализировав их, Ян обнаружил, что внутреннее ядро вращается с той же скоростью, что и мантия. Дальше выяснился еще более необычный факт: по данным исследования 2021 года, внутреннее ядро вращалось медленнее, чем остальная часть планеты, примерно на 0,05° в год.

Исследователи начали предполагать, что у внутреннего ядра есть свой ритм. На протяжении десятилетий радиоастрономы отслеживали мельчайшие изменения во вращении Земли. Их наблюдали по космической системе отсчета: отслеживали изменения по положению далеких космических объектов. Большинство колебаний в течение года происходит из-за ураганов и землетрясений, но есть небольшое регулярное шестилетнее колебание, которое нельзя так легко объяснить.

«Пока мы не знаем, из-за чего это происходит, но все делают ставку на ядро», — сказал Бенджамин Чао, геодезист из Academia Sinica.

Из чего состоит внутреннее ядро?

Внутреннее ядро — это самое металлическое место на Земле. В нем даже больше металлов, чем во внешнем. Оба сделаны в основном из железа с примесью никеля. Также считается, что железо содержит следы более легких элементов, таких как кислород, углерод и кремний.

Когда железо кристаллизуется на растущей поверхности внутреннего ядра, оно выбрасывает из себя некоторые из этих элементов. В результате остается почти чистое железо. Это похоже на то, как в ведре с соленой водой образуется лед: он вытесняет соль и становится в основном пресным. Выброшенные из ядра элементы легче железа: они поднимаются и проносятся вперед: этот процесс вызывает до 80% конвекции, которая генерирует магнитное поле Земли.

Конвекция — вид теплообмена и теплопередачи, во время которого внутренняя энергия передается струями и потоками самого вещества.

Что мы еще не знаем о внутреннем ядре?

Что происходит с оставшимся железом — на эту тему ведутся непрекращающиеся споры. Атомы железа на поверхности Земли — например, как в чугунной сковороде, — имеют кубическую структуру. Но если крошечные образцы железа сжать между двумя алмазами и создать давление, похожее на то, что есть во внутреннем ядре, то атомы перестраиваются в шестиугольники.

Сложность заключается в том, что пока никто не знает, что происходит с железом, когда оно одновременно сжимается и нагревается до тысяч градусов, говорит Лидунка Вочадло, специалист по вычислительной физике минералов из Университетского колледжа Лондона.

Эти условия трудно воссоздать в лаборатории, потому что углерод в алмазах часто загрязняет железо при нагревании, отметил Вочадло. Его команда провела компьютерное моделирование и выяснила, что форма шестиугольника или гексагона — это самая стабильная структура в условиях внутреннего ядра. Модели также показывают, что чистое железо становится мягким, когда оно находится на 98% от своей точки плавления.

Например, вода должна остыть ниже точки замерзания для образования льда. Исследователи предположили, что железо не может затвердеть в шестиугольной форме, если оно почти на 1 340 °C холоднее внутреннего ядра. В начале 2022 года было опубликовано моделирование в атомном масштабе, согласно ему железо, накапливающееся во внутреннем ядре, может сначала кристаллизоваться в кубической форме, а потом переходить в шестиугольную.

Как связаны внутреннее ядро и жизнь на Земле?

По информации из вулканического образования, которое появилось 565 млн лет назад на северном берегу реки Св. Река Лоуренса, магнитное поле того времени составляло одну десятую от сегодняшнего.

Вероятно, это произошло из-за того, что внешнее ядро быстро теряло тепло, говорит Питер Дрисколл, геодинамик из Научного института Карнеги. Если бы магнитное поле Земли полностью исчезло, то жизнь, которая только развивалась, подверглась бы сильному воздействию радиации от солнечных вспышек. Повышенная радиация могла привести к истощению кислорода — ценного ресурса для любой жизни.

Всего 30 млн лет спустя интенсивность магнитного поля выросла до 70% от нынешних значений. Примерно в то же время активное развитие жизни произвело на Земле революцию. Именно тогда зародилось большинство групп животных, появились первые наземные виды.

Возможно, зарождающийся мир и все живые существа на планете Земля обязаны своим существованием внутреннему железному ядру, которое находится на 5 000 км ниже, под нашими ногами. Сейчас исследователи пытаются воспроизвести в лаборатории условия, которые есть в ядре: это сложная, но необходимая задача. С помощью такого эксперимента можно подтвердить выводы, которые исследователи сделали ранее на основе математических моделей.

500 миллионов лет назад Земля почти полностью лишилась магнитного поля

12 августа 2022
09:50

Ольга Мурая

Три этапа развития Земли: слева у планеты ещё нет внутреннего ядра и очень слабое магнитное поле. По центру оно уже формируется, а справа в нём появляется внешняя и внутренняя часть.

Иллюстрация Michael Osadciw/University of Rochester.

Как наша планета избежала участи Марса? Вся загвоздка в неожиданном изменении структуры её внутреннего ядра.

За всё разнообразие жизни и комфортные условия существования на Земле мы можем смело благодарить магнитное поле нашей планеты. Без него солнечная радиация уничтожила бы атмосферу и океаны, оставив после себя бесплодную пустыню.

Именно это и произошло с Марсом, который когда-то считался «голубым» водным миром: он был покрыт огромным океаном. Марс стал «красным» лишь после того, как около четырёх миллиардов лет назад таинственным образом потерял своё магнитное поле.

Несколько пугающее открытие геологов из Рочестерского университета подтверждает, что в какой-то момент геологической истории с Землёй происходили очень похожие изменения.

Исследователи обнаружили доказательства того, что около 565 миллионов лет назад сила магнитного поля Земли упала всего до 10% от сегодняшней силы. Если бы эта тенденция сохранилась, жизнь на нашей планете наверняка была бы обречена.

Но прямо перед так называемым кембрийским взрывом многоклеточной жизни магнитное поле Земли пришло в норму — и, согласно новому исследованию, это произошло благодаря кое-каким фундаментальным изменениям во внутреннем ядре.

Напомним, что ядро нашей планеты состоит из двух частей: расплавленного внешнего ядра ​​и твёрдого внутреннего.

За создание магнитного поля отвечает движение электропроводящей жидкости во внешнем ядре. Этот эффект естественной генерации магнитного поля называют геодинамо.

Металлический расплав, составляющий внешнее ядро, постоянно перемешивается благодаря теплу, исходящему из недр планеты. Также этому движению жидкости способствует тектоника плит.

Наиболее точные измерения возраста магнитного поля Земли говорят о том, что оно появилось около 4,2 миллиарда лет назад. Учитывая, что Земле около 4,6 миллиарда лет, её магнитное поле сформировалось довольно быстро по геологическим меркам. При этом сила этого магнитного поля не всегда была постоянной.

Учёные узнают об изменениях магнитного поля Земли, которые происходили даже миллиарды лет назад, изучая древние минералы, богатые железом.

Первоначально эти минералы представляли собой жидкую лаву, атомы железа в которой выравнивались по линиям магнитного поля Земли, как стрелка компаса. По мере остывания лавы образуются минералы, которые представляют собой непосредственную запись силы и ориентации магнитного поля Земли в то время.

Эта область геофизики получила название палеомагнетизм. Изучая эту магнитную летопись, исследователи уже смогли выяснить, что магнитное поле Земли претерпело множество эпизодов инверсии — северный и южный полюса планеты полностью менялись местами. Таким же образом учёные узнали, что сила магнитного поля нашей планеты значительно изменялась на протяжении всего её существования.

Самым слабым магнитным полем Земля обладала около 565 миллионов лет назад: тогда оно почти исчезло. Но всего за 15 миллионов лет, просто мгновение по геологическим меркам, магнитосфера пришла в норму.

Такое быстрое обновление напряжённости магнитного поля авторы новой работы объясняют тем, что около 550 миллионов лет назад сформировалось твёрдое внутреннее ядро планеты. Оно придало существенный новый заряд расплавленному внешнему ядру.

Позднее, около 450 миллионов лет назад, структура растущего внутреннего ядра снова изменилась, в нём образовалась граница между непосредственно внутренним ядром и его внешней областью.

Любопытная и весьма важная деталь: эти изменения во внутреннем ядре совпадают со сдвигами в структуре вышележащей мантии, вызванными тектоникой плит на поверхности.

Изучая силу магнитосферы, исследователи могут не только узнавать о прошлом Земли и предсказывать её будущее. Они также могут предположить, как магнитные поля формируются на других планетах и что это может значить для потенциальной инопланетной жизни. Опять же, Марс служит предостережением.

Земля, безусловно, потеряла бы гораздо больше воды, если бы её магнитное поле не восстановилось, пишут исследователи. Планета была бы намного суше и её пейзаж разительно отличался бы от того, что мы наблюдаем сегодня.

Исследование вышло 19 июля 2022 года в журнале Nature Communications.

Больше удивительных новостей из мира науки вы найдёте в разделе «Наука» на медиаплатформе «Смотрим».

наука
жизнь
Земля
геология
ядро
магнитное поле
новости

Что есть Гайия? Текст Дж.

Лавлока



Что есть Гайия? Текст Дж.Лавлока

Автор: профессор Джеймс Лавлок

WHAT IS GAIA?

by James Lovelock

Большинство из нас интуитивно согласятся,
что Земля – это нечто более, чем просто шар из
камня, в тонкой оболочке из воздуха, океана, и живого вещества, покрывающих
поверхность. Мы наделены чувством сроднённости, как если бы планета и вправду
была нашим домом. Давным-давно Греки, мыслившие подобным образом, дали Земле имя
Гайия, или, короче, Ге. В те дни наука и теология были нераздельны, а наука была не такой
точной, зато имела душу. Время шло, и эта тёплая близость испарилась, её заменила
холодность кабинетных академиков. Науки о живом, не заботясь более о жизни,
углубились в классифицирование мёртвых останков, или хуже того – в вивисекцию. Ге
было похищено у теологии, и превратилось не более, чем в слово-корень, из которого
образованы имена для двух дисциплин – географии и геологии. Сейчас, наконец,
появились признаки перемен. Наука вновь стала голистической и заново отыскивает душу,
а теология, движимая экуменическими силами, начинает понимать, что Гайия не тот
предмет, который следует подразделять для академического удобства, и что Ге означает
гораздо больше, чем просто префикс.

Новое понимание пришло, когда мы двинулись вдаль,
и, оглянувшись, увидели Землю из космоса. Видение этого волшебного голубого шара,
подёрнутого белыми разводами,
взволновало всех нас, пусть даже теперь это превратилось в визуальное клише. Это
зрелище открывает духовное зрение. Так, путешествуя вдали, мы
начинаем понимать, насколько нам дороги те, кого мы оставили дома.

Путешествия в космос ударили по нашим чувствам.
Изумлены были астронавты, изумлены были мы все, разделявшие с ними это необыкновенное
приключение, жадно прильнув к экранам телевизоров. Однако (вот ещё что!) Земля
впервые подверглась наружному
осмотру глазами объективных научных инструментов. Эти приборы абсолютно
лишены способности испытывать человеческие эмоции, однако собранная ими информация также подтвердила, что Земля – странная и прекрасная аномалия.
Приборы показали, что наша планета состоит из тех же элементов, и практически в тех же
пропорциях, что на Марсе и Венере, но, вместе с тем, – показали приборы – наши
планеты-родственницы бесплодны и безжизненны, они отличаются
от Земли как серый камень от серого воробья.

После этого мы начали понимать, что воздух,
океан и почва – это гораздо больше, чем
просто среда обитания жизни; они являются частью самой жизни. Воздух для жизни
– это как шерсть для кошки или гнездо для птицы. Само оно не живое, но его
создали живые существа, чтобы укрыться от мира, в котором так неуютно. Для
жизни на Земле воздух – это наша защита против глубинного холода и палящей радиации
космоса.

Нет ничего необычного в идее, что жизнь
на Земле взаимодействует с воздухом, морями и
скальными породами, однако понадобился взгляд из космоса, чтобы зародить догадку,
что такая комбинации
может составлять единую гигантскую живую систему, и притом такую, которая обладает
способностью поддерживать Землю всегда в состоянии, наиболее благоприятном для
жизни на ней.

Сущность, охватывающая целую планету,
и наделённая могуществом регулировать
климат, нуждается в подходящем имени. Новеллист Вильям Голдинг – это он предложил
имя Гайия. Мы с радостью приняли его предложение, и Гайия стало также именем для
научной гипотезы, которая постулирует, что климат и химический состав Земли всё
время близки к оптимуму для того именно вида жизни, который населяет её.

Фактов, собранных в доказательство Гайии, уже
очень много. Впрочем, устройство науки таково, что доказательства менее важны, чем функция [гипотезы Гайия] служить биноклем для нового взгляда на мир, и вызывать новые
вопросы относительно природы Земли.

Если мы являемся – «все твари, великие и
малые», начиная от бактерий и до
китообразных – частями Гайии, то, значит, каждый из нас в принципе необходим для её
благополучия. Сердце всегда подсказывало нам, что истребление широкого диапазона
биологических видов – это зло; но теперь мы знаем, почему. Теперь мы не
ограничимся одним сожалением, наблюдая исчезновение одного из видов гигантских
китов, или голубой бабочки, или пусть даже вируса ветряной оспы. Если мы удаляем что-
либо, кого-либо с лица Земли, мы разрушаем часть самих себя, поскольку мы также – часть
Гайии.

Много поводов утешить себя, много причин впасть в беспокойство – и то и другое,
когда размышляешь, к чему ведёт наше членство в этом великом содружестве
живых объектов.
Возможно, одна из отведенных нам функций – быть сенсорами и нервной системой
Гайии. Человеческими глазами она впервые увидела своё истинное лицо из космоса и
мозгом homo sapiens осознала себя. Мы действительно родом отсюда. Земля – это гораздо
больше чем наш дом, это живая система и мы – часть этой системы.

На главную страницу Джеймс Лавлок

Через два миллиона лет океаны могут закипеть / / Независимая газета

В результате неуклонного увеличения массы радиус нашей планеты растет примерно на 2 см в год, а площадь поверхности – на 3,12 кв. км в год. Фото Юрия Батурина

В 60-е годы прошлого века сначала за рубежом, а затем и в Советском Союзе доминирующее положение в геонауках заняли мобилисты, то есть сторонники гипотезы о дрейфе континентов и тектонике литосферных плит на планете фиксированного размера. В нашем веке тектонику плит безоговорочно поддерживают геологи всего мира, но тем не менее критики этой гипотезы остаются, и особенно много их как раз в нашей стране. Почему?

Бегущая по эфирным волнам

Российская философская и, в частности, геологическая мысль всегда отличалась самобытностью. Задолго до того, как в 1912 году немецкий географ и метеоролог Альфред Вегенер взбудоражил научный мир Европы своей гипотезой о расколе древнего суперконтинента Пангея и современном беспорядочном дрейфе континентов, русский инженер и мыслитель Иван Осипович Ярковский пришел к новому пониманию природы материи.

Ярковский предложил свое объяснение гравитации, имевшее далекоидущие последствия. В 1889 году в Петербурге была издана его книга под названием «Всемирное тяготение как следствие образования весомой материи внутри небесных тел. Кинетическая гипотеза». Согласно Ярковскому, размеры и масса Земли и других крупных небесных тел неуклонно увеличиваются со временем. Ярковский полагал, что вакуум – это не пустота, а материальная среда с очень сложными свойствами, ответственными за инерцию тел и существование гравитации.

Идея физического вакуума, или эфира, заполняющего мировое пространство, была введена еще в Древней Греции Аристотелем, и эта идея прошла через всю историю науки. Но Ярковский предположил, что субстанция, из которой состоит вещество и эфир, одна и та же и что эффект гравитации создают направленные потоки эфира, который может поглощаться в больших небесных телах, превращаться в них в вещество и увеличивать их размер и массу. Поэтому Ярковского можно назвать первым, кто отошел от креационизма, то есть от представления о единожды созданной и неизменной Земле, и сформулировал идею постепенно растущей планеты.

Ярковский надеялся привлечь внимание к своим идеям и на рубеже XIX и XX веков разослал свою книгу в ведущие европейские университеты и научные центры. Но ему не суждено было дождаться какой-либо реакции. В 1902 году он безвременно скончался в возрасте 58 лет.

В зарубежной литературе обычно считается, что гипотеза расширяющейся Земли первоначально была предложена немецким ученым Отто Хильгенбергом в 1933 году, когда он изготовил глобусы разного размера, иллюстрирующие появление и расширение океанов. Согласно его гипотезе, современные континенты некогда плотно покрывали всю маленькую планету, площадь которой была в три раза меньше, а радиус составлял порядка 60% от современной величины, или около 4 тыс. км. Эта гипотеза не получила признания, поскольку Хильгенберг и его сторонники не смогли предложить механизм расширения планеты.

Геологи пытались воспользоваться подсказкой нобелевского лауреата Поля Дирака об уменьшении гравитационной постоянной обратно пропорционально возрасту Вселенной, но это давало увеличение радиуса Земли только на 0,002 см в год. А для увеличения площади планеты в три раза примерно за последние 200 млн лет требовалось ежегодное увеличение радиуса на 2 см в год, что считалось явно невозможным.

Из-за отсутствия приемлемого для геологов механизма в 30-е годы прошлого века были отвергнуты не только гипотезы о расширении Земли, но и гипотеза Вегенера о распаде суперконтинента Пангея на Земле такого же размера, как и сегодня. Доминирующим в то время геологам-фиксистам, предпочитавшим вертикальные колебания земной коры, беспричинное свободное плавание континентов по Вегенеру со скоростями до нескольких десятков сантиметров в год казалось не менее фантастичным, чем раздувание планеты. Тем не менее, как сейчас принято говорить, «альтернативщики» продолжали разрабатывать обе группы тектонических гипотез.

Растущие океаны

В 30-е годы во Франции горячим сторонником гонимой в то время гипотезы Вегенера стал молодой геолог Борис Шубер. Он и его младший брат Юрий родились в Петербурге в семье прибалтийских немцев, носивших фамилию фон Шуберт. В революционный 1917 год семья эмигрировала и осела во Франции. Получив университетское образование, оба брата стали геологами и выполняли исследования в различных французских колониях Африки и Южной Америки.

В 1935 году Борис Шубер опубликовал статью с описанием своей палеореконструкции Атлантического океана. Шубер пошел дальше Вегенера и совместил континенты не по их современным береговым линиям, а по континентальным склонам с изобатами –1000 м (изобата – линия на географической карте, соединяющая точки одинаковых глубин).

К сожалению, оригинальная работа Бориса Шубера была не замечена современниками. Только в конце 50-х годов к палеореконструкциям Атлантики и всего земного шара приступил австралийский геолог, профессор Самюэль Кэри. Он убедился, что современные континенты гораздо лучше смыкаются на сферах меньшего радиуса, и в западном мире стал известен как один из самых последовательных приверженцев гипотезы расширения Земли.

Кэри приезжал в Советский Союз, где встречался со своими немногочисленными единомышленниками, такими как Владимир Борисович Нейман и И.В. Кириллов. Кэри вспоминал: когда в 1965 году он посетил Москву, практически никто не интересовался расширением Земли. Однако он не сомневался в том, что эта идея вскоре будет доказана на геологическом материале и принята всеми.

В 1965 году знаменитый английский геофизик сэр Буллард вместе с молодыми коллегами Эвереттом и Смитом опубликовал новую палеореконструкцию Атлантики. Эта реконструкция была несколько удачнее, чем у Бориса Шубера. Для относительного поворота континентов и определения наилучшей подгонки стыкуемых материков Буллард и его коллеги впервые использовали компьютерные расчеты, которые вызывали большее доверие у современников.

Ни Кэри, ни Буллард никогда не ссылались на пионерскую палеореконструкцию Бориса Шубера. Зная об этой несправедливости, известный французский геолог и один из основателей теории тектоники плит Ле Пишон в начале 70-х годов на одной из конференций предложил связывать палеореконструкцию Атлантики с двумя именами – Булларда и Шубера. Но это предложение не прижилось.

Что касается младшего брата Бориса Шубера, Жоржа, то он стал известен благодаря участию в составлении «Геологического атласа мира», изданного под эгидой ЮНЕСКО на французском и английском языках. За эту и другие фундаментальные геологические и геохимические работы Жорж Шубер был награжден французским правительством орденом Почетного легиона.

Жорж Шубер не забывал свою родину. В 70-е и 80-е годы прошлого века он неоднократно приезжал в нашу страну для участия в геологических конгрессах и конференциях, печатался в советских научных журналах. Самое важное – именно благодаря Жоржу Шуберу бесценный «Геологический атлас мира» попал в руки советских геологов. На самом деле Жоржа Шубера у нас называли Юрием Александровичем – именем, данным ему при рождении.

Остановимся на сотрудничестве Юрия Александровича с самобытным украинским ученым Виталием Филипповичем Блиновым. Результатом этого сотрудничества стали совместные доклады на 27-й сессии Международного геологического конгресса в Москве в 1984 году. Шубер рассказал конгрессу о завершении грандиозной работы – составлении «Геологического атласа мира», а Блинов сообщил о своем открытии – установлении закономерности возрастного состава океанической коры.

Когда планета потекла

Блинов и его коллега Осипишин занялись количественным анализом «Геологического атласа мира» и тектонических карт океанов и выявили неизвестную ранее закономерность: экспоненциальное распределение площади океанической коры по возрастам. Благодаря растущим океанам суммарная площадь земной коры удвоилась за последние 150 млн лет – от 250 до более чем 500 млн кв. км. Экспоненциальная кривая говорит о том, что современное человечество живет в эпоху океанического развития земной коры!

Ожидаемый вопрос скептиков: если поверхность Земли была в два раза меньше 150 млн лет назад, то современная масса воды покрывала бы всю планету многокилометровым слоем, что противоречит данным палеонтологии о большом разнообразии сухопутных животных и растений в то время. Но, с позиций Блинова, большую часть истории Земли, до фанерозоя (который длится последние 540 млн лет) свободной воды было очень мало. В середине фанерозоя, 300–400 млн лет назад, появились мелководные моря. И только в последние 200 млн лет, после распада Пангеи, эволюция гидросферы на растущей по экспоненте Земле претерпела резкие изменения и образовались глубоководные океаны.

Такую позицию разделяли многие известные геологи. Например, профессор МГУ им. М.В. Ломоносова В.В. Белоусов был хорошо осведомлен о маловодности планеты в докембрии и в первой половине фанерозоя. В своей книге «Основы геотектоники», вышедшей в 1975 году, Белоусов отмечал: «Весь объем океанских вод образовался за последние 200 млн лет. Если допустить, что палеозойские моря покрывали 25% площади современной материковой коры, а средняя их глубина была 200 м, то объем воды на растущей Земле к началу океанообразования составлял примерно 7% от современного».

Что касается материков, то распределение площадей земной коры по возрастам не является экспонентой, но также аппроксимируется плавной функцией, показывающей преобладание площади земной коры более молодого возраста над площадями земной коры более древних геологических эпох. Очень важно, что кривые для площадей океанической и континентальной земной коры являются продолжением друг друга. Эту кривую назвали главной геологической закономерностью.

Открытия Блинова и его соавторов позволили перевести представления о расширении Земли из гипотезы в закономерный, геологически документируемый процесс. Осталось только найти причину и механизм расширения. И ответы уже есть!

Гравитационный прирост

Используя гипотезу Ярковского о кинетической природе гравитации, Блинов независимым путем вывел закон притяжения Ньютона, оценил скорости поглощения материи из вакуума и получил численные характеристики роста Земли. Блинов подсчитал, что за счет взаимодействия с физическим вакуумом масса Земли в настоящее время увеличивается на 1 млн 730 тыс. т в секунду (!). В результате неуклонного увеличения массы радиус нашей планеты растет примерно на 2 см в год, а площадь поверхности – на 3,12 кв. км в год. Соответственно сила тяжести должна ежегодно увеличиваться на 3 микрогала (Гал – единица измерения ускорения в системе СГС, равна 1 см/с2).

Некоторые исследователи считают также целесообразным учитывать улавливание Землей космической пыли и метеоритов. Хотя такой прирост массы нашей планеты, по разным оценкам, может составлять миллионы и даже десятки миллионов тонн в год, это пренебрежимо малая величина по сравнению с гравитационным приростом массы Земли.

Еще один вывод Блинова – неуклонное повышение температуры на поверхности Земли благодаря увеличению светимости Солнца и теплового потока из недр Земли. По прогнозу Блинова, через 2–3 млн лет океаны Земли могут закипеть, и наша планета станет непригодна для жизни.

Здесь уместно вспомнить о современнике И.О. Ярковского – Константине Эдуардовиче Циолковском. Калужский школьный учитель математики Циолковский на досуге успел стать изобретателем, исследователем реактивного движения, философом, писателем-фантастом и, наконец, основоположником теоретической космонавтики. В начале XX века в ряде своих статей и писем Циолковский повторял ставшую знаменитой фразу о том, что «человечество не останется вечно на Земле, но, в погоне за светом и пространством, сначала робко проникнет за пределы атмосферы, а затем завоюет все околосолнечное пространство».

Циолковский не рассматривал будущие полеты в космос как прихоть. Он был не меньшим диалектиком, чем Ярковский, и полагал, что Солнце и планеты проходят определенные циклы своего развития и рано или поздно может произойти общеземная катастрофа. Циолковский надеялся, что это случится не скоро, через многие тысячи лет, и человечество успеет осознать, что его ждет, и приготовиться к бегству в космос для спасения жизни и разума на других планетах. «Через многие миллионы лет мы, может быть, будем жить у солнца, которое еще теперь не возгорелось, а существует лишь в зачатке», – прогнозировал Циолковский.

Я позволю себе немного поправить Константина Эдуардовича. Его знаменитая фраза должна начинаться так: «Человечество не сможет вечно оставаться на Земле…» 

фактов о Земле для детей: что делает Землю особенной?

Насколько нам известно, Земля — единственная планета, способная поддерживать жизнь в нашей Солнечной системе. Но что делает Землю таким идеальным домом для людей, животных, растений, бактерий и насекомых? Прочтите эти факты о Земле для детей, чтобы узнать, почему нет места лучше нашей родной планеты.

факты о земле для детей

Реклама

На поверхности Земли есть вода

Вода — одна из самых особенных вещей на Земле. Ученые не нашли другой планеты с жидкой водой, подобной нашей.

• Семьдесят один процент поверхности Земли составляет вода, и большую ее часть составляют океаны.
• Вода образовалась на Земле 3,8 миллиарда лет назад и оставалась жидкой на протяжении большей части существования планеты.
• Воды на планете ровно столько, чтобы поддерживать жизнь, не покрывая скалистые формы рельефа Земли.

Это идеальный способ сохранить жизнь всем нам на нашей планете!

Земля занимает лучшее место в Солнечной системе

Если вы когда-нибудь читали «Златовласка и три медведя», то знаете, что Златовласка любит, чтобы все было как надо. Вот почему Земля находится в «Зоне Златовласки» — не слишком холодно, не слишком жарко, а в самый раз!

• Земля — третья планета от Солнца.
• Он расположен между Венерой, которая раскалена из-за близости к Солнцу, и Марсом, который слишком холоден для поддержания жизни.
• Температура Земли идеальна по сравнению с соседними планетами, благодаря чему наша вода остается жидкой и пригодной для питья.
• Кроме того, огромные внешние планеты, такие как Юпитер, блокируют постоянное столкновение гигантских метеороидов с Землей, что было очень полезно в первый миллиард лет жизни нашей планеты. Спасибо, Юпитер!

Реклама

Земля геологически активна

Вы слишком малы, чтобы почувствовать, насколько активна земля под вашими ногами, но земная кора постоянно движется!

• Земля состоит из четырех слоев (внутреннее ядро, внешнее ядро, мантия и кора).
• Огромные плиты под земной корой постоянно движутся, позволяя горным породам перемещаться из мантии на поверхность Земли. Этот процесс известен как конвекция.
• Скорее всего, вы увидите эту активность во время эксплозивных извержений вулканов, но на самом деле магма из расплавленной мантии постоянно движется в земной коре и выходит из нее.
• Вся эта тектоническая активность регулирует температуру поверхности Земли, что позволяет воде оставаться жидкой.

Реклама

Минералы Земли уникальны

Земля также состоит из материала, отличного от других планет, в основном потому, что у нас есть вода и живые существа. Некоторые минералы, такие как кобальтоминит и абельсонит, не встречаются на других планетах. Взаимосвязь между минералами Земли и присутствием на ней жизни также уникальна. Самая ранняя жизнь на Земле возникла из-за энергии, созданной разрушением минералов. Эти микробы создали новые, уникальные минералы, которые создали новые, уникальные организмы. Эти организмы производили кислород, что привело к созданию атмосферы, в которой сегодня процветает жизнь. Камни помогли сформироваться жизни, а жизнь помогает сформироваться камням!

Атмосфера Земли содержит пригодный для дыхания кислород

Сделайте глубокий вдох. Земля — ​​единственное место, где вы можете это сделать! Благодаря разнообразию растительной жизни Земля является единственной планетой в Солнечной системе, в атмосфере которой имеется пригодный для дыхания кислород.

• Двадцать один процент атмосферы Земли состоит из кислорода растений.
• Семьдесят восемь процентов составляет азот, а последний 1 процент включает другие элементы, такие как углекислый газ и другие газы.
• Погода возникает в самом нижнем слое атмосферы (тропосфере).
• Озоновый слой защищает Землю от опасного ультрафиолетового излучения верхнего слоя атмосферы (стратосферы), но при этом позволяет здоровым лучам Солнца согревать нашу планету.
• Благодаря своему среднему и маленькому размеру Земля обладает атмосферой — планета меньшего размера не сможет удерживать атмосферу, а планета большего размера может превратиться в газового гиганта.

Реклама

На Земле много биомов

Что общего у вас, гриба и слона? Вы все живы — и, наверное, живете в разных местах. Водоснабжение Земли, скалистые континенты и атмосфера позволяют существовать множеству различных климатов. Это обеспечивает биоразнообразие на всей планете, что приводит к успеху экосистем. Жизнь процветает на каждом континенте Земли, потому что живые организмы могут есть, пить и размножаться в своих биомах. Эти разнообразные системы позволили организмам адаптироваться и развиваться, чтобы наилучшим образом выживать из поколения в поколение.

Реклама

Земля имеет четыре времени года

Вы когда-нибудь задумывались, почему одни месяцы морозные, а другие теплые и приятные? На Земле есть четыре четко выраженных сезона: зима, весна, лето и осень. Земля не является идеальной сферой (это эллипс овальной формы), и она слегка наклонена при вращении. Это означает, что Солнце попадает в разные части Земли в разных точках своей 365-дневной орбиты. Например, декабрь и январь — холодные зимние месяцы в Северной Америке, но в Австралии, на другом конце света, декабрь — первый месяц теплого летнего сезона. Это потому, что в эти месяцы Южное полушарие слегка наклонено к Солнцу. Неплохое время для поездки в Австралию!

У Земли есть только одна Луна

Мы так привыкли видеть луну в ночном небе, но этот космический камень особенный.

• Земля — единственная планета в Солнечной системе, у которой есть только одна луна.
• У Меркурия и Венеры их нет, у Марса — две, у Нептуна — 14, у Урана — 27, у Сатурна — 53, а у Юпитера — 79!
• Орбита земной луны стабилизирует вращение планеты и тянет океанские приливы вперед и назад. Ученые считают, что движение приливов и отливов позволило жизни перейти из воды на сушу миллиарды лет назад. Довольно большая работа для одной маленькой луны!

Является ли Земля единственной планетой с разумной жизнью?

Так действительно ли Земля лучшая планета? Ученые считают, что идеальное сочетание всех этих факторов — расположение Земли в Солнечной системе, ее океаны, ее тектоника плит, ее вращение и наклон, а также ее Луна — это то, что позволяет разумной жизни расти на нашей планете. Но Земля может быть не единственным идеальным домом! Ознакомьтесь с этими увлекательными фактами о космосе для детей, чтобы узнать больше о том, что может быть за пределами нашей собственной атмосферы

Штатный писатель

Откуда мы знаем, что находится глубоко внутри Земли, несмотря на то, что никогда туда не путешествовали

Последний рубеж — это не космос: это сама Земля. Мы отправили людей на Луну, роботов на Марс и космический зонд «Новые горизонты» в 3,26 миллиарда миль от Земли, чтобы сфотографировать Плутон, в то время как всего в 4000 милях под нашими ногами непостижимая жара и давление держат центр Земли дразняще недоступным. достигать. Но ученым удалось выяснить, что находится внутри Земли, включая оливково-зеленые кристаллы и бурлящее море расплавленного железа, изучая метеориты, извержения вулканов и сейсмические волны от землетрясений.

«Мы отправляемся и исследуем другие планеты, но во многих отношениях проникнуть внутрь Земли и выяснить, что внутри Земли, на самом деле технически сложнее, чем отправиться в космос», — говорит Ведран Лекич, сейсмолог из Мэрилендского университета.

Земля состоит из четырех основных слоев: коры, мантии, внешнего ядра и внутреннего ядра, а также переходных зон между этими слоями. Мир, который мы знаем, расположен на тектонических плитах, составляющих земную кору, толщина которой варьируется от трех миль до более 40. Под корой лежит мантия, слой горных пород, составляющий 84 процента объема Земли. Камни в верхней мантии раскалены добела, но если бы вы могли охладить их до комнатной температуры, они стали бы крапчато-оливково-зелеными благодаря минералу оливину — вы могли бы знать его как августовский перидот. «Я думаю, что средне-верхняя мантия была бы великолепной, потому что она была бы оливиново-зеленой, около 60 процентов, и в ней также были бы гранаты, эти красивые красные кубические минералы», — говорит Венди Мао, физик-минераловед из Стэнфордского университета.

Глубже в мантии тепло и давление изменяют конфигурацию атомов, составляющих оливин, в два новых минерала, бриджманит и ферропериклаз, которые при комнатной температуре имеют коричневато-оранжевый и желтый цвет. Под скалистой мантией находится внешнее ядро ​​из взбалтываемого жидкого железа (и небольшого количества никеля), окружающее внутреннее ядро ​​из твердого железа (опять же с небольшим количеством никеля), размер которого составляет примерно 70 процентов размера Луны. Центр Земли почти такой же горячий, как и поверхность Солнца, около 9800 градусов по Фаренгейту, с давлением, которое делает сжимающие силы на дне океана похожими на детскую игру.

Но мы не были ни в одном из этих мест внутри Земли. Мы их не видели. Мы не отправляли камеры или зонды, чтобы вернуть образцы железа, пылающего, как угольки. Итак, откуда мы знаем, что там?

Землетрясения раскрывают структуру

Когда тектонические плиты, составляющие земную кору, движутся мимо друг друга, они иногда зацепляются и ломаются. Это разрушение вместе с приходящими вместе с ним волнами энергии называется землетрясением. Высвобожденные сейсмические волны, звуковые волны слишком тихие, чтобы мы могли их услышать, распространяются далеко от источника и могут сообщить ученым, когда и где произошло землетрясение.

Обнаружение сейсмических волн не ново. Китайский ученый Чжан Хэн построил первый сейсмометр почти 2000 лет назад. Но в 1889 году ученым удалось использовать их для изучения нашей планеты. Именно тогда немецкий исследователь недалеко от Берлина зафиксировал землетрясение, но возникла проблема: в тот день землетрясений поблизости не было. Оказывается, было землетрясение — в Японии, и его сейсмические волны достигли Германии более чем через час после удара. Это стало поворотным моментом в современной сейсмологии.

Лекич сравнивает сейсмологию с тем, как мы используем рентгеновские лучи, чтобы заглянуть внутрь человеческого тела — разная плотность наших мышц, органов и костей означает, что рентгеновские лучи проходят через них (или отклоняются ими) по-разному. . «Мы не можем посылать рентгеновские лучи через Землю, потому что рентгеновские лучи не проходят через нее», — говорит он. «Вместо этого мы используем сейсмические волны».

Подробнее: 20 вещей, которые вы не знали о внутренней части Земли

Землетрясения посылают вибрации земли по всей нашей планете, и они распространяются по миру разными путями. Сейсмометры регистрируют эти вибрации, которые могут дать представление о том, что находится под землей, объясняет Лекич: «Затем мы можем использовать компьютерное моделирование, чтобы попытаться создать изображения того, что находится внутри Земли, и эти изображения, по сути, говорят нам, как быстро сейсмические волны распространяются через различные части Земли. Земля.»

Сейсмологи интерпретируют данные о землетрясениях и даже моделируют сейсмическую активность с помощью пневматических пушек и взрывов, и их работа показала, что недра Земли имеют разные слои, через некоторые из которых сейсмическим волнам легче пройти, чем через другие. Они даже могут сказать нам плотность этих слоев. Затем другая ветвь ученых, называемая физиками-минералами, берет это оттуда, чтобы определить, что на самом деле составляет эти слои.

Reading the Minerals

«Существуют астрономические и космические химические препятствия для понимания того, из каких строительных блоков может состоять наша планета, — говорит Эндрю Кэмпбелл, физик-минералог из Чикагского университета. В принципе, распределение элементов на Земле должно примерно соответствовать элементам, присутствующим в метеоритах и ​​на Солнце.

«[Материал], доступный в Солнечной системе, из которого мы могли бы сделать планету, должен быть таким же, как на Солнце, — объясняет Кэмпбелл. Это связано с тем, что химические реакции внутри звезд производят элементы, из которых состоят такие планеты, как Земля. Изучая длины волн света, излучаемого солнцем, и сравнивая эти длины волн со светом, отражающимся от известных элементов, ученые могут определить химический состав солнца.

Свет показывает, что там много кремния, кислорода, магния и железа, а также других элементов, таких как калий и кальций, говорит Кэмпбелл. Относительное количество элементов на Солнце похоже на то, что мы видим в некоторых примитивных метеоритах, добавляет он, что «подкрепляет наше понимание того, что эти примитивные метеориты представляют собой строительные блоки, из которых мы можем собирать планеты земной группы. И это включает Землю».

Эти подсказки из-за пределов Земли могут дать нам представление о ключевых фигурах в составе планеты, равно как и вулканические породы, содержащие части земной мантии. Затем физики-минералы, такие как Кэмпбелл и Мао, выясняют, как эти элементы должны быть распределены, чтобы сейсмологические данные складывались.

«Я бы сказал, что именно так мы понимаем, что ядро ​​Земли богато железом, а не каким-то другим тяжелым элементом», — говорит Кэмпбелл. Сейсмология говорит нам, что Земля имеет твердое, плотное ядро. Поскольку солнце и метеориты содержат больше железа, чем другие тяжелые элементы, такие как кобальт, никель или хром, говорит он, «мы знаем, что железо является действительно важной частью строительных блоков, из которых мы состоим».

Физики-минералы также находят способы имитировать условия внутри Земли, влияющие на материалы, из которых она состоит. Например, Мао провел исследования, чтобы узнать, как железо в ядре Земли могло осесть там давным-давно, медленно прокладывая себе путь сквозь каменистую мантию. Чтобы имитировать интенсивное давление внутри Земли, она использует так называемую ячейку с алмазной наковальней. «Мы берем два бриллианта, а затем отрезаем кончик, берем эту небольшую площадь поверхности, помещаем между ними небольшой образец, а затем сжимаем заднюю часть», — говорит она. Поскольку сила сосредоточена на такой небольшой площади поверхности, толщиной с человеческий волос, она усугубляется способом, сравнимым с давлением в глубине планеты.

«Одним из самых захватывающих, но и разочаровывающих моментов в этих исследованиях является то, что мы не можем погрузиться на такую ​​глубину, — говорит Мао. «Есть теория, которая имеет смысл, она согласуется с экспериментальными данными, потому что мы можем попытаться имитировать то, что, по нашему мнению, представляют собой условия, хотя и микронного размера».

А поскольку ученые не нашли способ добраться до центра Земли, сотрудничество между этими различными дисциплинами имеет решающее значение для понимания того, что лежит у нас под ногами. «Без совместной работы, — говорит Лекич, — вы не сможете по-настоящему понять планету».

План урока «Слои Земли» — учителя (Служба национальных парков США)

Национальный памятник ископаемых пластов Флориссант

Скачать план урока
14875 КБ

Общий рейтинг

Добавьте свой отзыв

Уровень:

Старшая начальная школа: с третьего по пятый класс

Тема:

Наука

Продолжительность урока:

30 минут

ГОСТ:

Академические стандарты штата Колорадо для естественных наук: 4-й класс
3.1.d — Разработка научного объяснения взаимосвязей компонентов Солнечной системы.

Навыки мышления:

Понимание: понять основную идею прослушанного, просмотренного или прочитанного материала. Интерпретируйте или обобщите идеи своими словами.

Основной вопрос

Как выглядит Земля изнутри и почему?

Задача

Учащиеся смогут перечислить и определить различные слои, из которых состоит Земля, и роль гравитации в формировании планеты.

Фон

Наша планета Земля состоит из нескольких слоев. Каждый слой имеет уникальную плотность (плотность = масса/объем). Ученые считают, что все планеты образовались на основе гравитации. Следовательно, слоистость Земли является результатом гравитационного притяжения. Самый плотный слой (внутреннее ядро) находится в центре, а наименее плотный слой (кора) — самый внешний слой. Атмосфера, состоящая из газов, технически также может считаться слоем и, очевидно, легче земной коры.

Но почему слои планет имеют сферическую форму? Гравитация наиболее эффективно воздействует на другие частицы, когда их тянет во всех возможных направлениях, например, на сфере. Поскольку гравитация возникает в центре объекта и притягивает к нему другие частицы, частицы пытаются подобраться как можно ближе к центру тяжести. Однако плотность определяет, какие частицы будут ближе, а какие дальше всего от центра. Это приводит к расслоению Земли и других планет, причем самые плотные слои находятся ближе всего к центру.

Подготовка

Вам понадобится:

• Тесто для лепки 5 цветов (желтый, оранжевый, красный, зеленый, синий и опционально белый)

• Бумажная тарелка

• Пластиковый нож или палочка для эскимо

• Прозрачная пластиковая соломинка (лучше использовать толстую соломинку, чтобы не сгибаться)

• Схема слоев Земли (в комплекте)

Материалы

Диаграмма, показывающая взгляд изнутри на слои планеты Земля, сделанная НАСА.

Загрузить диаграмму слоев Земли

Урок/предварительный просмотр

Земля похожа на луковицу; у него есть слои! Это занятие покажет вам, как выглядит Земля изнутри.

Процедура

#1: Скатайте небольшой шарик (размером с жевательную резинку) из пластилина каждого цвета. Желтый шар может быть немного меньше остальных. Если вы хотите сделать облака, вам понадобится только немного белого цвета, и вам не нужно скручивать его, как остальные.
№ 2: Возьмите шарик желтого теста для лепки и положите его в центр бумажной тарелки.
Это первый слой, называемый внутренним ядром. Каждый слой имеет уникальную плотность (плотность=масса/объем). Плотность будет уменьшаться с каждым слоем по мере продвижения наружу от внутреннего ядра. Это происходит из-за гравитации. Чем плотнее что-то, тем сильнее гравитация будет притягивать его. Таким образом, самые плотные материалы притягиваются ближе к самому центру Земли, в то время как менее плотные слои оседают дальше от центра. Внутреннее ядро ​​находится в центре Земли, потому что оно самое плотное и состоит из твердого железа и никеля.
#3: Возьмите шарик оранжевого теста для лепки и расплющите его в грубый круг. Как только он станет плоским, оберните его вокруг желтого шара и полностью накройте его. Весь шар должен выглядеть оранжевым, без желтого цвета.
Этот новый слой является внешним ядром. Внешнее ядро ​​состоит из жидкого железа, которое немного менее плотное, чем твердое внутреннее ядро. Поэтому он опирается на внутреннее ядро, но все же более плотный, чем следующий слой.

#4: расплющите красный шар и оберните его вокруг оранжевого, как вы делали это на третьем шаге. Убедитесь, что сейчас не отображается оранжевый цвет.

Это мантия. Этот слой состоит из расплавленной породы, называемой магмой. Когда расплавленная порода извергается на поверхность, она называется лавой.

#5: Расплющите зеленый шар и накройте им красный.

Это кора. Земная кора состоит из твердой породы, которая плавает поверх магмы в мантии подобно тому, как лед плавает в воде. Континенты являются частью земной коры.

#6: Расплющите синий шар и оберните его вокруг зеленого.

Этот цвет представляет собой атмосферу, состоящую из газов, что делает ее наименее плотным и самым внешним слоем, составляющим Землю.

#7: Если вы хотите, вы можете добавить дополнительные кусочки зеленого, чтобы обозначить континенты, которые будут видны сквозь атмосферу. Вы также можете использовать кусочки белого пластилина, чтобы сделать облака.

#8: Положите модель Земли из пластилина на бумажную тарелку. Используйте пластиковый нож, чтобы аккуратно разрезать шарик пластилина пополам и посмотреть на его внутреннюю часть. Вы должны увидеть разные слои цвета.

Так выглядел бы поперечный разрез планеты Земля. Можете ли вы провести сравнение между вашей моделью Земли и диаграммой?

#9: положите одну половину модели на пластину плоской частью вниз. Возьмите соломинку и протолкните ее через центр. Протяните соломинку так, чтобы вы могли смотреть на нее. Внутри соломинки должно быть тесто для лепки.

Вы смотрите на «основной» образец того, как выглядит Земля. Геологи возьмут образцы керна, чтобы посмотреть на породы, которые они не могут увидеть на поверхности.

Словарь

• Плотность :  существительное; масса вещества на единицу объема (плотность = масса/объем)

• Гравитация :  существительное; гравитационное притяжение массы небесного тела (например, Земли) к телам на его поверхности или вблизи нее

• Геолог :  существительное; человек, изучающий историю Земли и ее жизнь, записанную в горных породах

• Магма :  существительное;  расплавленный горный материал в недрах земли

• Лава : существительное; расплавленная порода вулкана

Материалы для оценки

Отражение

Посмотрите на половину вашей модели Земли, из которой вы не взяли образец ядра. Можете ли вы назвать каждый слой? Сравните свой образец керна с тем, что вы видите на поперечном сечении.

Дополнительные ресурсы

Посетите нашу другую веб-страницу Earth’s Layers для пошаговых инструкций с картинками!

Контактная информация

Напишите нам об этом плане урока

Теги: геология земля наука о земле

Строение Земли! — National Geographic Kids

РЕКЛАМА

РЕКЛАМА

Присоединяйтесь к нам в нашем путешествии к центру Земли!

Готовьтесь копать глубже, банда, и присоединяйтесь к нам в увлекательном путешествии к центру Земли…

Тайны, сокрытые внутри нашей планеты, раскрываются путем записи и изучения вещей, называемых сейсмические волны . Вызванные такими вещами, как землетрясения, взрывы и движение наших океанов, существует два типа сейсмических волн — поперечная волна , которая не проходит через жидкость; и волна давления , которая движется как через жидкость, так и через твердые тела. Эти волны показывают, что Земля состоит из пяти слоев: внутреннего и внешнего ядра, нижней и верхней мантии и коры.

Ознакомьтесь с нашим журналом!

National Geographic Kids — увлекательное ежемесячное издание для мальчиков и девочек в возрасте от 6 до 13 лет, увлеченных планетой!

Полный забавных функций, потрясающих фактов и впечатляющих фотографий — он будет развлекать вас часами!

Найдите наш журнал во всех хороших газетных киосках или подпишитесь на него, и он будет доставлен к вам домой! Попросите своих родителей проверить вкладку «Подписаться» на нашем сайте!

(н.э.)

Внутреннее ядро ​​

Температура: 5000 ° C — 6000 ° C
Состояние : твердый
Состав : железо и никель

. Сделанный в основном из железа, температура шара составляет от 5000°C до 6000°C — это в 6000 раз горячее, чем наша атмосфера, и достаточно обжигающего, чтобы расплавить металл! Металл во внутреннем ядре остается твердым из-за невероятного давления, окружающего его.

Внешнее ядро ​​

Температура : 4000 ° C — 6000 ° C
Состояние : жидкость
Состав : железо, никель, сульфур и кислород

Этот жидкий слой из железа и никеля — 5,150К

. . Внешнее ядро ​​обтекает центр Земли, и движение металлов создает магнитное поле нашей планеты.

Нижняя мантия

Температура : 3000°C
Состояние : твердое
Состав : железо, кислород, кремний, магний и алюминий

Нижняя мантия находится между 670 км и 2890 км ниже поверхности и состоит из твердой породы. Камень достаточно горячий, чтобы расплавиться, но остается твердым из-за давления, оказываемого на него.

Верхняя мантия

Температура : 1400°C – 3000°C
Состояние : жидкое/твердое
Состав : железо, кислород, кремний, магний и алюминий

Этот слой до0412 670 км ниже поверхности Земли. Нижняя часть верхней мантии состоит как из твердой, так и из расплавленной породы (жидкой), в то время как порода в верхней части более жесткая, потому что она холоднее.

Корка

Температура : Около 22°C
Состояние : Твердое
Состав : Океаническая кора состоит из железа, кислорода, кремния, магния и алюминия.
Континентальная кора , состоящая из гранита, осадочных пород и метаморфических пород.

Поверхность Земли покрыта самым тонким слоем — земной корой. Земля состоит из континентальной коры , толщина которой составляет от 8 км до 70 км и состоит в основном из породы, называемой гранитом. Слой под дном океана состоит из океанической коры толщиной около 8 км и состоит в основном из породы, называемой базальтом.

Изучая камни и метеориты (камни из

космоса ), ученые считают, что Земле около 4,5 миллиардов лет!

Иллюстрация: Getty Images UK

Нравится

Больше похоже на физическую географию

СПОНСОРЫ

Home Is Good

Займитесь беспорядком, исследуйте и цените природу, не выходя из дома!

Многие дети потеряли свои дома, классы и игровые площадки…

Приготовьтесь бродить по джунглям!

Почему одни места затапливаются, а другие нет? Все дело в географии…

Присоединяйтесь к нам в тропическом путешествии…

Подпишитесь на нашу рассылку новостей

Получайте вдохновляющие новости, эксклюзивные предложения, вдохновляющие истории и мероприятия, которые помогут вам и вашей семье
исследовать и учиться, доставленные прямо на ваш почтовый ящик.

Вы будете получать наш информационный бюллетень для Великобритании. Сменить регион

ГДЕ ВЫ ЖИВЕТЕ?

СТРАНА*АвстралияИрландияНовая ЗеландияВеликобританияДругое

Выполнено

Вводя свой адрес электронной почты, вы соглашаетесь с нашими Условиями использования и Политикой конфиденциальности и будете получать от нас электронные письма о новостях, предложениях, мероприятиях и партнерских предложениях.

Вы все зарегистрированы!

Вернуться на сайт подписки

Введите текст для поиска

Как вода попала на Землю?

• Share on Facebook

• Share on Twitter

• Share on Reddit

• Share on LinkedIn

• Share via Email

• Print

Credit: Rudi Swaan Getty Images

Около 70% поверхности нашей планеты Земля покрыто водой. Мы расположены в нашей Солнечной системе на правильном расстоянии от Солнца, чтобы существовала эта жидкая вода. Еще немного, и эта вода замерзнет в лед. Любое приближение и температура были бы слишком высокими, и мы подверглись бы риску безудержного парникового эффекта, подобного тому, что происходит на раскаленной поверхности Венеры. Наше не слишком холодное, не слишком жаркое положение в так называемой «зоне Златовласки» — это очень хорошо, потому что, конечно, вода необходима для жизни.

Но как сюда попала эта вода? Вода является определяющей характеристикой нашей планеты и играет важную роль в нашей повседневной жизни. Понимание того, как вода попала на Землю, является ключевой частью понимания того, как и когда здесь зародилась жизнь. Но мы даже не знаем, откуда оно взялось. Ученые до сих пор активно исследуют, как наша планета стала такой влажной.

Ранняя Земля

Наша нынешняя картина формирования планет начинается с протопланетного диска — это большой диск из газа и пыли, вращающийся вокруг нашего новообразованного Солнца. По мере того, как частицы пыли и льда в диске взаимодействуют друг с другом, эти частицы начинают формировать все большие и большие комки. В конце концов эти комки образуют то, что мы называем планетезимали, строительные блоки скалистых и гигантских планет.

Но в ранний период формирования нашей Солнечной системы этот диск был намного горячее в том месте, где сейчас находится наша Земля. Таким образом, несмотря на то, что, скорее всего, молекулы воды присутствовали в беспорядке обломков, из которых состоял диск, было слишком жарко, чтобы вода могла конденсироваться в жидкость, заставляя ее вместо этого испаряться. Более того, на ранней Земле еще не было атмосферы, из-за чего любые капли жидкой воды могли улететь в космос. Это оставляет нас с небольшой загадкой. Если Земля не могла сформироваться из диска с уже нетронутыми океанами, то как они сюда попали?

Кометы против астероидов

Если вода на Земле не образовалась вместе с Землей, то, как подозревают планетологи, она должна была быть доставлена ​​позже с помощью внеземного посланника. Известно, что и астероиды, и кометы, посещающие Землю и , содержат лед. (Не уверены в разнице между астероидом и кометой? Посмотрите мой предыдущий эпизод.) Фактически, модели состава астероидов и комет предполагают, что они даже содержат достаточно льда, чтобы доставить количество воды, равное земным океанам.

Итак, проблема решена? Не совсем. Была ли это комета или астероид, принесший воду на Землю? Это было одно событие или их было много? И как давно это произошло?

Один из способов определить, принес ли нам наши океаны астероид или комета, состоит в том, чтобы посмотреть на химический состав этих космических объектов и сравнить этот состав с земным, чтобы увидеть, какие из них более похожи. Например, молекула воды всегда имеет 10 протонов (8 от молекулы кислорода и по одному от молекул водорода) и обычно имеет 8 нейтронов (только от молекулы кислорода). Но разные изотопы воды могут иметь лишние нейтроны. Тяжелая вода, например, — это то, что мы называем водой, состоящей из кислорода и дейтерия, изотопа водорода, или просто водорода с добавленным нейтроном.

В одном исследовании, опубликованном в журнале Science в 2014 году, рассматривалось относительное количество различных изотопов воды — молекул воды с разным числом нейтронов — на метеоритах, которые, как считается, упали на Землю с древнего астероида Веста. Веста — второй по величине объект в Поясе астероидов, поверхность которого сильно покрыта кратерами, что свидетельствует о жестоком прошлом, полном столкновений.

Образцы пород Весты имели такое же распределение изотопов, как и на Земле. Это не означает, что Веста обязательно была источником нашей воды, но что причиной мог быть объект или объекты, похожие на Весту по возрасту и составу.

Но спор еще далек от разрешения. Какое-то время исследования комет, казалось, подтверждали идею о том, что вода на Земле образовалась из астероидов. Недавний космический аппарат «Розетта» был первым, кто вышел на орбиту кометы, а затем первым отправил посадочный модуль (называемый «Филы») на поверхность кометы. Благодаря Розетте и Филе ученые обнаружили, что соотношение тяжелой воды (воды, состоящей из дейтерия) и «обычной» воды (состоящей из обычного старого водорода) на кометах было другим, чем на Земле, предполагая, что не более 10 % Земная вода могла образоваться на комете.

Однако в 2018 году близкий проход кометы 46P/Виртанена позволил ученым-планетологам более подробно изучить ее изотопный состав с помощью SOFIA, гигантского реактивного самолета с телескопом на борту — очень круто. Они обнаружили, что в комете соотношение дейтерия и водорода такое же, как и на Земле. Чем же эта комета отличается от той, которую изучали Розетта и Филы?

Ну, комета 46P/Виртанена принадлежит к классу так называемых «гиперактивных» комет, что означает, что они выделяют больше воды по мере приближения к Солнцу, чем обычная комета. Как они это делают? Когда стандартная комета приближается к теплу Солнца, частицы льда из ее ядра сублимируются или переходят непосредственно из твердого льда в газ, который затем может сконденсироваться в жидкую воду, если он, скажем, попадет на поверхность планеты. Но гиперактивная комета теряет не только лед из своего ядра, но и богатые льдом частицы в своей атмосфере, которые ранее были нагреты и выпущены из ядра, но все еще висят вокруг. Эти ледяные частицы могут быть причиной того, что гиперактивные кометы имеют соотношение изотопов, более близкое к земному.

Таким образом, несмотря на то, что гиперактивные кометы встречаются реже, тот факт, что они имеют такой же изотопный баланс, что и на Земле, заставляет их снова претендовать на звание земного космического носителя воды.

»Продолжить чтение «Как вода попала на Землю?» на QuickAndDirtyTips.com

ОБ АВТОРАХ

Сабрина Стирвалт, доктор философии, астрофизик из Западного колледжа и ведущая подкаста Everyday Einstein на Quick and Dirty Tips.

Читать дальше

Земля: природа нашей планеты

Краткий обзор

Если смотреть из космоса, наша голубая планета кажется такой же знакомой, как давний друг — настолько знакомой, что мы забываем, насколько она необыкновенна на самом деле. Насколько нам известно, наш мир уникален во Вселенной и определяется тремя элементами: Воздухом, Землей и Водой. Каждый элемент обладает своими особыми свойствами и явлениями и является домом для множества форм жизни, которые проникли в каждую среду обитания, от самых глубоких океанов до самых крошечных уголков и закоулков.

В трех захватывающих эпизодах «Земля — природа нашей планеты» исследуются тайны царства растений и животных; погодные и геологические явления и чудеса природы с точки зрения элементов. Воздух, Земля и Вода являются не только сценами этого драматического театра жизни, но и сами по себе динамичными сферами, связанными друг с другом удивительными отношениями.

Эпизод 1: Воздух
В первом эпизоде ​​исследуется самая незаметная из трех сред обитания Земли — Воздух или атмосфера. Он невидим, но этот элемент имеет огромное значение. Все мы знаем, что без кислорода жизнь невозможна. Но у атмосферы есть и другие менее известные атрибуты. Без него на Земле не было бы погодных явлений или умеренных температур, которые в первую очередь позволяют существовать жидкой воде и жизни. Не было бы у нас и защиты от внеземных опасностей, вроде метеоритов или смертоносного ультрафиолетового излучения Солнца.

Этот слой сам по себе образует жилое пространство. На первый взгляд он может показаться относительно пустым, но он является домом для самых разных существ, наиболее очевидными из которых являются птицы — альбатросы, тупики и черные крачки, которые остаются в полете в течение чрезмерно долгого времени.
Но там не только перья летят. Относительно новая отрасль науки, аэроэкология, в настоящее время используется для изучения мельчайших форм жизни, которые активны на разных высотах.

Наша атмосфера — это не только среда обитания, но и канал для общения. Без среды воздуха вряд ли были бы какие-либо звуки или шумы. Все различные акустические сигналы, которые животные используют, чтобы «разговаривать» друг с другом, были бы неслышны.

Песня, пожалуй, самый приятный из этих звуков. Самцы многих видов птиц используют песни как способ произвести впечатление и завоевать потенциальных партнеров во время брачного сезона.

Атмосфера также несет звуки, неслышимые человеческому уху. Летучие мыши используют высокочастотные акустические сигналы, помогающие им охотиться в темном ночном небе.

Но атмосфера не только поддерживает жизнь — она может и убивать… Разница в температуре между разными точками вызывает колебания давления, приводящие в движение воздух между ними, в результате получается ветер. В крайних случаях ветер перерастает в торнадо, которые могут двигаться со скоростью до 300 километров в час, оставляя за собой следы разрушения.

Эпизод 2: Земля
Эпизод 2 возвращает нас на землю. Наша Земля, земля под нашими ногами, находится в состоянии постоянных изменений и волнений, о чем свидетельствуют бесчисленные вулканы и гейзеры по всему миру. Тектонические плиты нашей планеты находятся в постоянном движении. Когда они сталкиваются и трутся друг о друга, могут возникнуть землетрясения или цунами.

Как это ни парадоксально, разрушительные силы под землей также являются источником новой жизни. За миллионы лет извержения вулканов на дне моря образовались новые острова. Заселение начинается, когда семена растений переносятся ветром на новые нетронутые острова. К растениям присоединяются насекомые и птицы, способные летать на большие расстояния через море. Рептилии и млекопитающие могут быть принесены к новообразованным берегам на плавающих обломках или вплавь, как морские игуаны, которые когда-то прибыли на Галапагосские острова.

Наряду с подземными созидательными силами природы, созидающими нетронутую землю, существуют силы, достаточно мощные, чтобы измельчать камни и превращать их в пыль или в потрясающие природные скульптуры. Совершенно особым геологическим явлением являются бесплодные земли . На протяжении тысячелетий дождевые и талые воды пробивали себе путь глубоко в скале. Стада последних свободно живущих бизонов пасутся на плодородных равнинах, окружающих эти внушительные земельные образования в Южной Дакоте.

Почва содержит много сырья и природных ресурсов, которые использовались человечеством на протяжении десятков тысяч лет. Глина используется для строительства целых зданий, но Ovenbirds обнаружил , что задолго до людей! Эти пернатые строители строят сферические гнезда из влажной почвы и травинок.

Сухопутные массивы нашей планеты также таят в себе невидимое сокровище, которое приносит пользу особенно успешной группе организмов — растениям. Питательные вещества в почве позволяют им прорастать, цвести и процветать. Некоторые растения, тем не менее, предпочитают идти короткими путями — заходить на коварную фигу незнакомца из Юго-Восточной Азии.

Эпизод 3: Вода
Эпизод 3 рассказывает о самой важной среде обитания на нашей планете – воде. По иронии судьбы мы должны называть нашу планету «Земля», когда две трети ее поверхности покрыты водой!

Океаны с их изменчивой температурой воды и глобальными течениями также являются движущей силой локальных погодных явлений и глобального изменения климата. Кроме того, они обеспечивают огромную среду обитания для бесчисленного множества видов. Одними из наиболее важных являются микроскопически маленькие растения и бактерии. При правильных условиях окружающей среды их можно увидеть из космоса в одном из самых загадочных явлений природы — цветении водорослей. «Цветение» — это внезапное массовое размножение фитопланктон , меняющий цвет обширных водоемов на ползучее, люминесцентное, сине-зеленое пространство. Красивый, но потенциально смертельный для других крупных морских обитателей.

Массовое появление этих зоопланктона , обычно крошечных крабов, может поддерживать большое количество морских существ. Холодная, богатая питательными веществами морская вода позволяет процветать животному планктону, поэтому самые разнообразные члены морской пищевой цепи можно найти в районах океана, которые могут похвастаться большой популяцией зоопланктона. Лучи манта и китовые акулы — лишь два мировых гурмана планктона.

Жизнь – это череда взлетов и падений – это касается и океанов и их обитателей.