Когда появилась наша планета: Как появилась Земля? — все самое интересное на ПостНауке

Планета, скрытая в глубинах Земли

https://inosmi.ru/20220515/zemlya-254147782.html

Планета, скрытая в глубинах Земли

Планета, скрытая в глубинах Земли

Планета, скрытая в глубинах Земли

По какой же причине и каким образом в древние времена у Земли появилось внутреннее ядро? Это одна из многих давних загадок, касающихся внутреннего ядра Земли —… | 15.05.2022, ИноСМИ

2022-05-15T08:07

2022-05-15T08:07

2022-06-23T14:20

science

история

наука

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdnn1.inosmi.ru/img/25071/21/250712159_0:36:1200:711_1920x0_80_0_0_f3f41789c7a97cca46f5c9c5a52e1ba3.jpg

Ученые стремятся разгадать тайну так называемого внутреннего ядра Земли и понять, каким же образом оно могло защитить жизнь на нашей планете.Магнитное поле Земли возникло почти в те же самые времена, что и сама Земля. Оно защищает жизнь на нашей планете от губительного космического излучения. Однако недавно сделанное открытие показало: 565 миллионов лет назад магнитному полю Земли не была присуща регулярность; к тому же, его напряженность даже резко понижалась до 10% от современного уровня. Но затем, чудесным образом, всего за несколько десятков миллионов лет, напряженность магнитного поля восстановилась — и это произошло прямо-таки вовремя, ведь на том историческом этапе, известном как «кембрийский взрыв», внезапно возникла сложная многоклеточная жизнь.Что же могло послужить причиной столь быстрого восстановления напряженности магнитного поля? Ученые все чаще называют следующую причину: появление у Земли внутреннего ядра, т.е. геосферы из твердого железа, которая находится внутри расплавленного внешнего ядра, где бурлящий металл генерирует магнитное поле планеты. Как только появилось внутреннее ядро (а это произошло, возможно, через 4 миллиарда лет после рождения самой Земли), его древовидный рост, благодаря которому происходило поднятие поверхности на несколько миллиметров в год, привел к ускоренным процессам во внешнем ядре. Всё это оказывало влияние на неустойчивое магнитное поле планеты, которое формировало тем самым защитный барьер, призванный оберегать жизнь на Земле. «Внутреннее ядро регенерировало магнитное поле Земли в самый поистине драматический момент эволюции, — поясняет геофизик Джон Тардуно (John Tarduno) из Рочестерского университета. – А что было бы, если бы оно не сформировалось?»По какой же причине и каким образом в те древние времена у Земли появилось внутреннее ядро? Это одна из многих давних загадок, касающихся внутреннего ядра Земли – т.е. геосферы, которая находится на глубине пяти тысяч километров и по размерам сопоставима с планетой Плутон. «Внутреннее ядро — это планета внутри планеты. У нее есть свой ландшафт, собственная скорость вращения, собственная структура. Оно сокрыто глубоко под землей. И все же, до сих пор не получены ответы на некоторые фундаментальные вопросы, связанные с ним», — поясняет сейсмолог Хрвое Ткалчич (Hrvoje Tkalčić) из Австралийского национального университета (АНУ). Однако ученые уже постепенно начинают на эти вопросы находить ответы. Анализируя сейсмические волны, которые возникают в результате землетрясений или ядерных испытаний, а затем проникают во внутреннее ядро Земли или же отражаются от него, сейсмологи обнаружили, что внутреннее ядро вращается независимо от остальных геологических слоев нашей планеты. С помощью компьютерных средств ученым удалось создать модель структуры железного расплава, сжатого верхними слоями планеты, и его странное поведение. И теперь экспериментаторы близки к тому, чтобы подтвердить некоторые из своих теоретических выводов – а для этого им потребуется воссоздать в лабораторных условиях экстремальные температуры и давление, характерные для внутреннего ядра.Геофизик Арвен Деусс (Arwen Deuss) из Утрехтского университета уже вся в предвкушении этих экспериментов, поскольку нынешняя научная атмосфера, связанная с изучением тайн Земли, чем-то напоминает 1960-е годы, когда ученые обнаружили спрединг морского дна [спрединг – процесс раздвигания литосферных плит под действием нагнетаемой снизу магмы в области разломов срединно-океанических хребтов – прим. перев.] и уже находились на пороге открытия тектоники плит, т.е. теории, объясняющей изменения, которые происходят на поверхности Земли. «Вот и теперь у нас тоже имеются все необходимые данные наблюдений», — говорит Деусс. Осталось только объединить их воедино.В древности люди думали, что центр Земли – полый; в нем находится жилище Аида, горит адский пламень, или же проходит множество каналов, нагревающих океанские воды. В более поздние времена, после ошибочных оценок плотности Луны и Земли, полученных Исааком Ньютоном, Эдмунд Галлей в 1686 году высказал мнение, что Земля представляет собой несколько вложенных друг в друга оболочек, которые окружают вращающуюся сферу, благодаря чему и возникает магнитное поле, которое регистрируется вокруг земной поверхности.Разобраться в этом явлении нам помогут основные принципы формирования планет. Вполне вероятно, что около 4,5 миллиардов лет назад Земля появилась в результате столкновений многих астероидоподобных «планетезималей» [планетезималь – это небесное тело, вращающееся на орбите вокруг протозвезды; оно образуется в результате постепенного приращения более мелких тел, состоящих из частиц пыли протопланетного диска, – прим. перев.]. Железо, которое было в планетезималях, благодаря своей тяжести, погрузилось в ядро расплавленной Протоземли, а более легкие силикатные породы поднялись, будто кусочки масла на воде, сформировав мантию. При температурах в несколько тысяч градусов и давлении в миллионы атмосфер ядро так и осталось бы расплавленным – даже тогда, когда земная мантия и кора охлаждались и затвердевали.В начале 20-х годов сейсмологи подтвердили данную точку зрения с помощью важного довода – наличие так называемой «зоны тени». Здесь имеется в виду следующее: когда происходит землетрясение, из района геологического разлома начинают излучаться продольные волны (P-волны), которые распространяются во всех направлениях. А затем возникают вторичные, или поперечные, волны (S-волны). Во время мощных землетрясений сейсмологи регистрировали на противоположной стороне земного шара P-волны после того, как они изгибались в результате прохождения через внутренние слои Земли. Однако странно, что при этом S-волны отсутствовали – такая ситуация могла бы иметь место только в том случае, если предположить, что железное ядро пребывает в жидком состоянии, ведь у жидкости отсутствует жесткость, позволяющая S-волнам сквозь них проходить. И только в начале 1930-х годов датский сейсмолог-новатор Инге Леманн (Inge Lehmann) зафиксировала еще один вид Р-волн и показала, что ядро Земли не является полностью жидким. Найденные Леманн волны распространялись под углами, что было бы возможно только в том случае, если бы они отражались от чего-то плотного. К 1936 году Леманн пришла к выводу о том, что у Земли существует твердое внутреннее ядро, диаметр которого, как было установлено впоследствии, составляет около 2440 километров – прямо-таки самая настоящая малая планета внутри большой планеты.А теперь перенесемся на Южные Сандвичевы острова. Они представляют собой неприглядные вулканические скалы, расположенные в далекой южной части Атлантического океана. Южные Сандвичевы острова являются, если можно так сказать, фабрикой землетрясений – и всё благодаря близлежащей зоне субдукции Южноамериканской тектонической плиты. Сейсмологи облюбовали эти острова из-за их месторасположения: всё дело в том, что сейсмические волны, возникающие в результате землетрясений и распространяющиеся от Южных Сандвичевых островов к одинокой сейсмической станции на Аляске, проходят сквозь внутреннее ядро Земли. Почти тридцать лет назад сейсмологи Сяодун Сун (Xiaodong Song) и Пол Ричардс (Paul Richards) из Колумбийского университета решили воспользоваться этими волнами, чтобы исследовать вращение внутреннего ядра Земли, которое, словно тело, подвешенное в жидкости, вовсе не обязано вращаться синхронно с остальной планетой. Просматривая базу данных, обобщающих все предыдущие сейсмограммы, оба ученых пытались отыскать небольшие отклонения при прохождении P-волн, которые возникали во время нескольких десятков землетрясений в районе Южных Сандвичевых островов на протяжении нескольких десятилетий. Как и ожидалось, время их прохождения через внешнее ядро и мантию Земли оставалось постоянным. Однако с каждым годом наблюдений Р-волны, проходившие сквозь внутреннее ядро, немного ускорялись. «Увеличение скорости было небольшим, но его можно было зафиксировать», — поясняет Сяодун Сун.У Суна и Ричардса нашлось только одно объяснение этому загадочному явлению: внутреннее ядро Земли вращается со скоростью, которая примерно на 1° в год превышает скорость вращения остальной части планеты. Благодаря этому сверхвращению, траектории сейсмических волн во внутреннем ядре Земли стали постепенно соосными с земной осью «север-юг», что, как известно, увеличивает скорость продольных волн. Как утверждалось в статье, опубликованной в журнале Nature в 1996 году, каждые 400 лет внутреннее ядро Земли совершало еще один дополнительный оборот внутри нашей планеты.Этот результат был подтвержден несколько лет спустя сейсмологом Джоном Видейлом (John Vidale) из Университета Южной Калифорнии; правда, он использовал другой метод. Видейл специализируется на сейсмограммах, полученных с помощью Большой апертурной сейсмической решетки (LASA). В этом объекте ВВС США в штате Монтане, закрытом в 1978 году, было установлено более 500 датчиков, помещенных в глубокие скважины, для отслеживания испытаний атомных зарядов. «Эти данные по-прежнему наиболее качественные. На сегодняшний день они превосходят все другие массивы данных», — утверждает Видейл. Сейсмические волны, возникающие в результате ядерных испытаний, были идеальны, поскольку, в отличие от землетрясений, их эпицентр определяется очень точно. Видейл отследил сейсмические волны, возникшие в ходе двух подземных ядерных взрывов, которые произвел Советский Союз в 1971 и 1974 годах на далеком арктическом архипелаге Новая Земля. Вместо того чтобы искать сейсмические волны, которые проходили через внутреннее ядро, как это делали Сун и Ричардс, Джон Видейл выбрал волны, которые от него отражались, при этом он регистрировал вращение ядра, словно лучом радара. «Нам удалось наблюдать, как одна сторона внутреннего ядра Земли становится ближе, а другая — отдаляется», — говорит Видейл.Ученый обнаружил, что за три года в промежутке между подземными ядерными испытаниями внутреннее ядро вращалось на 0,15° в год быстрее, чем остальные геологические слои планеты (результат Видейла оказался намного меньшим, чем первоначальная гипотетическая оценка, предложенная Суном). Однако впоследствии результаты, представленные в работа, которую Сун провел в 2005 году, совпали со скорректированной оценкой Видейла (в этой работе использовались сейсмоданные по восемнадцати парам землетрясений, возникавших в районе Южных Сандвичевых островов; эти землетрясения повторялись в одном и том же месте на протяжении десятилетий). Открытие сверхвращения внутреннего ядра Земли произвело сильное впечатление на многих геофизиков, ведь, до этого считалось, что оно вращается с той же скоростью, что и мантия. Более того, это открытие пробудило у ученых новые надежды, поскольку вращение внутреннего ядра Земли вполне могло бы стать ключом к ответу на следующие вопросы: каким образом внутреннее ядро нашей планеты соединяется с внешним ядром, и какую роль оно играет в формировании магнитного поля, возникающего вследствие динамо-эффекта? Некоторые специалисты полагали, что сверхвращение внутреннего ядра даже поможет объяснить, почему магнитные полюса Земли время от времени перемещаются и меняются местами.Не успели ученые открыть вращение внутреннего ядра Земли, как им пришлось убедиться в том, что реальная картина на самом деле сложнее и загадочнее. «Наши представления, которых мы придерживались лет десять назад, уже не соответствуют реальности», — утверждает Джон Видейл.А совсем недавно Сяодун Сун, который в настоящее время учится в Пекинском университете, решил вернуться к своей работе о вращении внутреннего ядра. Коллега Суна, научный сотрудник И Ян (Yi Yang), составил самую обширную на сегодняшний день базу данных, которая охватывает информацию о повторяющихся землетрясениях. В этой базе данных отображены эпицентры не только на Южных Сандвичевых островах, но и в таких странах как Чили и Казахстан. Проанализировав информацию по более, чем 500 парам источник-детектор (здесь подразумеваются различные траектории, проходящие через внутреннее ядро Земли), Сяодун Сун и И Ян обнаружили, что супервращение внутреннего ядра нашей планеты уже прекратилось лет десять назад, и с тех пор внутреннее ядро вращается с той же скоростью, что и мантия. Как выразился Сун, разница между вращениями «исчезла одномоментно». В конце прошлого года на собрании Американского геофизического союза (AGU) ученый ознакомил своих коллег с полученными результатами.Тем временем Видейл, воспользовавшись данными LASA, попытался заглянуть еще на несколько лет назад. Он сосредоточил свои усилия на изучении двух землетрясений, вызванных подземными ядерными испытаниями; оба взрыва проводились правительством США в 1969 и 1971 годах в штате Аляска – в районе самой удаленной от материка части Алеутских островов. Эти испытания вызвали в те времена неоднозначную реакцию со стороны общественности; второй взрыв под кодовым названием Cannikin мощностью пять мегатонн стал крупнейшим из всех подземных ядерных взрывов за всю историю США. Противодействие этому ядерному испытанию оказали экологи, которые даже специально зафрахтовали рыболовное судно, назвав его «Гринпис», и в знак протеста отправились на нем к острову, где проводился взрыв. Противники ядерных испытаний обратились в Верховный суд США, но испытание все равно состоялось: несмотря на тот факт, что взрыв проводился на глубине 1800 метров, на поверхности острова образовалось кратерное озеро.К этим двум взрывам интерес пробудился в прошлом году на собрании AGU. Джон Видейл заявил, что ударные волны, возникшие в результате подземных испытаний, говорят не о супервращении, а субвращении: в период между теми двумя ядерными испытаниями на территории США внутреннее ядро Земли по сравнению с остальной частью планеты вращалось медленнее примерно на 0,05° в год. Однако ко времени советских испытаний внутреннее ядро каким-то образом изменило свое направление вращения и ускорилось. «Наблюдения действительно потрясающие», — утверждает сейсмолог Барбара Романович (Barbara Romanowicz) из Калифорнийского университета в Беркли.С точки зрения Видейла, изменение вращения от медленного к быстрому, зафиксированное в период с 1969 по 1974 год, вполне может указывать на некую фундаментальную периодичность вращения внутреннего ядра Земли. На протяжении десятилетий радиоастрономы отслеживали мельчайшие изменения вращения поверхности Земли (длительность суток) относительно космической системы отсчета: неподвижных космических маяков в глубинах космоса, называемых квазарами. По большей части дрожание земной поверхности, фиксировавшееся в течение года, было вызвано такими явлениями, как ураганы и землетрясения. Тем не менее, появилось пусть и совсем небольшое, но регулярное колебание длины суток в рамках шестилетнего цикла. «Никто не может сказать, чем оно вызвано, — говорит геодезист Бенджамин Чао (Benjamin Chao) из Academia Sinica(Тайвань). – Но все склоняются к тому, что причиной этого феномена является внутреннее ядро».По словам Чао, одним из возможных объяснений шестилетнего цикла колебаний является гравитационное взаимодействие между мантией и внутренним ядром. Вполне возможно, что внутреннее ядро Земли характеризуется бугристой поверхностью, на которой имеются холмы высотой в сотни метров, а на дне мантии сейсмологи обнаружили два сверхплотных образования размером с континент. По словам Чао, усилие, создаваемое этими образованиями на холмах, вполне способны стать причиной слабого взаимовлияния между мантией и внутренним ядром, — вполне достаточного для того, чтобы попеременно «тянуть то туда, то сюда внутреннее ядро» на стадиях сверхвращения и субвращения.Однако, по мнению Суна, имеет место всего лишь замедление, а какие-либо признаки цикличности отсутствуют. Сун объясняет свою точку зрения наличием более долгосрочной тенденции, наблюдаемой в продолжительности дня, когда, начиная с 1970-х годов, вращение планеты стало ускоряться, прежде чем замедлиться в начале 2000-х. Сун полагает, что гравитационные силы мантии вполне могли потянуть за собой внутреннее ядро, правда с некоторым временным лагом.Поскольку ни один из выводов, сделанных учеными, еще не опубликован, трудно сказать, как они согласуются друг с другом. «Все ли правы? Или все ошиблись?» — задается вопросом Барбара Романович. В любом случае, по словам сейсмолога Миаки Исии (Miaki Ishii) из Гарвардского университета, переменное вращение кажется более правдоподобным, чем постоянное сверхвращение. «Такой вывод более логичен, нежели то, что мы сейчас имеем», – говорит ученый.Внутреннее ядро — это, если можно так сказать, самое металлическое место на Земле; оно даже более металлическое, чем внешнее ядро. Оба состоят в основном из железа и небольшого количества никеля. Но считается, что железо также содержит следы более легких элементов, таких как кислород, углерод и кремний. Если на растущей поверхности внутреннего ядра идет кристаллизация железа, то происходит процесс вытеснения из него других элементов, и в результате остается почти одно чистое железо; этот процесс напоминает замерзание льда: лед, образующийся в ведре соленой воды, вытесняет соль и становится в значительной степени более пресным. Вытесненные химические элементы (более легкие, чем железо) поднимаются, прорываясь в окружающую жидкую среду, обуславливая тем самым до 80% конвективных потоков, порождающих магнитное поле Земли.Свойства железа, оставшегося во внутреннем ядре нашей планеты, пока что остаются предметом дискуссий. Как известно, в обычных условиях расположение атомов железа (например, в чугунной сковородке) представляют собой кубическую решетку. Однако, если крошечные кусочки железа положить между двумя алмазными поверхностями и сжать, как это делают в лаборатории, то они будут испытывать такое же давление, которое характерно для внутреннего ядра; в этом случае атомы образуют гексагональную решетку. Однако по словам специалиста в области физики минералов Лидунки Вочадло (Lidunka Vočadlo) из Университетского колледжа Лондона, трудно установить, что же произойдет, если железо очень сильно сжать и одновременно нагреть до нескольких тысяч градусов. Подобные условия трудно воссоздать в лаборатории, поскольку при нагревании углерод, содержащийся в алмазах, зачастую загрязняет железо. Совсем другое дело – компьютерная модель, говорит Вочадло, ведь в ней «никаких ограничений для давления и температуры нет».Моделирование, проведенное Вочадло и ее коллегами, показало, что в условиях внутреннего ядра Земли гексагональная решетка является наиболее стабильным расположением атомов железа. Кроме того, как показала модель, чистое железо становится мягким, когда его температура составляет 98% от температуры плавления, что и происходит в большей части внутреннего ядра. Это так называемый «эффект предплавления». Он может пролить свет на причины, по которым S-волны распространяются в предположительно твердом внутреннем ядре Земли намного медленнее, чем ожидалось.Однако вопрос, касающийся кубической кристаллической решетки железа, еще полностью не решен. Ученые предположили, что железо не может затвердеть, образовав гексагональную решетку, до тех пор, пока его температура не будет почти на 1000 К холоднее, чем температура внутреннего ядра; здесь напрашивается аналогия со льдом: прежде чем появится лед, температура воды должна упасть ниже точки замерзания. Исследование, моделирующее процессы на атомном уровне, опубликованное в начале этого года группой ученых под руководством специалиста в области физики минералов Ян Суна (Yang Sun) из Колумбийского университета, предлагает следующее объяснение: железо, сраставшееся с внутренним ядром, сначала образовало при кристаллизации кубическую кристаллическую решетку, а потом перешло в конечное состояние, образовав гексагональную решетку.Дискуссия о кубической и гексагональной решетках кому-то, наверное, покажется слишком специализированной. Однако именно форма решетки обуславливает форму кристаллов железа, процентное содержание никеля и других легких элементов в железе, количество тепла, выделяемого при кристаллизации, и даже его температуру плавления. «Основные свойства железа меняются в зависимости от того, в каком фазовом состоянии этот металл находится», — говорит Лидунка Вочадло.Прояснить данный вопрос помогут дальнейшие лабораторные исследования. Правда, за многие годы какого-то значительного прогресса достигнуто так и не было. Однако в настоящий момент ученые уже подступаются к воссозданию физических условий, характерных для ядра Земли, и наблюдению за процессами, которые при этом протекают. Один из подходов заключается в том, чтобы, как это делалось раньше, сжимать и нагревать железо в камерах высокого давления с алмазными наковальнями; при этом ученым необходимо каким-то образом быстро сфотографировать структуру железа, прежде чем произойдет ее загрязнение углеродом. Новые мощные источники рентгеновского излучения, такие как Исключительно яркий источник (Extremely Brilliant Source, EBS) в Европейском центре синхротронного излучения (European Synchrotron Radiation Facility, ESRF), запущенный в 2020 году, вполне способен делать такие фотографии с использованием импульсного фотоосветителя.Второй подход заключается в использовании массивных лазеров Национального центра лазерных термоядерных реакций (NIF) при Ливерморской национальной лаборатории им. Э. Лоуренса (LLNL). Обычно, с помощью этих лазеров производят облучение топливных таблеток с изотопами водорода для того, чтобы запустить крошечные термоядерные реакции. Вместо этого, как сообщается в одной из научных статей, опубликованных ранее в нынешнем году, ученые NIF стали облучать железо, нагревая его и подвергая давлению до уровней, намного превышающих те, что наблюдаются в ядре Земли. По словам научного сотрудника LLNL Ричарда Крауса (Richard Kraus), руководившего этим экспериментом, каждый раз форма кристаллической решетки, отображенной на рентгеновских снимках в ходе анализа, оказывалась одной и той же — как у гексагонального железа.Третий подход, использованный при моделировании в лабораторных условиях внутреннего ядра Земли, включает в себя эксперименты с ударными волнами. Это направление разрабатывал специалист в области физики минералов Юнг-Фу Лин (Jung-Fu Lin) из Техасского университета в Остине вместе с учеными из Китая. В экспериментах Лина и его коллег, производились выстрелы по железной мишени специальным снарядом, скорость которого в десять раз превышала скорость пули; в результате создавались температура и давление, аналогичные тем, которые характерны для внутреннего ядра Земли. Ученые уже заметили некоторые признаки, свидетельствующие о том, что в этом эксперименте возникает «эффект предплавления», обнаруженный ранее Лидункой Вочадло и предсказанный другими исследователями. Если полученные выводы подтвердятся, то ученые сделают следующий вывод: оказывается, «твердое» внутреннее ядро Земли не столь уж и твердое. «Оно напоминает смузи, — говорит Юнг-Фу Лин. – Очень мягкий смузи.»Если внутреннее ядро Земли — это тайна, то внутренний слой внутреннего ядра — это загадка, окутанная тайной. С 1980-х годов сейсмологам было известно, что сейсмические волны быстрее всего проходят через внутреннее ядро вдоль оси север-юг; вполне возможно, это происходит по той причине, что кристаллы железа, как предполагается, имеют общую ориентацию вдоль преобладающего направления магнитного поля Земли. Однако в 2002 году Миаки Исии и Эдам Дзевонски (Adam Dziewoński) из Гарвардского университета обнаружили, что в сферической области диаметром примерно 600 километров эта скоростная ось наклонена на 45°. По словам Исии, указанная аномалия может являться отголоском магнитного поля, существовавшего когда-то в древности, или же представлять собой железное ядро, в котором атомы железа образуют не гексагональную, а кубическую кристаллическую решетку. Как бы там ни было, поясняет Исии, «в центре Земли идёт какой-то особенный процесс».На основе этих косвенных свидетельств ученые собираются сделать более строгие обобщения. За последнее десятилетие в Антарктиде были установлены высокочувствительные сейсмометры, способные более эффективно улавливать сейсмические волны, которые проходят через скоростные участки внутреннего ядра Земли, ориентированные вдоль направления «север-юг». Более мощная разрешающая способность сейсмометров позволяет нам получить более качественное представление об этих и многих других сейсмических волнах, возникающих в разных регионах земного шара. Благодаря этому, Арвен Деусс из Утрехтского университета и её аспирант Генри Бретт (Henry Brett) с помощью суперкомпьютерных технологий создали модель первого трехмерного изображения внутреннего ядра Земли — это своего рода компьютерная томография. Полученные результаты, которые скоро будут опубликованы в отдельной статье, подтверждают сам факт существования внутреннего ядра Земли; вместе с тем, эти результаты свидетельствуют о том, что внутреннее ядро немного смещено от центра нашей планеты. В работе также говорится о разнице скоростей прохождения на скоростных участках в западном и восточном полушариях внутреннего ядра Земли. Данный факт говорит о том, что ситуация с быстрыми участками гораздо более сложная, чем с простыми кристаллами железа, ориентированными по линиям магнитного поля, имеющего более равномерную напряженность. И это пока что только начало; всё это чем-то напоминает ситуацию 1980-х годов, когда встал вопрос об изображениях земной мантии. Но Генри Бретт утверждает, что скоро будут созданы более подробные математические модели, «и у нас появится возможность задавать более интересные вопросы».Вся эта сложная картина возникла по геологическим меркам совсем недавно. Ученые даже заявили, что зарождение внутреннего ядра Земли происходило одновременно с рождением нашей планеты. Однако десять лет назад исследователи смоделировали процессы, происходящие во внутреннем ядре (эксперименты проводились в камере высокого давления с алмазными наковальнями) и обнаружили, что железо проводит тепло как минимум в два раза быстрее, чем считалось ранее. Поскольку охлаждение ведет к увеличению внутреннего ядра Земли, то быстрая потеря тепла с учетом нынешних размеров внутреннего ядра означает, что оно, скорее всего, сформировалось не ранее одного миллиарда лет назад – а, может быть, это произошло, скорее всего, даже позже. «Мы никак не можем игнорировать сам факт наличия внутреннего ядра, установленный относительно недавно», — говорит специалист в области геодинамики Брюс Баффет (Bruce Buffett) из Калифорнийского университета в Беркли.Джон Тардуно пришел к следующему выводу: вполне возможно, что в древних геологических породах сохранились следы тех радикальных изменений магнитного поля Земли, которые, как предполагается, происходили в процессе формирования внутреннего ядра нашей планеты. До недавнего времени данные палеомагнитных исследований, охватывающих временной интервал от 600 миллионов до 1 миллиарда лет назад, были, в общем-то, скудны. По этой причине Тардуно отправился на поиски пород подходящего возраста, содержащих крошечные, игольчатой формы кристаллы минерала титаномагнетита, которые во время кристаллизации фиксируют напряженность магнитного поля. И вот, в вулканической породе возрастом 565 миллионов лет, найденной на северном берегу реки Святого Лаврентия в провинции Квебек, команда ученых под руководством Тардуно обнаружила кристаллы титаномагнетита, а вместе с ними – убедительные доказательства того, что напряженность магнитного поля в те древние времена составляла одну десятую от сегодняшнего уровня. Об этом результате ученые сообщили в 2019 году. Тот факт, что в те времена магнитное поле оставалось слабым, был подтвержден в многочисленных работах, проведенных другими исследователями.По словам специалиста по геодинамике Питера Дрисколла (Peter Driscoll) из Института науки им. Э. Карнеги, вполне вероятно, что слабое магнитное поле, являлось признаком того, что в результате быстрой потери тепла внешним ядром происходило ослабление конвекционных потоков, которые это магнитное поле создавали. «Вполне вероятно, что динамо-эффект был близок к затуханию», — добавляет Дрисколл. И если бы магнитное поле у Земли не появилось, то зарождающаяся на нашей планете жизнь, которую по большому счету можно было обнаружить в те древние геологические времена лишь в океане в виде микробов и протомедуз, подверглась бы гораздо большей дозе солнечной радиации, возникавшей в результате солнечных вспышек. А в тот момент, по словам Тардуно, в земной атмосфере как раз происходило увеличение концентрации кислорода. Понятно, что повышенная радиация по большому счету запросто могла бы кислород ионизировать. И в конечном итоге, кислород стал бы «утекать» в космическое пространство; тем самым произошло бы истощение запасов кислорода – столь драгоценного источника жизни, причём, вероятность уменьшения запасов кислорода «стала бы только увеличиваться». Но всё же, через тридцать миллионов лет чаша весов склонилась в пользу жизни. Команда ученых под руководством Джона Тардуно отправилась на карьеры в горы Уичито, штат Оклахома, где велась выемка грунта при строительстве дорог. Ученым удалось найти вулканические породы возрастом 532 миллиона лет. На заседании AGU команда Тардуно сообщила о следующих результатах своей работы: ученые проанализировали напряженность магнитного поля, которое словно застыло в крошечных магнитных иголках добытой породы, и в итоге удалось установить, что его напряженность подскочила уже до 70% от нынешнего уровня. «Наконец-то мы этот факт установили», — говорит Тардуно. Он полагает, что скачок напряженности магнитного поля Земли обусловлен ростом внутреннего ядра нашей планеты; данный процесс, по словам ученого, как раз и является «тем истинным признаком, который свидетельствует о зарождении внутреннего ядра Земли».Примерно в ту же самую геологическую эпоху произошли радикальные изменения, оказавшие влияние на различные формы жизни, населявшие нашу планету, – именно в те времена произошел так называемый «кембрийский взрыв», т. е. стремительное увеличение количества разнообразных форм жизни, в результате чего появилось множество самых разных групп животных. И всё это в конечном итоге привело к появлению первых наземных животных – предков двупарноногих многоножек – которые около 425 миллионов лет назад отважились выйти на сушу.И вполне возможно, что благоприятные для возникновения жизни условия во многом возникли благодаря той железной планете, которая сокрыта от наших глаз в земных недрах на глубине пяти тысяч километров.

/20220108/251127983.html

/20220120/mks-252617574.html

/20220106/250943123.html

/20220413/kitay-253791711.html

ИноСМИ

[email protected]

+7 495 645 66 01

ФГУП МИА «Россия сегодня»

2022

ИноСМИ

[email protected]

+7 495 645 66 01

ФГУП МИА «Россия сегодня»

Новости

ru-RU

https://inosmi.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

ИноСМИ

[email protected]

+7 495 645 66 01

ФГУП МИА «Россия сегодня»

1920

1080

true

1920

1440

true

https://cdnn1. inosmi.ru/img/25071/21/250712159_133:0:1200:800_1920x0_80_0_0_6ea5e6aa2e908a5867e06653c8cf1e1f.jpg

1920

1920

true

ИноСМИ

[email protected]

+7 495 645 66 01

ФГУП МИА «Россия сегодня»

ИноСМИ

[email protected]

+7 495 645 66 01

ФГУП МИА «Россия сегодня»

science, история, наука

Когда же зародилась жизнь на нашей планете и где же границы этой жизни???

Биосфера выглядит тонкой плёнкой жизни, только если её сопоставлять с параметрами планеты. Но мы ведь обычно смотрим на биосферу не из космоса, а с земной поверхности, и на взгляд человека наш биосферный дом не так уж и мал. Попробуем определить его границы. Все этажи этого огромного здания под названием биосфера заселены. Некоторые этажи отличаются очень большим количеством обитателей, другие заселены не столь плотно. И архитектура здания, и стройматериалы, и распределение в нем жителей — всё имеет общие закономерности. Биосфера — это жизнь, а жизнь пронизывает различные «этажи» Земли: нижнюю часть атмосферы, всю гидросферу (водную оболочку) и литосферу (верхнюю часть земной коры). Границы биосферы совпадают с границами жизни на Земле: нижний предел — дно океана или глубинные геологические слои, верхний предел ограничен жёстким излучением ультрафиолетовых лучей. Именно благодаря способности озонового экрана поглощать опасные ультрафиолетовые лучи жизнь на Земле и существует. Другим условием, определяющим верхние границы биосферы, является понижение давления и уменьшение температур по мере набора высоты. Так, критический порог кратковременного пребывания человека без кислородной маски ограничивается высотой 6–7 тыс. м над уровнем моря. А верхней границей растений является высота около 6200 м. Насекомые могут жить и выше, питаясь заносимой на высоты пыльцой и другой органикой. Таким образом, если не иметь в виду случаи рекордных подъемов (птицы до 13–14 км, бактерии до 75–85 км), верхней границей реального распространения жизни следует считать высоту около 8–10 км.

Жизнь в океане (автор: Егин С.Б.)

В течение длительного времени исследователи спорили: до какой глубины простирается жизнь в океане? Так, английский натуралист Э. Форбс в 1841 г. категорически заявил, что ниже 540 м на глубине морей жизни нет, обосновывая свою уверенность результатами наблюдений в Средиземном море. Но через 20 лет с глубины 2160 м в этом море был поднят кабель, который был усеян ракушками и устрицами. И по современным представлениям вся толща Мирового океана, в том числе и самая глубокая Марианская впадина (11 022 м), занята жизнью. Так, в пробе грунта, взятого японским автоматическим батискафом «Кайко» на глубине 10 900 м, японские исследователи обнаружили 13 видов неизвестных науке одноклеточных организмов размером 0,5– 0,7 мм, существующих в неизменном виде уже почти миллиард лет! Изменение привычных границ существования живых организмов обусловлено умением некоторых из них приспосабливаться к жизни в экстремальных условиях. Наиболее легко приспосабливаются бактерии: чем проще устроен организм, тем меньше усилий ему потребуется, чтобы адаптироваться к окружающему миру. Среди этих одноклеточных организмов встречаются бактерии, живущие в горячих источниках, кислых средах, солевых концентрированных растворах. Ранее, например, считалось, что жизнедеятельность живых организмов ограничена температурой около 100°С, поскольку при более высоких температурах происходит потеря белковыми веществами их естественных свойств вследствие нарушения структуры молекул, но в срединно-океанических хребтах океанического дна в местах выхода гидротермальных источников были найдены хемосинтезирующие бактерии, живущие при температурах 350°С. Эти гидротермальные источники, названные «черными курильщиками» и «белыми курильщиками», на глубинах более 2,5 км при полном отсутствии света дают начало богатейшему всплеску жизни — уникальному оазису среди пустынных экосистем морских глубин.

В литосфере на глубине 4,5 тыс. м в нефтеносных водах также обнаружены микроорганизмы. Но на «пределах» биосферы можно найти лишь отдельные проявления жизни (споры, бактерии, мицелии грибов), а основная концентрация жизни наблюдается в местах соприкосновения различных геосфер. Кроме этого, в пределах биосферы существуют холодные полярные безжизненные пространства или жаркие и сухие безводные пустыни, где активная жизнь «замирает», но и там существуют живые организмы. Но когда же зародилась жизнь на планете Земля?

В литосфере на глубине 4,5 тыс. м в нефтеносных водах также обнаружены микроорганизмы. Но на «пределах» биосферы можно найти лишь отдельные проявления жизни (споры, бактерии, мицелии грибов), а основная концентрация жизни наблюдается в местах соприкосновения различных геосфер. Кроме этого, в пределах биосферы существуют холодные полярные безжизненные пространства или жаркие и сухие безводные пустыни, где активная жизнь «замирает», но и там существуют живые организмы. Но когда же зародилась жизнь на планете Земля?

Происхождение жизни на Земле (автор: Егин С.Б.)

Возникновение жизни на Земле — один из интереснейших вопросов, но однозначного ответа на него до сих пор нет. Одна из первых гипотез зарождения жизни была высказана ещё Аристотелем, который придерживался теории спонтанного (самопроизвольного) зарождения жизни. Согласно Аристотелю, определённые частицы содержат некое активное начало, которое при благоприятных условиях может создать живой организм. Аристотель предполагал, что примером активного начала является яйцо, но он также считал, что это и солнечный свет, и гниющее мясо. Затем основополагающей стала теория креационизма, утверждающая божественное творение жизни на Земле и мира в целом. Дискуссии продолжаются до сих пор. Предполагается, например, что жизнь могла быть занесена извне. Теория возникновения жизни вне планеты Земля называется гипотезой панспермии. Так, предполагается, что во Вселенной постоянно путешествуют зародыши жизни, которые — например, с метеоритами — и заносят жизнь из других планет. мира в целом. Дискуссии продолжаются до сих пор. Предполагается, например, что жизнь могла быть занесена извне. Теория возникновения жизни вне планеты Земля называется гипотезой панспермии. Так, предполагается, что во Вселенной постоянно путешествуют зародыши жизни, которые — например, с метеоритами — и заносят жизнь из других планет.

Возраст Земли как планеты Солнечной системы оценивается в 4,5–4,6 млрд лет. Представим всю прошлую историю планеты в виде 24 часов. Итак, согласно нашим часам образование планеты произошло в полночь. Тогда планета была безжизненна и холодна: суровая пустыня, покрытая тёмно-серым первичным веществом, с чёрным небом, огромным диском красной Луны и слабо греющим Солнцем. В условиях ледяного холода и проникающего ультрафиолетового излучения трудно себе представить даже наличие будущей гипотетической жизни на планете. Между 2 и 3 часами ночи (около 4 млрд лет назад) появились древнейшие из известных горных пород, в океанах начали образовываться железные руды. Между 5 и 6 часами утра (около 3,5 млрд лет назад) появились первые микроорганизмы. Очевидно, что появлению жизни на планете предшествовала химическая эволюция, но этот вопрос до сих пор является научной загадкой: даже самые примитивные организмы не могли образоваться непосредственно из простых химических веществ. В это время планета была совершенно иной: безжизненные реки и тёмно-бурый океан, заселённый огромным количеством цианобактерий. Именно цианобактерии, средний размер которых намного меньше миллиметра, явились «творцами» кислорода в атмосфере, поскольку первыми на Земле освоили таинственный процесс фотосинтеза. Благодаря цианобактериям в час дня (2 млрд лет назад) появился свободный кислород в атмосфере. Таким образом, более половины времени Земля существовала без свободного кислорода. В результате в атмосфере начинает возникать озоновый слой, преграждающий путь губительным ультрафиолетовым лучам. По мере увеличения кислорода в атмосфере небо становилось всё более голубым, океаны очистились от железа — и жизнь на планете стала расширять свои границы. И только вечером, между 8 и 9 часами (около 700 млн лет назад), появились многоклеточные организмы, около 10 вечера (450 млн лет назад) растения захватили сушу, перед 11 вечера планета была уже с цветковыми растениями (200 млн лет назад). Чем ближе к современности, тем сложней и разнообразней становились живые организмы. А первый человек появился всего за 30 секунд до полуночи! И за последние несколько секунд он сильно изменил облик планеты. Вопрос, когда и как возник человек, до сих пор не имеет однозначного ответа. В прошлые века существовало ровно два ответа: первый описан в Библии, второй — в теории Чарльза Дарвина. При этом Дарвин не отрицал первичного божественного начала, но предполагал, что Бог сотворил первые виды живых организмов, которые впоследствии эволюционировали в другие. Если принять за основу дарвиновскую теорию происхождения человека, то в настоящий момент предполагается, что разделение ветвей человека и обезьян произошло во временном интервале от от 5 до 7 млн лет назад. Долгое время ученые считали, что эволюция человека была более-менее линейной: одна форма сменяла другую, и каждая новая была прогрессивнее, ближе к современному человеку, чем предыдущая. Сейчас очевидно, что всё было гораздо сложнее: формирование «человеческих» черт шло одновременно у нескольких видов гоминид и временные интервалы существования многих видов сильно перекрываются. Иногда несколько разных видов гоминид, находящихся на разных уровнях близости к человеку, сосуществовали одновременно. Например, ещё в сравнительно недавнем прошлом (всего-навсего 50 тыс. лет назад) на Земле существовали как минимум 4 вида гоминид: Homo sapiens, Homo neanderthalensis, Homo erectus и Homo floresiensis. И если история возникновения человека ещё изучается, то уж что действительно очевидно, так это то, что именно он абсолютно поменял все детали отлаженного механизма эволюции природной среды. Но для того, чтобы определить роль человека в изменении природы, надо понять детали природного конструктора. Пусть не всё, но хоть бы некоторые.

Когда зародилась жизнь?(автор: Егин С.Б,)

День Земли

Ученые смогли объяснить, как зарождалась жизнь на Земле

Исследователи сумели лучше понять, как именно на нашей планете зародилась жизнь 4 млрд лет назад. Оказалось, что из смеси химических веществ, заполнявших водоемы молодой Земли, случайным образом формировались аминокислоты, из них — белковые соединения, а затем — более сложные нуклеиновые кислоты.

«Более фундаментальная задача — вопрос о существовании Бога»

Жизнь на Земле появилась благодаря метеоритам из космоса. Физику данного процесса и то, почему этому…

15 апреля 17:00

Жизнь появилась на нашей планете спустя примерно полмиллиарда лет после возникновения Земли, то есть около 4 млрд лет назад: именно тогда зародился первый общий предок всех живых существ. Он представлял собой одну-единственную клетку, генетический код которой включал в себя несколько сотен генов. У этой клетки было все необходимое для жизни и дальнейшего развития: механизмы, отвечающие за синтез белков, воспроизводство наследственной информации и выработку рибонуклеиновой кислоты (РНК), которая также ответственна за кодирование генетических данных.

Ученые понимали, что первый общий предок всех живых существ зародился из так называемого первичного бульона — аминокислот, возникших из соединений воды с химическими элементами, которыми были наполнены водоемы молодой Земли.

Возможность формирования аминокислот из смеси химических элементов была доказана в результате эксперимента Миллера — Юри, о котором «Газета.Ru» рассказывала несколько лет назад. В ходе опыта Стэнли Миллер смоделировал в пробирках атмосферные условия Земли около 4 млрд лет назад, заполнив их смесью газов — метана, аммиака, углерода и монооксида углерода, — добавив туда воды и пропуская через пробирки электрический ток, который должен был производить эффект разрядов молний.

В результате взаимодействия химических веществ Миллер получил в пробирках пять аминокислот — основных строительных блоков всех белков.

Спустя полвека, в 2008 году, исследователи провели повторный анализ содержимого пробирок, которые Миллер сохранил в неприкосновенности, и выяснили, что на самом деле смесь продуктов содержала вовсе не 5 аминокислот, а 22, просто автор эксперимента не смог идентифицировать их несколько десятилетий назад.

После этого перед учеными встал вопрос о том, какие из трех основных молекул, содержащихся во всех живых организмах (ДНК, РНК или белки), стали следующей ступенью формирования жизни. Сложность этого вопроса заключается в том, что процесс образования каждой из трех молекул зависит от двух других и не может быть осуществлен в ее отсутствие.

Таким образом, ученые должны были либо признать возможность формирования сразу двух классов молекул в результате случайной удачной комбинации аминокислот, либо согласиться с тем, что структура их сложных взаимосвязей образовалась спонтанно, уже после возникновения всех трех классов.

На Марсе родились, на Марс и вернемся

Ученые обосновали версию марсианского происхождения жизни на Земле. У желающих колонизировать планету на то…

01 сентября 13:10

Проблема была разрешена в 1980-х годах, когда Томас Чек и Сидней Олтмен открыли способность РНК существовать полностью автономно, выступая ускорителем химических реакций и синтезируя новые, аналогичные себе РНК. Это открытие привело к появлению «гипотезы мира РНК», впервые высказанной микробиологом Карлом Везе в 1968 году и окончательно сформулированной биохимиком, лауреатом Нобелевской премии по химии Уолтером Гилбертом в 1986 году. Суть этой теории заключается в том, что основой жизни признаются молекулы рибонуклеиновой кислоты, которые в процессе самовоспроизведения могли накапливать мутации. Эти мутации в конечном итоге привели к способности рибонуклеиновой кислоты создавать белки. Белковые соединения являются более эффективным катализатором, чем РНК, и именно поэтому создавшие их мутации закрепились в процессе естественного отбора.

Одновременно с этим сформировались и «хранилища» генетической информации — ДНК. Рибонуклеиновые кислоты сохранились как посредник между ДНК и белками, выполняя множество различных функций:

они хранят информацию о последовательности аминокислот в белках, переносят аминокислоты в места синтеза пептидных связей, принимают участие в регулировании степени активности тех или иных генов.

На данный момент у ученых нет однозначных доказательств того, что подобный синтез РНК в результате случайных соединений аминокислот возможен, хотя определенные подтверждения этой теории есть: так, в 1975 году ученые Манфред Сампер и Рудигер Льюс продемонстрировали, что при определенных условиях РНК может спонтанно возникнуть в смеси, содержащей только нуклеотиды и репликазу, а в 2009 году исследователи из Университета Манчестера доказали, что уридин и цитидин — составляющие части рибонуклеиновой кислоты — могли синтезироваться в условиях ранней Земли. Тем не менее некоторые исследователи продолжают критиковать «гипотезу мира РНК» из-за чрезвычайно низкой вероятности спонтанного возникновения рибонуклеиновой кислоты, обладающей каталитическими свойствами.

Астероиды набомбили земную жизнь

Небесные тела, которые бомбардировали Землю и Луну около 4 млрд лет назад и, возможно, «заразили»…

18 мая 11:06

Ученые Ричард Вульфенден и Чарльз Картер из Университета Северной Каролины предложили свою версию формирования жизни из первичного «строительного материала». Они полагают, что аминокислоты, сформировавшиеся из набора существовавших на Земле химических элементов, стали базой для образования не рибонуклеиновых кислот, а других, более простых веществ — белковых ферментов, которые сделали возможным появление РНК. Исследователи опубликовали результаты своей работы в журнале PNAS.

Ричард Вульфенден проанализировал физические свойства 20 аминокислот и пришел к выводу, что аминокислоты могли самостоятельно обеспечивать процесс формирования структуры полноценного белка. Эти белки, в свою очередь, являлись ферментами — молекулами, ускоряющими химические реакции в организме. Чарльз Картер продолжил работу своего коллеги, показав на примере фермента под названием аминоацил-тРНК-синтетаза то огромное значение, которое ферменты могли играть для дальнейшего развития основ жизни: эти

белковые молекулы способны распознавать транспортные рибонуклеиновые кислоты, обеспечивать их соответствие участкам генетического кода и тем самым организовывать верную передачу генетической информации последующим поколениям.

По мнению авторов исследования, им удалось найти то самое «недостающее звено», которое было промежуточным этапом между образованием аминокислот из первичных химических элементов и складыванием из них сложных рибонуклеиновых кислот. Процесс образования белковых молекул достаточно прост по сравнению с образованием РНК, а его реалистичность была доказана Вульфенденом на примере изучения 20 аминокислот.

Выводы ученых дают ответ и еще на один вопрос, в течение долгого времени волновавший исследователей, а именно: когда произошло «разделение труда» между белками и нуклеиновыми кислотами, к которым относятся ДНК и РНК. Если теория Вульфендена и Картера верна, то можно смело утверждать: белки и нуклеиновые кислоты «поделили» между собой основные функции на заре возникновения жизни, а именно около 4 млрд лет назад.

Откуда появилась наша планета? — Ваша онлайн-энциклопедия

Содержание

• — Когда появилась первая жизнь на Земле?
• — Как правильно называется наша планета?
• — Как возникла Земля и Солнечная система?
• — Какой радиус земного шара?
• — Сколько же на самом деле лет планете Земля?
• — Какие существуют теории происхождения жизни на Земле?
• — Как родилась наша планета?
• — Сколько всего планет в нашей Солнечной системе?
• — Какую форму имеет наша Земля?
• — Что такое солнце и из чего оно состоит?
• — Сколько лет нашей Солнечной системе?
• — Когда происходила древняя бомбардировка тел Солнечной системы?
• — Какая площадь земного шара?
• — Какая окружность земного шара?
• — Кто первым определил радиус земного шара?

Земля образовалась около 4,567 млрд лет назад путём аккреции из протопланетного диска, дискообразной массы газа, пыли, оставшихся от образования Солнца, которая и дала начало Солнечной системе.

Когда появилась первая жизнь на Земле?

Эволюция жизни на Земле началась с момента появления первого живого существа — не менее 3,7 миллиарда (а по некоторым данным — не менее 4,1 млрд) лет назад и продолжается по сей день. Сходство между всеми современными организмами указывает на наличие общего предка, от которого они произошли.

Как правильно называется наша планета?

Земля́ — третья по удалённости от Солнца планета Солнечной системы.

Как возникла Земля и Солнечная система?

Согласно современным представлениям, формирование Солнечной системы началось около 4600 млн лет назад с гравитационного коллапса небольшой части гигантского межзвёздного молекулярного облака. Большая часть вещества оказалась в гравитационном центре коллапса с последующим образованием звезды — Солнца.

Какой радиус земного шара?

3 958,8 мили

Сколько же на самом деле лет планете Земля?

4,543E9 лет

Какие существуют теории происхождения жизни на Земле?

В разное время относительно возникновения жизни на Земле выдвигались следующие теории: Теория самозарождения Теория стационарного состояния жизни Теория «первичного бульона»

Как родилась наша планета?

Земля образовалась около 4,567 млрд лет назад путём аккреции из протопланетного диска, дискообразной массы газа, пыли, оставшихся от образования Солнца, которая и дала начало Солнечной системе.

Сколько всего планет в нашей Солнечной системе?

Таким образом, с 2006 года в Солнечной системе стало восемь планет: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун. Международным астрономическим союзом официально признаны пять карликовых планет: Церера, Плутон, Хаумеа, Макемаке, Эрида.

Какую форму имеет наша Земля?

В геодезии и космонавтике для описания фигуры Земли обычно выбирают эллипсоид вращения или геоид. С геоидом связана система астрономических координат, с эллипсоидом вращения — система геодезических координат. По определению, геоид — это поверхность, всюду нормальная силе тяжести.

Что такое солнце и из чего оно состоит?

Солнце состоит из водорода (≈73 % от массы и ≈92 % от объёма), гелия (≈25 % от массы и ≈7 % от объёма) и других элементов с меньшей концентрацией: железа, никеля, кислорода, азота, кремния, серы, магния, углерода, неона, кальция и хрома.

Сколько лет нашей Солнечной системе?

4,571E9 лет

Когда происходила древняя бомбардировка тел Солнечной системы?

Поздняя тяжёлая бомбардировка (также лунный катаклизм, последняя метеоритная бомбардировка) — временной период от 4,1 до 3,8 млрд лет назад, в течение которого, как считается, сформировались многие кратеры на Луне и, предположительно, также на Земле, Меркурии, Венере и Марсе.

Какая площадь земного шара?

196 900 000 кв. миль

Какая окружность земного шара?

24 901 миля

Кто первым определил радиус земного шара?

Эратосфе́н Кире́нский (др. -греч. Ἐρατοσθένης ὁ Κυρηναῖος; 276 год до н. э.

Интересные материалы:

Сколько дней в году можно не ходить на работу без больничного?
Сколько дней в году на других планетах?
Сколько дней в году не считая воскресенья?
Сколько дней в месяцах Невисокосного года?
Сколько дней в месяцах в високосном году?
Сколько дней в високосном году 2020?
Сколько двоек оставляют на второй год?
Сколько этажей в Москва Сити 2020 год?
Сколько это пол года?
Сколько фильмов производит Индия в год?

Целая планета в наших руках

Теория Джеймса Лавлока «ГАЙИЯ» вдохновила движение Зелёных. Однако ископаемое топливо начинает, в буквальном смысле слова, стоить Земли. Он выступает с тезисом, что ядерная энергия может спасти планету. Тим Рэдфорд сообщает.

Жизнь это не просто сила во благо, это сила во благо себе самой.
Жизнь обладает свойством устраивать события в пользу всё большего количества жизни. И, в ходе этого процесса, жизнь обустраивает целую планету. Она создаёт атмосферу, чтобы дышать, и воду, чтобы пить, и еду чтобы есть, и после того утилизирует собственный отход. Она завладевает солнечным светом и передаёт его по кругу следующим пользователям в легко перевариваемой, удобно-упакованной форме. Совершив это, она избавляется от самой себя, либо прямым путём – в качестве готового нутриента для некоторого другого существа, или непрямым путём — в качестве залежи фосфатов, или слоёв мела, или ископаемого известняка, или в качестве энергии, которую будут сжигать 1 миллиард лет спустя.

Недавно один австрийский учёный обнаружил бактерии, благополучно обитающие высоко в облаках, размножающиеся и – как считают некоторые – приносящие пользу всей планете в качестве «повелителей дождя». Они действуют как «зёрна», вокруг которых водяные пары могут превращаться в капли дождя.

Впрочем, это небесное обиталище живого никого не удивляет. Из года в год жизнь обнаруживалась в самых невероятных местах. Геологи, при бурении в базальте океанического дна, в скважине глубиной милю, обнаружили мельчайшие бактерии, существующие на диете из тепла и скальной породы. Исследователи на подводных аппаратах обнаружили огромные колонии странных существ, для которых химический «рог изобилия» фонтанирует на дне океанских глубин, в дали от какого-либо солнечного света. Микробы были найдены в кислотных ручьях, в содовых озёрах, в жерле вулканов, и на донном слое полярного льда. Всюду они заняты организацией планеты для всего остального творения.

Уровень двуокиси углерода опасно пошёл вверх на заре Эоцена, 55 миллионов лет тому назад – наше дело под угрозой? Ничуть. Силы быстрого реагирования были тут как тут. Группа англо-американских учёных сообщает, что планктон бурно размножился, океаны превратились в зелёные сады, и жадно поглотили излишки углерода, охлаждая планету-парник до приемлемого уровня. Отнюдь не в первый раз, и не в последний, биосфера не спасовала перед опасностью, и приспособилась.

[ДжЛ задумался над само-регуляцией Биосферы]

Прошло уже более 30 лет с тех пор, как Джеймс Лавлок, химик-фриланс с опытом медицинских исследований и даром коструирования чувствительных детекторов, работал для НАСА в программе исследований Марса. Занимаясь этим, он начал вырабатывать идею, что биосфера есть само-регулирующееся единство, что живое и планета есть разновидность чувствующего организма, чувствительного не так к какой-то форме жизни, и просто к принципу жизни. Он назвал это «Гипотеза ГАЙИЯ». Писатель-романист Вильям Голдинг, товарищ и сосед Дж.Лавлока, предложил это имя. ГАЙИЯ была богиня Земли, Природа-мать у греков.

Игра слов. В одной из своих книг Дж.Лавлок
отмечает, что по созвучию слов GAIA (Гея, Гайия) и GYRE (воронка, вихрь) ему сначала
представилось, что Голдинг предлагает назвать Гипотезу по имени вихрей-воронок, приводящих
в движение океанские и атмосферные массы.

Идея «ГАЙИИ» захватила воображение множества людей. «ГАЙИЯ» — это род метафоры для крайне поверхностного урока по физиологии планеты. Впрочем, для Зелёных, в особенности для тех, кто склонен к мистицизму, «ГАЙИЯ» стала также и реальностью. Лавлок спокоен. Он и сам находит в «ГАЙИЕ» удивительные вещи. «Один весьма выдающийся учёный – не помню его имени – говорил мне в дни моей молодости, что единственная вещь, которую следует хранить в течение всей вашей жизни, or right up to your dotage (до наступления маразма), это чувство детского удивления, и если они исчезает, прекращайте заниматься наукой» — говорит он.

Он с уважением относится к многим из Зелёных, но его раздражают многие из подходов Зелёных, и в особенности отношение Зелёных к ядерной энергии. Нечего упоминать «небольшие местные затруднения» Британского правительства с ценами на нефть и газ. Энергоносители в буквальном смысле слова начинают «стоить Земли», а между тем активисты Зелёного движения отвергают как минимум один простой ответ на великий вопрос «как обеспечить экономику энергией, и при этом обойтись без «зашторивания» биосферы вредными парниковыми газами.

[За Ядерную Энергию]

Есть решение, говорит Лавлок, — полностью экологически чистое, аккуратно-опрятное, и с очень скверной репутацией у журналистов. Это ядерная энергия. «Я представляю себе год какой-нибудь 2050, когда парниковый эффект начнёт по-настоящему кусаться, и когда люди начнут оглядываться назад и спрашивать: кто виноват во всём этом? И они набросятся на Зелёных со словами: если бы эти чёртовы умники не остановили строительство ядерных электростанций, мы бы не сидели сейчас в этом дерьме. И я думаю, они будут правы. Реальные опасности для человечества и экосистемы Земли от ядерной энергетики практически ничтожны. Да, возможно что-то вроде Чернобыля. Ну и что Чернобыль? Погибли тридцать отважных пожарников (наверное, их гибели можно было избежать), но вообще-то, на глобальном уровне, эффект для населения земного шара практически ничтожный.

«Что случилось с дикой природой? В Чернобыльской зоне отчуждения, запретной для людей из-за высокого радиоактивного фона, дикую природу, вообразите, не волнует радиация. Живность наводнила Зону. Там – одна из самых богатых экосистем в регионе. И вот у нас спрашивают: А как быть с радиоактивными отходами?» — У Лавлока есть ответ и на этот вопрос. Забрасывайте их в бесценные очаги дикой природы, говорит он. Если вы хотите сохранить биоразнообразие тропических джунглей, сбросьте туда в несколько мест радиоактивные отходы, чтобы отпугивать застройщиков. Возможно, средняя продолжительность жизни диких обитателей немного сократится, однако сами животные об этом не будут ни знать, ни заботиться. Естественный отбор разберётся с мутациями. Жизнь будет продолжаться.

«Я уже говорил BNFL, или как их там, что я с удовольствием возьму у них все отходы одной из больших электростанций. Я думаю, высоко-активные отходы помещаются в стальном ящике-кубе примерно метр на метр, и я буду счастлив, если они у меня выкопают бетонный колодец – у меня не хватит сил на эту работу – и пусть помещают туда этот контейнер». Он говорит, что отходы будут приносить ему пользу двумя путями. «Во-первых, отопление жилья. Вы можете отапливаться бесплатно. И, во-вторых, для стерилизации всячины из супермаркета, курятины и чего-ещё, там полно сальмонеллы. Опускаешь туда через лючок, и всё. Я не для красного словца, я всерьёз», — говорит он. – «И пусть приходят с фотоаппаратами и снимают, как мои внуки сидят на крышке этого колодца, добро пожаловать»

[Биоразнообразие]

Лавлок считает самого себя эксцентричным и радикальным, и ему доставляет удовольствие числиться среди «команды неудобных». «Гипотеза ГАЙИЯ» оказалась большим подарком для одних, и большой провокацией для других. Вдобавок, из-за неё Лавлок погрузился в войну метафор. Основные сражения идут с биологами, у которых есть уже свой набор метафор, и они его защищают. Некоторые учёные, например, называют Землю планетой-Златовлаской. Венера, раскалённая настолько, что свинец там – жидкость, слишком разогрета, а Марс, ледяная пустыня, слишком заморожен, зато Земля – как раз подходящее место для жизни. Вот в этом смысле, планета действительно обустраивает жизнь, а не наоборот.

Другие учёные считают, что полнота и богатство биоразнообразия являются результатом действия «генов-эгоистов», лихорадочно соревнующихся за копирование самих себя. По-ихнему, выходит, что жизнь есть битва за существование, а совсем не приглашение на танец. И тут, откуда не возьмись, появляется Лавлок, не-биолог, и предлагает совершенно несообразное: дескать, Земля приспособлена для живого потому, что живое так устроило. Борьба учёных мнений закипела, жизнь – это великая тайна. Вот три великих истории, которые наука должна рассказать: первая, это откуда вселенная появилась, вторая, это откуда жизнь появилась, третья, это откуда люди появились. Первая и последняя уже прояснились. А именно. Космологи считают, что история творения уже достаточно разработана, за исключением первой 1/1000-ной доли секунды. Антропологи сошлись на общей точке зрения, что современные люди появились в Африке около 250 тысяч лет тому назад, как самые поздние и единственные выжившие представители линии гоминидов.

А вот происхождение жизни [продолжает оставаться] загадкой. Представьте себе что-то наподобие истории с убийством – наоборот. Зарождение жизни произошло в запертой комнате, в странном мире, 3.4 миллиарда лет тому назад. Место этого анти-преступления не сохранилось. Нет отпечатков пальцев, нет разбросанных тут и там улик. Доказательства были уничтожены теми самыми созданиями, которые возникли вследствие первобытных экспериментов по моделированию живой химической лаборатории из анти-живых химикалиев. Те самые предпосылки, которые сделали жизнь возможной, были стёрты
до нуля действиями самой жизни. The last surviving universal common ancestor went round eliminating all chances of new rivals emerging.

Живое явилось на планету с атмосферой углекислого газа, и принялось изменять её, выделяя в качестве отходов опасный, высоко-активный газ, именуемый кислород, который, по-видимому, и привёл в конечном результате к полной остановке эксперимента. И теперь следующим шагом живого – и ГАЙИИ – было отдать предпочтение тому уравновешивающему классу созданий, которые потребляют кислород и выдыхают углекислый газ. И когда это произошло, исчезла первоначальная атмосфера; вода и азотные циклы принялись отмывать любые доказательства, которые могли быть оставлены в скальных
породах.

[Атмосферная химия Живого]

Лавлок начал размышлять над подобными предметами тридцать лет тому назад, когда он работал в проекте НАСА «поиск доказательств жизни на других планетах». В результате он выдвинул тезис, что можно определить наличие жизни на Земле с расстояния в миллион миль. Атмосферная химия планеты ярко доказывает наличие жизни. Он выдвинул тезис, что приборы на создававшихся в 70-е годы зондах для Марса смогут подтвердить присутствие жизни на красной планете, имея детекторы динамического диз-эквилибриума атмосферы.

Если бы на Марсе была жизнь, планета выглядела бы совершенно иначе. Атмосфера на Марсе состоит из углекислого газа на 98%, и она очень стабильна. На Венере 98% углекислого газа, и там условия безудержного парникового эффекта. Земля, без сомнения, также стартовала с показателем «98% углекислого газа», но на сегодняшний день атмосфера представляет смесь горючего кислорода и реактивного азота, лишь со следами углекислого газа, и НЕЧТО, какая-то сила удерживает этот заряд от взрыва.

Он говорит, что НАСА проигнорировала его предложение в тот период; однако будущие поиски жизни на планетах за пределами солнечной системы будут основаны полностью на принципе Лавлока.

/…/ 

Невозможно представить себе, что кислород и метан уживаются вместе в течение длительного времени, в составе одной и той же атмосферы. Если вы обнаруживаете это по отражённому свету на планете, удалённой на 30 световых лет, вы призадумаетесь. «Если там много метана, уровень кислорода не может повышаться случайным образом. Так что вам придётся признать наличие процесса на поверхности, который непрерывно выделяет Гига-тонны, если не Тера-тонны обоих этих газов, и при этом не только выделяет, но ещё и регулирует, потому что если вы не регулируете их, вы могли бы попасть в опасное положение взрывоопасной атмосферы, или что-нибудь вроде этого. Так что это будет убедительным доказательством жизни», — говорит он.

/…/ 

Лавлоку в 2000 исполнилось 81. Он и его жена Сэнди (первая жена Хелен, мать его детей, умерла после длительной болезни) совершили 600-мильное путешествие по берегу моря от Пуля, Дорсет, до Майнхэд, Сомерсет. У него за плечами длинная карьера в качестве учёного-консультанта, и он утверждает, что большие корпорации не для него, хотя продавать им изобретения – хорошее дело. «Наука, управляемая бюрократами, стоит немногого» — считает он. Живёт в идиллическом уголке Девона; на ферме в 35 акров его руками посажено 25 тысяч деревьев.

[Люди представляют наибольшую эко-угрозу]

Его не пугает угроза промышленных химических соединений, таких как ПСБ, или же сельхоз-удобрения, которых так боятся Гринписы и Друзья Земли. Химик по основной профессии, он отмечает, что, по данным Королевского химического общества, химики живут дольше, чем учёные в среднем. Основная опасность для планеты, говорит он, это люди: их слишком много, они экономически слишком благополучны, и сжигают слишком много нефти.

«Единственное, что идёт в счёт – это люди, и единственный призыв, с которым я могу обратиться – прекратите мелькать и суетиться, прекратите отыскивать козлов отпущения. За [плохие]
условия на Земле должны отвечать люди. Это я, вы, все мы вместе взятые виноваты, и если мы хотим что-либо предпринять ПРОТИВ, мы должны противостоять ЭТОМУ каждый по-одиночке, не дожидаясь, пока кто-нибудь освободит нас от этой обязанности и всё сделает за нас. Если вы – домохозяйка в Белхэме, вы, вероятнее всего, не наносите планете такого вреда, как жители [благополучных] пригородных и загородных [коттедж-поселений], разъезжающие без всякой надобности на своих автомобилях и сжигающие гораздо больше топлива. Чем больше у вас денег, тем больше вреда вы способны нанести».

Его новая [предпоследняя] книга – это гимн науке, а также ГАЙИЕ и другим разработчикам его великой идеи, и тем силам, которые побудили его вступить в борьбу с течением, оставаться
независимым, свободно подчиняясь собственному чутью. Он вырос под Квакерскими принципами, и превратился в «отказника совести» (conscientious objector) в
период Второй Мировой войны. Он проработал 20 лет в Национальном Институте Медицинских Исследований в Милл-Хилл, в лаборатории со штатом 100 учёных и шести Нобелевских лауреатов, и затем он перешёл к работе на себя, обычно конструируя инструменты, которые покупала индустрия, или НАСА, или Министерство обороны.

Он построил детектор настолько чувствительный, что он способен обнаруживать совершенно ничтожные концентрации хлоро-флуорокарбонов в атмосфере. Замечательно, его мнение состояло в том, что эти сверхнизкие уровни не могут принести никакого вреда. Его слова – SHOULD HAVE WRITTEN NO TOXIC HARM. И это были, конечно-же, те химикаты которые начали разрушение озонового слоя. Он думает, что великие опасности для планеты – это парниковый эффект и размножение человечества. Люди-Человеки HUMANS, в силу
своей плодовитости и экономической прожорливости, начали оказывать [необратимое] действие на среду обитания HABITAT и биоразнообразие с такой силой, что возможен такой момент, когда ГАЙИЯ окажется не способной справляться и регулировать условия для благополучия своего царства. Планетарный регулятор не до такой степени эффективен.

/…/

[Природные катаклизмы]

«С периодичностью в сто лет или около того, случаются природные геологические катастрофы, наподобие большого извержения вулкана. Тамбора – это последнее, в 1815, а перед этим – Лаки в 1783. И то и другое привели к двухлетнему отсутствию какого-либо урожая. В те страшные дни человечество выжило. Был голод, но человечество выжило. А как в современном мире?» — спрашивает он. Эти высказывания следовали раньше, чем пикеты в Британии начали топливную блокаду, и раньше, чем охваченные паникой покупатели начали опустошать полки супермаркетов. Утечка информации из Британского правительства о расчётах астрономов касательно возможности столкновения с большим астероидом. Такое событие покроет небо тьмой, вызовет землетрясения, разрушит сельское хозяйство и, несомненно, полки супермаркетов опустеют по всему земному
шару.

Как он делал всегда, он заглядывает на большое расстояние. «Два года без урожая? Это, наверное, сокрушит цивилизацию. Человечество всё равно выживет. Мы будем отброшены назад, и вот к этому повороту вещей никто, право-же, не готовится. Отнюдь не какой-то экологический яд, или генно-модифицированная пища, или ядерная энергия – не они нас достанут, это будет какой-то совершенно ординарный и естественный природный катаклизм».

Source :
Guardian-sept16-2000

Узнать более
подробно о Джиме Лавлоке : щёлкните здесь

Экологи За Ядерную Энергию : щёлкните здесь

Происхождение жизни на Земле

Происхождение жизни на Земле

    Происхождение
жизни — одна из величайших загадок Вселенной. Чтобы определить
происхождения жизни, ученые исследуют проблему в нескольких
различные пути. Некоторые ученые изучают жизнь на нашей собственной планете.
Некоторые ученые ищут жизнь или ископаемые формы жизни на других планетах или
лун в нашей Солнечной системе. И другие ученые пытаются обнаружить
жизнь в других солнечных системах, либо путем измерения влияния жизни на
атмосферах далеких планет или путем измерения искусственного излучения, такого как
радиосигналы, которые могут быть созданы развитой жизнью.

    Пока что
наиболее плодотворным подходом было изучение жизни на нашей собственной планете.
Однако даже у себя на заднем дворе трудно определить жизненный смысл.
происхождения, потому что он начался по крайней мере 3,5 миллиарда лет назад. Мы знаем
что жизнь началась по крайней мере 3,5 миллиарда лет назад, потому что это возраст
древнейших горных пород с ископаемыми свидетельствами жизни на Земле. Эти
породы редки, потому что последующие геологические процессы изменили форму
поверхности нашей планеты, часто разрушая старые породы и создавая новые.
Тем не менее, в Африке можно найти камни возрастом 3,5 миллиарда лет с окаменелостями.
и Австралия. Обычно они представляют собой смесь застывших вулканических лав.
и осадочные кремни. Окаменелости встречаются в осадочных кремнях.

Выше) 3,5 миллиарда лет
лава.
Вверху справа) осадочный кремень возрастом 3,5 миллиарда лет.

    Химические следы
жизни также были обнаружены в немного более старых породах. В Гренландии,
обнаружена серия древних метаморфизованных отложений. Анализы
указывают на то, что отложения были отложены около 3,8 миллиарда лет назад.
Они также выявили сигнатуры изотопов углерода, которые, по-видимому, были произведены
организмами, которые жили во время отложения отложений.

    Во всех случаях
жизнь, как мы ее понимаем, должна иметь воду. Это общее правило верно
на Земле и считается верным в других частях Солнечной системы.
В настоящее время жизнь ищут на Марсе, где когда-то могла течь вода.
на поверхности и Европе, где под землей может существовать подземное море воды.
его ледяная поверхность.

    Если проанализировать
генетическая информация в различных современных организмах, живущих на Земле,
можно начинать группировать и разделять организмы на основе их общего (или
разные) свойства. Этот тип анализа интуитивно понятен в некоторых
уровни. Например, большинство людей узнают, что олень-мул и белый
хвостовые олени более тесно связаны, чем олени-мулы и медведи гризли.
Следовательно, на дереве жизни олень-мул будет казаться ближе к белому.
хвост оленя, чем гризли. Этот же процесс можно применить к
всех организмов и привела к трем большим областям жизни: бактериям, археям,
и Эукария. Люди, как и другие сложные млекопитающие, являются частью
группа Эукария. Если проследить генетическую информацию в организмах
во всех трех группах, похоже, у них есть общий предок или, по крайней мере,
предков, которые имеют общий набор признаков. В любом случае появляется
первые формы жизни на древе жизни были термофильными или гипертермофильными.
организма, а это значит, что они жили в системах, состоящих из горячей воды.

    Горячая вода
системы называются гидротермальными системами. Их можно найти в областях
вулканической активности, когда горячая расплавленная порода под поверхностью нагревает грунтовые воды.
Гидротермальные системы производят горячие источники и гейзеры на поверхности.
Хорошие примеры включают Йеллоустоун в Соединенных Штатах и ​​Роторуа в Нью-Йорке.
Зеландия.

    Недавно,
Кринг и его коллеги исследовали последствия ударов.
гидротермальные системы. Энергия, выделяемая ударным событием, равна
настолько большой, что может легко нагреть воду и заставить ее циркулировать через
земная кора. Примеры систем, генерируемых ударами, были
обнаружены в нескольких ударных кратерах по всему миру. И хотя ни один
из них активны сегодня, они, вероятно, образовали горячие источники и гейзеры.
подобные тем, что возникают в результате магматической активности под поверхностью
Земля.

Происхождение Вселенной, Земли и жизни. Наука и креационизм

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

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

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

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

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

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

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

Рисунок

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Аргументы креационистов не основаны на доказательствах, которые можно наблюдать в естественном мире. Особое творение или сверхъестественное вмешательство не подлежат осмысленным проверкам, требующим предсказания правдоподобных результатов и последующей проверки этих результатов посредством наблюдения и экспериментов. Действительно, утверждения об «особом творении» меняют научный процесс. Объяснение рассматривается как неизменное, и доказательства ищутся только для поддержки конкретного вывода любыми возможными способами.

День истории Земли

Первый День Земли

Ежегодно 22 апреля День Земли отмечает годовщину
зарождение современного экологического движения в 1970 году.

Давайте взглянем на мобилизацию к действию за последние полвека:

ПРОИСХОЖДЕНИЕ ДНЯ ЗЕМЛИ

потребление огромного количества этилированного газа через массовые и неэффективные
автомобили. Промышленность изрыгала дым и шлам, почти не опасаясь
последствия либо закона, либо плохой прессы. Загрязнение воздуха обычно
воспринимается как запах процветания. До этого момента мейнстримная Америка
оставались в значительной степени не обращая внимания на экологические проблемы и то, как загрязненный
окружающая среда угрожает здоровью человека.

Однако с публикацией
Бестселлер Рэйчел Карсон по версии New York Times Тихая весна в
1962. Книга стала переломным моментом, было продано более 500 000 экземпляров.
в 24 странах, поскольку это повысило осведомленность общественности и заботу о живых организмах,
окружающей среды и неразрывной связи между загрязнением и здоровьем населения.

День Земли 1970 г. должен был дать голос зарождающемуся экологическому сознанию и поставить экологические проблемы на первые полосы газет.

ИДЕЯ ПЕРВОГО ДНЯ ЗЕМЛИ

Сенатор Гейлорд Нельсон, младший сенатор от штата Висконсин, уже давно обеспокоен ухудшением состояния окружающей среды в Соединенных Штатах. Затем, в январе 1969 года, он и многие другие стали свидетелями разрушительного разлива нефти в Санта-Барбаре, штат Калифорния. Вдохновленный студенческим антивоенным движением, сенатор Нельсон хотел наполнить энергию студенческих антивоенных протестов формирующимся общественным сознанием о загрязнении воздуха и воды. Сенатор Нельсон объявил об идее проведения обучения в кампусах колледжей в национальных СМИ и убедил Пита Макклоски, конгрессмена-республиканца, выступающего за сохранение природы, стать его сопредседателем. Они наняли Дениса Хейса, молодого активиста, для организации занятий в кампусе, и выбрали 22 апреля, рабочий день между весенними каникулами и выпускными экзаменами, чтобы максимально увеличить участие студентов.

Признавая его способность вдохновлять всех американцев , Хейс создал национальный штат из 85 человек для продвижения мероприятий по всей стране, и вскоре усилия расширились, включив в него широкий спектр организаций, религиозных групп и других. Они изменили название на День Земли, что сразу же привлекло внимание национальных средств массовой информации и стало популярным по всей стране. День Земли вдохновил 20 миллионов американцев — в то время 10% всего населения Соединенных Штатов — выйти на улицы, в парки и в аудитории, чтобы продемонстрировать протест против воздействия 150-летнего промышленного развития, которое оставило растущее наследие серьезных воздействия на здоровье человека. Тысячи колледжей и университетов организовали акции протеста против ухудшения состояния окружающей среды, а в городах и поселках прошли массовые митинги от побережья до побережья.

Группы, которые индивидуально боролись с разливами нефти, загрязнением заводов и электростанций, неочищенными сточными водами, токсичными свалками, пестицидами, автострадами, утратой дикой природы и вымиранием дикой природы, объединились в День Земли вокруг этих общих ценностей. День Земли 1970 года достиг редкого политического совпадения, заручившись поддержкой республиканцев и демократов, богатых и бедных, горожан и фермеров, лидеров бизнеса и профсоюзов. К концу 1970 года первый День Земли привел к созданию Агентства по охране окружающей среды США и принятию других первых в своем роде законов об охране окружающей среды, в том числе Закона о национальном экологическом образовании, Закона о безопасности и гигиене труда и Закона о чистоте. Закон о воздухе. Два года спустя Конгресс принял Закон о чистой воде. Через год после этого Конгресс принял Закон об исчезающих видах, а вскоре после этого Федеральный закон об инсектицидах, фунгицидах и родентицидах. Эти законы защитили миллионы мужчин, женщин и детей от болезней и смерти и защитили сотни видов от исчезновения.

1990: ДЕНЬ ЗЕМЛИ СТАНОВИТСЯ ГЛОБАЛЬНЫМ

По мере приближения 1990 года группа экологических лидеров обратилась к Денису Хейсу с просьбой организовать еще одну крупную кампанию в защиту планеты. На этот раз День Земли стал глобальным, мобилизовав 200 миллионов человек в 141 стране и выдвинув экологические проблемы на мировую арену. День Земли 1990 г. дал огромный импульс усилиям по переработке отходов во всем мире и помог проложить путь к Саммиту Земли Организации Объединенных Наций 1992 г. в Рио-де-Жанейро. Это также побудило президента Билла Клинтона наградить сенатора Нельсона Президентской медалью свободы — высшей наградой, присуждаемой гражданским лицам в Соединенных Штатах, — за его роль основателя Дня Земли.

ДЕНЬ ЗЕМЛИ В НОВОЕ ТЫСЯЧЕЛЕТИЕ

По мере приближения тысячелетия Хейс согласился возглавить еще одно
кампания, на этот раз сосредоточенная на глобальном потеплении и стремлении к чистой энергии. С
5000 экологических групп в рекордных 184 странах, охватывающие сотни
миллионов людей, День Земли 2000 года создал как глобальные, так и локальные
беседы, используя возможности Интернета для организации активистов
по всему миру, а также с барабанной цепью, которая путешествовала из деревни
в деревню в Габоне, Африка. Сотни тысяч людей также собрались на
Национальная аллея в Вашингтоне, округ Колумбия, на митинге за Первую поправку.

30 лет спустя, День Земли 2000 отправлен
мировым лидерам громко и ясно: граждане всего мира хотят быстро
и решительные действия в отношении глобального потепления и экологически чистой энергии.

ДЕНЬ ЗЕМЛИ 2010

Как и в 1970 году, День Земли 2010 пришелся на время, когда экологическое сообщество столкнулось с цинизмом противников изменения климата, хорошо финансируемых нефтяных лоббистов, сдержанных политиков, незаинтересованной общественности и разделенного экологическое сообщество с коллективной силой глобального экологического активизма. Перед лицом этих проблем День Земли победил, и EARTHDAY.ORG восстановил День Земли как важный момент для глобальных действий в защиту окружающей среды.

На протяжении десятилетий EARTHDAY.ORG привлекла сотни миллионов людей к участию в экологическом движении, создавая возможности для гражданской активности и волонтерства в 193 странах. День Земли привлекает более 1 миллиарда человек каждый год и стал важной ступенькой на пути участия в защите планеты.

ДЕНЬ ЗЕМЛИ СЕГОДНЯ

Сегодня День Земли широко известен как крупнейший светский
соблюдение в мире, отмечаемое более чем миллиардом человек каждый год как день
действия по изменению человеческого поведения и созданию глобальной, национальной и местной политики
изменения.

Сейчас,
борьба за чистую окружающую среду продолжается с нарастающей остротой, поскольку
последствия изменения климата с каждым днем ​​становятся все более и более очевидными.

Как
осознание нашего климатического кризиса растет, как и мобилизация гражданского общества,
который сегодня достигает апогея во всем мире. Разочарованный
низкий уровень амбиций после принятия Парижского соглашения в 2015 году и
разочарованные международной экологической летаргией, граждане мира
поднимается, чтобы потребовать гораздо более активных действий для нашей планеты и ее людей.

Социальное и культурное окружение, которое мы видели в 1970-х годах, сегодня вновь возрождается — новое и разочарованное поколение молодых людей отказывается довольствоваться банальностью, вместо этого миллионы людей выходят на улицы, требуя нового пути вперед. Цифровые и социальные сети доводят эти разговоры, протесты, забастовки и мобилизации до мировой аудитории, объединяя неравнодушных граждан, как никогда раньше, и побуждая поколения объединяться, чтобы принять величайший вызов, с которым столкнулось человечество.

Используя некоторые знания, результаты и наследие первого Дня Земли, EEARHDAY.ORG строит сплоченное, скоординированное, разнообразное движение, которое направлено к самой сути того, чем являются EEARHDAY.ORG и День Земли. о — предоставление людям информации, инструментов, сообщений и сообществ, необходимых для оказания влияния и стимулирования изменений.

Мы приглашаем вас стать частью Дня Земли и помочь написать еще много глав — борьбы и побед — в книгу Дня Земли.

История жизни на Земле

В начале

Сегодня мы считаем само собой разумеющимся, что живем среди разнообразных сообществ животных, которые питаются друг другом. Наши экосистемы структурированы кормовыми отношениями, как косатки едят тюленей, которые едят кальмаров, которые питаются крилем. Этим и другим животным для извлечения энергии из пищи требуется кислород. Но раньше жизнь на Земле была не такой.

С окружающей средой, лишенной кислорода и богатой метаном, на протяжении большей части своей истории Земля не была благоприятным местом для животных. Самыми ранними известными нам формами жизни были микроскопические организмы (микробы), оставившие сигналы о своем присутствии в горных породах возрастом около 3,7 миллиарда лет. Сигналы состояли из молекул углерода, которые производятся живыми существами.

Свидетельства существования микробов также сохранились в твердых структурах («строматолитах»), которые они создали, возраст которых составляет 3,5 миллиарда лет. Строматолиты создаются в виде липких матов из микробов, которые улавливают и связывают отложения слоями. Минералы осаждаются внутри слоев, создавая прочные структуры, даже когда микробы отмирают. Ученые изучают сегодняшние редкие живые строматолитовые рифы, чтобы лучше понять самые ранние формы жизни на Земле.

Кислородная атмосфера

Когда цианобактерии эволюционировали по крайней мере 2,4 миллиарда лет назад, они подготовили почву для замечательной трансформации. Они стали первыми на Земле фотосинтезаторами, производящими пищу с использованием воды и солнечной энергии и в результате выделяющими кислород. Это катализировало внезапное резкое увеличение содержания кислорода, что сделало окружающую среду менее благоприятной для других микробов, которые не могли переносить кислород.

Свидетельством этого Великого события окисления являются изменения в породах морского дна. При наличии кислорода железо вступает с ним в химическую реакцию (окисляется) и удаляется из организма. Скалы, построенные до этого события, покрыты полосами из железа. На камнях, датируемых после события, нет железных полос, что свидетельствует о том, что теперь на снимке был кислород.

После первоначального импульса кислорода он стабилизировался на более низких уровнях, где он останется еще на пару миллиардов лет. На самом деле, поскольку цианобактерии умирали и дрейфовали в воде, разложение их тел, вероятно, снижало уровень кислорода. Таким образом, океан по-прежнему не был подходящей средой для большинства форм жизни, нуждающихся в достаточном количестве кислорода.

Многоклеточная жизнь

Однако происходили и другие новшества. Хотя они могут перерабатывать множество химических веществ, у микробов не было специализированных клеток, необходимых для сложных тел. В телах животных есть различные клетки — кожа, кровь, кости, — которые содержат органеллы, каждая из которых выполняет свою работу. Микробы — это всего лишь отдельные клетки без органелл и ядер для упаковки их ДНК.

Произошло нечто революционное, когда микробы начали жить внутри других микробов, выступая для них в качестве органелл. Митохондрии, органеллы, которые перерабатывают пищу в энергию, развились из этих взаимовыгодных отношений. Кроме того, ДНК впервые была упакована в ядра. Новые сложные клетки («эукариотические клетки») имели специализированные части, играющие особые роли, поддерживающие всю клетку.

Клетки тоже стали жить вместе, наверное, потому что можно было получить определенные выгоды. Группы клеток могли бы питаться более эффективно или получать защиту от того, чтобы просто быть больше. Живя коллективно, клетки стали обеспечивать потребности группы, выполняя каждую ячейку определенную работу. Некоторым клеткам было поручено создавать соединения, чтобы удерживать группу вместе, в то время как другие клетки производили пищеварительные ферменты, которые могли расщеплять пищу.

Первые животные

Эти скопления специализированных взаимодействующих клеток в конечном итоге стали первыми животными, которые, согласно данным ДНК, эволюционировали около 800 миллионов лет назад. Губки были одними из первых животных. Хотя химические соединения губок сохранились в горных породах возрастом 700 миллионов лет, молекулярные данные указывают на то, что губки появились еще раньше.

Уровень кислорода в океане все еще был низким по сравнению с сегодняшним днем, но губки способны переносить условия с низким содержанием кислорода. Хотя, как и другим животным, им требуется кислород для метаболизма, им не нужно много, потому что они не очень активны. Они питаются, сидя на месте, извлекая частицы пищи из воды, которая прокачивается через их тела специализированными клетками.

Простой план тела губки состоит из слоев клеток вокруг заполненных водой полостей, поддерживаемых твердыми частями скелета. Эволюция все более сложных и разнообразных строений тела в конечном итоге привела к отдельным группам животных.

Инструкции по сборке тела животного находятся в его генах. Некоторые гены действуют как дирижеры оркестра, контролируя экспрессию многих других генов в определенных местах и ​​в определенное время, чтобы правильно собрать компоненты. Хотя они не были воспроизведены сразу, есть свидетельства того, что части инструкций для сложных тел присутствовали даже у самых ранних животных.

Благодаря своему твердому скелету губки стали первыми строителями рифов на Земле. Такие ученые, как доктор Клаус Рютцлер из Смитсоновского института, работают над тем, чтобы понять эволюцию тысяч видов губок, живущих сегодня на Земле.

Эдиакарская биота

Примерно 580 миллионов лет назад (эдиакарский период) помимо губок произошло распространение других организмов. Эти разнообразные обитатели морского дна с телами в форме листьев, лент и даже лоскутных одеял жили рядом с губками 80 миллионов лет. Их окаменелости можно найти в осадочных породах по всему миру.

Однако строение тела большинства эдиакарских животных не было похоже на современные группы. Доктор Дуглас Эрвин из Смитсоновского института, используя сравнительные данные о развитии, исследовал, были ли какие-либо из окаменелых эдиакарских животных родственниками современных животных.

К концу эдиакарского периода уровень кислорода поднялся, приблизившись к уровню, достаточному для поддержания жизни на основе кислорода. Ранние губки, возможно, действительно помогали увеличить количество кислорода, поедая бактерии, выводя их из процесса разложения. Следы организма под названием Dickinsonia costata предполагают, что он мог перемещаться по морскому дну, предположительно питаясь скоплениями микробов.

Конец эдиакарского вымирания

Однако около 541 миллиона лет назад большая часть эдиакарских существ исчезла, сигнализируя о серьезных изменениях в окружающей среде, которые Дуглас Эрвин и другие ученые все еще пытаются понять. Свою роль, возможно, сыграли развитие планов тела животных, отношения при кормлении и инженерия окружающей среды.

Норы, найденные в летописи окаменелостей, датируемые концом эдиакарского периода, показывают, что червеобразные животные начали раскапывать дно океана. Эти ранние инженеры-экологи потревожили и, возможно, аэрировали отложения, нарушив условия для других эдиакарских животных. По мере того как условия окружающей среды ухудшались для одних животных, они улучшались для других, потенциально катализируя смену видов.

Кембрийский взрыв

Кембрийский период (541-485 миллионов лет назад) стал свидетелем дикого взрыва новых форм жизни. Наряду с новым роющим образом жизни появились твердые части тела, такие как раковины и шипы. Твердые части тела позволяли животным более радикально изменять окружающую среду, например, копать норы. Также произошел сдвиг в сторону более активных животных с определенными головами и хвостами для направленного движения в погоне за добычей. Активное питание хорошо бронированных животных, таких как трилобиты, могло еще больше разрушить морское дно, на котором жили мягкие эдиакарские существа.

(Посмотрите видео «Кембрийский взрыв жизни с палеонтологом Кармой Нанглу»)

Уникальные способы питания разделили окружающую среду, освободив место для большего разнообразия жизни. В 1909 году четвертый секретарь Смитсоновского института Чарльз Дулиттл Уолкотт обнаружил окаменелости сланцев Берджесс, которые показали беспрецедентное биоразнообразие кембрийской жизни. В то время как Waptia рыскал по дну океана, приапулидные черви зарывались в отложения, Wiwaxia прикреплялись к губкам, а Anomalocaris курсировал выше.

Многие из этих странных организмов были эволюционными экспериментами, например, 5-глазая Opabinia. Однако некоторые группы, такие как трилобиты, процветали и господствовали на Земле в течение сотен миллионов лет, но в конце концов вымерли. Количество строматолитовых рифообразующих бактерий также уменьшилось, и по мере того, как условия на Земле продолжали меняться, возникли рифы, созданные организмами, называемыми брахиоподами. Сегодняшние доминирующие строители рифов, твердые кораллы, появились только пару сотен миллионов лет спустя 9.0005

Однако, несмотря на все грядущие изменения, к концу кембрия утвердились почти все существовавшие типы или типы животных (моллюски, членистоногие, кольчатые черви и др. ), возникли пищевые сети, составившие основу Экосистемы на Земле сегодня.

Вода на Землю пришла из космоса, но не так, как мы думали

Сегодня на Земле есть обширные океаны, но наша планета была сухой скалой, когда она только сформировалась, а вода была поздним добавлением, дождем астероидов из ледяного космоса Солнечная система.

Это то, что говорится в учебниках, но новое исследование, опубликованное сегодня в журнале Science, добавляет веса конкурирующей идее о том, что Земля действительно родилась «мокрой».

Ключевые моменты:

• В космосе много воды, но считалось, что Земля была сухой, когда формировалась
• Новое исследование показывает, что метеоритные породы, из которых построена Земля, содержат строительные блоки воды
• Это означает что вода образовалась на Земле с первого дня, а не была добавлена ​​позже

В космосе много воды, она состоит из водорода, образовавшегося в результате Большого взрыва, и кислорода, выделившегося из умирающих звезд.

Планеты нашей Солнечной системы образовались около 4,6 миллиарда лет назад из глыб камней, вращающихся вокруг Солнца.

Земля была сформирована из горных пород, пришедших из внутренней части Солнечной системы, где яростный жар Солнца испарил бы любую воду.

Значит, по учебникам вода должна была прийти позже.

Загрузка контента YouTube

Но космохимик Лауретта Пиани из Университета Лотарингии утверждает, что ингредиенты для образования воды были связаны в горных породах, из которых образовалась Земля.

Доктор Пиани и его коллеги проанализировали 13 редких метеоритов, образовавшихся из остатков горных пород, которые вращались вокруг внутренней части Солнечной системы, когда она была очень молода — до образования планет.

Эти метеориты (называемые энстатитовыми хондритами) состоят из породы, которая, как считается, сформировала Землю.

«Эти энстатитовые хондриты могут обеспечить по крайней мере в три раза больше воды, чем в океанах Земли», — сказал доктор Пиани.

На самом деле она и ее коллеги не анализировали саму воду в горных породах, а вместо этого измерили один из ее строительных блоков — водород, связанный с минералами — в качестве косвенного показателя.

Камни, подобные этому метеориту (длиной около 10 см), были теми, которые давали воду, говорят исследователи. (Прислано: Л. Пиани, Музей естественной истории в Париже)

«Если у вас есть водород, он легко соединится с кислородом, чтобы создать воду на Земле», — сказал доктор Пиани.

Исследователи обнаружили, что водородная сигнатура метеоритов совпадает с водородной сигнатурой горных пород, обнаруженных в слое Земли, называемом мантией.

Как и метеориты, породы в мантии также содержат много кислорода, связанного с минералами, которые могут высвобождаться при определенных обстоятельствах и соединяться с водородом, образуя настоящую воду — h30.

Это происходит в магме, расплавленной породе, содержащей растворенную воду, которая поднимается из мантии на поверхность в вулканах.

Когда давление падает, вода испаряется и выбрасывается в атмосферу в виде пара, а затем конденсируется, падая обратно на Землю, чтобы заполнить наши реки и океаны.

Большая часть того, что выходит из вулканов, представляет собой водяной пар. (Getty Images: InterNetwork Media)

На самом деле, согласно теории, поддержанной доктором Пиани и его коллегами, это именно тот процесс, который должен был произвести земные океаны из предшественников воды, скрытых в строительных блоках планеты.

«Похоже, что то, что люди считали действительно сухой породой, содержит достаточно воды — если вы накопите ее много — чтобы объяснить наличие воды на Земле», — отметила геохимик НАСА Энн Песлиер, написавшая сопроводительную редакционную статью в журнале Science.

Долгие споры о происхождении воды на Земле

Все большее число ученых подвергают сомнению старую хрестоматийную теорию о том, как Земля получила свои океаны.

Среди них планетолог Тревор Айрленд из Австралийского национального университета, который исследует воду в планетарных телах.

«Статья Пиани эффективно прикалывает любого, кто говорит, что внутренняя часть Солнечной системы полностью сухая», — сказал он.

Несмотря на то, что группа доктора Пиани измерила непосредственно водород, а не воду, профессор Айрлэнд был убежден, что результаты верны.

«Я рад, что это реальная вода», сказал он.

Исследователи метеоритов из Кертинского университета также приветствовали это исследование.

«Я очень взволнована результатами этой работы и тем, куда она приведет дебаты по этой теме», — сказала Элли Сэнсом, руководитель проекта сети Desert Fireball Network.

«Я бы с уверенностью сказал, что это исследование имеет огромное значение для наших знаний и понимания того, откуда взялась живительная вода на Земле.»

Планетарный геохимик Люси Форман согласилась.

«Происхождение земных океанов является важным вопросом в планетарной науке и за ее пределами, и это исследование предоставляет значимые, важные и жизненно важные данные, необходимые для лучшего понимания этой загадки», — сказал д-р Форман.

ABC Science на Facebook

Хотите еще больше науки, здоровья, окружающей среды и технологий? Присоединяйтесь к беседе на Facebook.

Подробнее

Согласно анализу доктора Пиани, не вся вода земных океанов образовалась здесь.

«Чтобы объяснить воду в океанах, нам все еще нужно немного воды из внешней Солнечной системы», — сказала она.

«По нашим оценкам, нам нужно около 5 процентов от этого процесса.»

Профессор Айрленд сказал, что нельзя исключать приход воды позже.

«Это не 1/0», — сказал он.

На самом деле, вам действительно нужны более поздние посетители из внешней Солнечной системы для других важных компонентов жизни.

Наиболее вероятными кандидатами из этого далекого космоса являются «углистые хондриты» — такие как знаменитый метеорит Мерчисон, упавший в Австралии, — которые содержали не только воду, но и углерод и аминокислоты.

Что это может сказать нам об обнаружении жизни на других планетах?

В прошлом было разработано несколько очень сложных теорий, объясняющих, как на Землю из внешней Солнечной системы выпало достаточно воды.

Согласно одной спорной идее, называемой теорией NICE, астероиды могли попасть внутрь Солнечной системы в результате деструктивной перестройки планет.

Планеты в нашей Солнечной системе сформировались из диска из газа и пыли, подобного этому. (НАСА/Лаборатория реактивного движения-Калифорнийский технологический институт)

Но такого рода «особое совпадение», которое доставляет воду на планеты, вращающиеся вокруг своих звезд, вряд ли произойдет повсеместно, сказал Джош Кальчино, изучавший протопланетные диски, из которых сформировалась наша Солнечная система.

Теория, выдвинутая новым исследованием, служит хорошим предзнаменованием для обнаружения свидетельств жизни на чужих планетах, которые вращаются близко к своим звездам, сказал г-н Кальчино, кандидат наук в Университете Квинсленда.

«Если такие планеты рождаются «влажными», это означает, что гораздо больше из них будут иметь потенциал для формирования жизни», — сказал он.

«Вам не нужно вызывать эти экстравагантные механизмы, если вы можете просто получить воду с самого начала.»

Хотите больше науки со всей Азбуки?

• Следуйте за нами в Twitter
• Подпишитесь на YouTube

Наука в вашем почтовом ящике

Получайте все последние научные новости со всей ABC.

Адрес электронной почты

Опубликовано 27 августа 2020 г. 27 августа 2020 г. Чт, 27 августа 2020 г., 17:07 , обновлено 000Z»> 27 авг 2020 27 авг 2020 Чт 27 авг 2020 в 22:06

Случайные события, приведшие к появлению человека

Как мы оказались самым развитым видом на маленькой сине-зеленой планете , вращающийся вокруг кажущейся незначительной звезды в одной из сотен миллиардов галактик во Вселенной?

Наука нашла несколько необычных ответов на этот вопрос. Оглядываясь назад во времени, кажется, что наше существование зависит от явно маловероятной последовательности космических моментов.

2000 год нашей эры

1lhc5xaz2ra.3.$blocks-article-row-1.1:$zhrbt39-1=10.1.1.$2″> В ноябре 2000 года первые астронавты прибыли на Международную космическую станцию. С тех пор у нас есть постоянно обитаемая база среди звезд.

Мы можем отправиться в космос, потому что наш вид накапливал знания в области физики и техники, поколение за поколением, до такой степени, что мы можем запустить ракету с поверхности Земли, которая движется со скоростью семь миль в секунду. Это делает нас единственным существом на Земле — возможно, единственным существом в нашей галактике или даже во Вселенной — которое покинуло свой родной мир. Так как же мы стали таким уникальным животным?

Брайан узнает, что такое жизнь в космосе, в Центре подготовки космонавтов имени Юрия Гагарина в России. Отрывок из фильма «Вселенная человека» (BBC Two)

1 миллион лет назад

1lhc5xaz2ra.3.$blocks-article-row-2.1:$zn4rpg8-2=10.1.1.$2″> Человеческий разум зародился в Великой рифтовой долине в Восточной Африке, поскольку мозг наших предков-обезьян становился все больше и больше.

Это могло произойти только из-за Солнца, Луны и других планет в нашей Солнечной системе. Их гравитация заставляет орбиту Земли изменяться, насколько она эллиптична, в течение тысяч лет. Это, в свою очередь, влияет на климат нашей планеты. И, глядя на летопись окаменелостей, увеличение размера мозга наших предков произошло, когда орбита Земли была наиболее эллиптической, во время быстрых и резких изменений климата, когда приспособляемость и интеллект были бы огромным эволюционным преимуществом.

Брайан исследует, как увеличение размеров черепа наших предков могло быть реакцией на изменение климата. Отрывок из Human Universe (BBC Two)

1.1.$0″> 65 миллионов лет назад

Но наши предки-обезьяны могли никогда не существовать. 65 миллионов лет назад на Земле господствовали динозавры, как они это делали уже более 160 миллионов лет.

Затем астероид диаметром почти шесть миль столкнулся с Землей. Удар был эквивалентен более чем миллиарду бомб, сброшенных на Хиросиму, и выбросил камни и пыль в атмосферу, окутав планету тьмой. Было уничтожено более половины всего живого на Земле, включая большинство динозавров. Без этого маленькие землероеподобные млекопитающие, которые были предками человекообразных обезьян Рифт-Валли и всех людей, возможно, никогда бы не процветали. В мире все еще могут доминировать динозавры и их потомки.

Случайный удар астероида, сформировавший огромный кратер Чиксулуб в современной Мексике, привел к исчезновению прежней доминирующей формы жизни – динозавров.

2,4 миллиарда лет назад

Жизнь существовала на Земле миллиарды лет при почти полном отсутствии кислорода в воздухе. Большинство бактерий питались углекислым газом и другими газами, такими как метан.

Затем появился новый тип бактерий. Эти цианобактерии создавали энергию новым способом: фотосинтезом, используя солнечный свет для расщепления воды. Кислород был просто побочным продуктом этого процесса, но со временем его уровень в воздухе вырос до того уровня, которым мы дышим сегодня. Если бы этого не произошло, а Земля так и осталась бы окутанной углекислым газом и метаном, на нашей планете никогда бы не зародилась животная жизнь.

Брайан о том, что кислород, от которого мы сегодня зависим, изначально производился древними бактериями. Ролик из фильма «Чудеса жизни» (BBC Two)

1lhc5xaz2ra.3.$blocks-article-row-5.1:$zbqwbdm-5=10.1.1.$0″> 2,7 миллиарда лет назад

Миллиард лет единственной жизнью на Земле были одиночные клетки. Затем произошло то, что создало шаблон для всей сложной жизни.

Объединение двух отдельных ячеек. Они проникли друг в друга и вместо того, чтобы погибнуть, образовали некий гибрид, который выжил и размножился. И поскольку каждое животное и растение сегодня имеют один и тот же основной строительный блок — один и тот же тип клеточной структуры — мы совершенно уверены, что это произошло только однажды, где-то в океанах древней Земли. Биологи называют это одноразовое событие «Роковой встречей», и это предполагает, что сложная жизнь требует хорошей дозы случайности.

Профессор Брайан Кокс исследует первый момент слияния двух отдельных клеток

3.$blocks-article-row-6.1:$zr2qrj6-6=10.1.1.$0″> 3,8 миллиарда лет назад

Насколько маловероятным был момент, когда жизнь впервые зародилась на Земле? Это остается одной из величайших загадок о происхождении человеческого существования.

Мы до сих пор не знаем, как возникла жизнь, но вполне возможно, что это произошло в гидротермальных источниках — подводных горячих источниках, разбросанных по дну океана. Они произвели мощную смесь химических веществ и энергии, которая, возможно, объединилась для создания первой жизни. Как бы то ни было, многие ученые считают, что при правильных условиях шансы на возникновение жизни на удивление высоки. Но если бы таких условий не было на Земле, наша планета сегодня была бы водянистым супом из сложных химических веществ, но не более того.

Брайан объясняет, как источник энергии, называемый протонным градиентом, мог способствовать формированию жизни в горячих подводных жерлах. Отрывок из фильма «Чудеса жизни» (BBC Two)

4 миллиарда лет назад

Чтобы жизнь зародилась и процветала, ей нужна вода. Но молодая Земля представляла собой шар из расплавленной породы, и любая поверхностная вода быстро испарялась в космос.

Так откуда взялась вода? Некоторые, вероятно, оказались в ловушке глубоко в Земле, когда планета сформировалась, спасая ее от испарения. Затем он мог быть выпущен извержением вулканов по мере остывания Земли. А некоторые пришли из-за пределов нашей планеты, от ледяных комет, врезавшихся в Землю. Без этой воды из-под земной коры и из космоса Земля была бы безжизненным каменным шаром.

Брайан рассказывает, как ледяные кометы могли быть источником воды на Земле. Отрывок из фильма «Чудеса жизни» (BBC Two)

1lhc5xaz2ra.3.$blocks-article-row-8.1:$zktxkmn-8=10.1.1.$0″> 4,5 миллиарда лет назад

Притяжение Луны меняет способ движения Земли в космосе. Это влияет на климат нашей планеты, помогая формировать эволюцию жизни.

Но Земля родилась без Луны – и была почти уничтожена при ее создании. 4,5 миллиарда лет назад другая молодая планета в ранней Солнечной системе врезалась в Землю. При столкновении оба чуть не разлетелись на куски. Земля выжила. Другая молодая планета этого не сделала. В космос было выброшено огромное количество каменистых обломков. Гравитация заставила эти обломки слиться в Луну. Столкновение также высвободило железо из ядра Земли, что способствовало химическому коктейлю, из которого возникла жизнь.

Случайное столкновение с древней планетой создало Луну

1:$zdptd6f-9=10.1.1.$0″> 4,6 миллиарда лет назад

В нашей галактике миллиарды солнечных систем. Но тот, который мы называем домом, возможно, никогда бы не появился, если бы не еще одна космическая авария.

Вероятно, это была смерть другой звезды, родившейся за миллиарды лет до нашего Солнца, которая создала Солнечную систему. Одна из теорий состоит в том, что эта звезда взорвалась, воспламенив инертный газ в облаке космической пыли. Наше Солнце сформировалось из этого вместе с вращающимся диском материи, который стал планетами. Без этого облако, породившее материю в нашей Солнечной системе, включая нашу Землю и нас, могло бы дрейфовать, пока не рассеялось бы за многие миллиарды лет.

Брайан исследует, как наша Солнечная система была создана из туманности — гигантского облака газа и пыли. Отрывок из фильма «Чудеса Солнечной системы» (BBC Two)

1lhc5xaz2ra.3.$blocks-article-row-10.1:$zjspjhv-10=10.1.1.$0″> 13,8 миллиарда лет назад

Большой взрыв, момент возникновения Вселенной, кажется величайшим случайным событием в истории человеческого существования.

При Большом Взрыве были созданы ингредиенты Вселенной — набор чисел, называемых константами природы, такие как скорость света, сила гравитации и количество измерений пространства. Примечательно, что эти числа кажутся правильными для того, чтобы наша Вселенная содержала жизнь. Если бы они были хоть немного другими, она могла бы быстро разрушиться или не содержать нужных химических элементов, или звезды и планеты могли бы не сформироваться. Так есть ли причина, по которой мы, похоже, выиграли в космическую лотерею?

Как образовалась ранняя Вселенная после Большого взрыва? Отрывок из фильма «Чудеса Вселенной» (BBC Two)