Содержание
Старше на миллион лет: как новое открытие изменило картину эволюции человека
Космические лучи помогли определить возраст останков наших древних дочеловеческих предков. Они оказались намного старше, чем предполагали ученые. Новая датировка меняет генеалогическое древо австралопитеков — непосредственных предков рода Homo, к которому относится вид Homo sapiens
Международная группа ученых сообщила в авторитетном журнале PNAS о важном открытии. Кости африканского австралопитека (Australopithecus africanus) оказались на миллион лет старше, чем считалось. Останки, о которых идет речь, были найдены в Колыбели человечества. Это комплекс известняковых пещер в ЮАР, внесенный в список Всемирного наследия ЮНЕСКО. Это самое богатое местонахождение костей австралопитеков в мире: их там обнаружены сотни. Именно здесь еще в 1936 году были впервые найдены останки взрослого австралопитека. Отметим, что первым австралопитеком в истории науки стал «Таунгский ребенок», череп которого был обнаружен в 1924 году в другой точке Южной Африки.
Четыре разных черепа австралопитеков, найденных в пещерах Стеркфонтейн, Южная Африка. Заполнение пещеры Стеркфонтейн, содержащее эти и другие окаменелости австралопитеков, датируется 3,4-3,6 миллионами лет назад, что намного старше, чем считалось ранее. Новая дата опровергает давнюю концепцию о том, что южноафриканский австралопитек является более молодым ответвлением восточноафриканского австралопитека афарского. (Фото Jason Heaton и Ronald Clarke·Ditsong Museum of Natural History)
Ребенок из Таунга и обитатели «Колыбели» относятся к одному виду. Первооткрыватели назвали этот вид африканским австралопитеком. С тех пор было обнаружено еще несколько видов австралопитеков, причем исключительно в Африке (первыми за пределы континента выбрались лишь их далекие потомки Нomo erectus). Так что по нынешним временам название, данное виду в 1924 году, звучит несколько странно, но такова традиция.
Как и остальные австралопитеки, A. africanus был довольно миниатюрен.
Рост взрослого самца составлял 130 см, вес — 42 кг. Объем мозга у него все еще был довольно скромным. Мы не знаем, умел ли он пользоваться орудиями.
Многие исследователи считают, что непосредственным предком африканского австралопитека был афарский (A. afarensis), живший 4-2,9 млн лет назад. Это мнение основано на том, что африканский австралопитек, как считалось еще недавно, жил позже афарского. Возраст останков «африканца», найденных в Колыбели человечества, определялся как 2,1–2,6 млн лет.
Интересно, что и родословную человека большинство экспертов возводит к «афарцам». Вообще, австралопитеки как род — непосредственные предки человеческого рода Homo. Но какие виды австралопитеков были прямыми предками человека, а какие боковой тупиковой ветвью, доподлинно неизвестно.
В частности, неясно и место A. africanus в нашей генеалогии. Но если он тоже потомок афарского австралопитека, получается, что мы в близком родстве.
Если для наглядности назвать афарского австралопитека дедушкой рода Homo, то африканский, прямой потомок афарского, будет либо нашим отцом, либо дядей.
Материал по теме
Сюрпризы колыбели
Однако датировка древних костей — сложное дело. Это намного проще в Восточной Африке, где тоже найдено множество предков человека. Вулканы Великой рифтовой долины время от времени услужливо засыпали окрестности слоями пепла, которые легко датировать. Колыбель человечества такой роскоши лишена. Поэтому ученые пытаются определить возраст объектов, находящихся в одном слое отложений с останками австралопитеков. Это, во-первых, известняк, а во-вторых, кости некоторых животных, которые по техническим причинам легче датировать, чем останки A. africanus. Эти методы и дали цифры в 2,1–2,6 млн лет.
Авторы нового исследования применили другой подход. Они определили возраст основной породы, в которую кости австралопитеков запечатаны, как в бетон.
Для датировки ученые измерили содержание в ней алюминия-26 и бериллия-10. Это радиоактивные изотопы, которые образуются под влиянием космических лучей.
Космические лучи почти не проникают в глубокие слои. Значит, упомянутые изотопы возникли, когда эти отложения были еще на поверхности. Ученые знают, в каком количестве они должны были образоваться: поток космических лучей миллионы лет назад не слишком отличался от нынешнего. За прошедшие эпохи эти радионуклиды частично распались, но скорость их распада хорошо известна физикам. Значит, по их нынешнему содержанию можно вычислить, сколько лет назад слой породы был на поверхности. Этот метод датировки пещерных отложений широко используется специалистами по всему миру.
На этот раз он дал удивительные результаты. Оказалось, что останки африканских австралопитеков имеют возраст от 3,4 до 3,7 млн лет. То есть этот вид был современником афарского австралопитека, а не потомком. А если так, он приходится человеку более дальним родственником, чем считалось ранее.
Но как же объяснить противоречие с предыдущими результатами? Дело в том, что датировка по известняку не очень надежна. Эта порода растворяется в воде, так что ее отложения могут оказаться в неожиданных местах. Авторы полагают, что сравнительно молодой известняк попросту вторгся в более древние слои. Это широко известное геологическое явление.
А как же кости животных, которые тоже использовались для датировки? Исследователи тщательно картировали слои отложений и показали, что кости разного возраста были перемешаны друг с другом во время раскопок 1930–1940-х годов. Тогда археологи работали не столь аккуратно, как сегодня.
Что этот результат меняет в наших представлениях об эволюции человека? Не так уж и много. Он касается эволюционных отношений между разными видами австралопитеков — вопроса, в котором еще долго не будет полной ясности. При этом происхождение рода Homo от рода Australopithecus — факт, не зависящий от этих подробностей.
Это общее свойство эволюционной истории человека: ясная в общих чертах, она смутна в деталях.
Материал по теме
Паутина предков
Происхождение человека «от обезьяны» — идея, которую многие далекие от биологии люди до сих пор не могут принять. Для биолога же сама эта формулировка звучит абсурдно. С точки зрения биологической классификации человек и есть разумная обезьяна: вид Homo sapiens относится к подотряду обезьян отряда приматов.
Да, отличие человека от его ближайшего ныне живущего родича — шимпанзе — заметно невооруженным глазом. Это и немудрено: по данным генетики, наш с ними последний общий предок жил 6–7 млн лет назад. Но если классифицировать человека по тем же принципам, что и все остальные виды в живой природе, он несомненно окажется среди обезьян. Об этом говорят все признаки, от анатомии до ДНК. Отрицать этот факт значит идти против основ биологии.
В течение всего XX века одним из главных аргументов «обезьяноборцев» был тезис, что найдено слишком мало переходных форм «между обезьяной и человеком». От людей, не слишком знакомых с вопросом, его можно услышать и сейчас.
Между тем в 1990-е годы, когда палеоантропологи всерьез взялись за раскопки в Африке, в науке о происхождении человека наступил золотой век. И сегодня потенциально предковых для человека видов найдено не слишком мало, а слишком много. Австралопитеки — хороший тому пример: их видов так много, что ученые спорят, кто кому приходился «отцом», а кто только «дядюшкой».
Граница между поздними австралопитеками и ранними Homo тоже размыта. Есть целый ряд промежуточных видов, которые с равным успехом можно отнести к последним австралопитекам или первым людям. Для биолога в этом нет ничего удивительного. Будь летопись окаменелостей идеально полной, все границы между видами-предками и видами-потомками стали бы искусственными.
Ведь нельзя же отнести к разным биологическим видам родителя и ребенка, деда и внука, прадеда и правнука. Сколько нужно «прапрапра», чтобы накопленные отличия заставили заговорить о новом виде? Любой ответ будет условностью того же рода, что и превращение ребенка во взрослого в день совершеннолетия.
Род Homo тоже включает множество линий. Обилие близкородственных видов заставляет антропологов пользоваться терминами вроде «Homo erectus в широком смысле». И, конечно, было бы самонадеянно полагать, что палеоантропологи уже в буквальном смысле откопали все человеческие виды. К примеру, останки H. floresiensis и H. luzonensis был открыты уже в XXI веке.
Отметим, что сосуществовавшие виды человека порой скрещивались между собой, превращая нашу родословную в запутанную сеть вместо стройного дерева. Генетики находят в ДНК Homo sapiens следы скрещивания с его современниками — неандертальцами, денисовцами и даже неопознанными видами. Сегодня на Земле лишь один вид человека, но, скорее всего, лишь потому, что он победил остальных в конкурентной борьбе.
Понятно, что вычертить в этой мешанине прямую линию от общего предка с шимпанзе до человека разумного — задача не из легких. И на этом пути нас наверняка еще ждет немало открытий. Но отрицать на этом основании происхождение человека от общего предка с шимпанзе — все равно что говорить, что на забитом до отказа стадионе не было людей, раз неизвестно, кто пришел туда первым.
Древние медведи: прочитать по книге генома
Сайт Наука в Сибири 6 июля 2017 г.
Газета Наука в Сибири №26 (3087) от 6 июля 2017 г.
Сайт National Geographic Россия 6 июля 2017 г.
Сайт Новости Сибирской Науки 6 июля 2017 г.
Интернет-издание Сиб.фм 6 июля 2017 г.
Сайт Наш дом Новосибирск 6 июля 2017 г.
Сайт Народные Новости 7 июля 2017 г.
Сайт ГТРК “Новосибирск” 7 июля 2017 г.
Сайт Новосибирские Новости 7 июля 2017 г.
Сайт Новости Mail.Ru 7 июля 2017 г.
Сайт Российской Газеты 7 июля 2017 г.
Портал Научная Россия 7 августа 2017 г.
Несколько миллионов лет назад не было ни белых, ни бурых, ни гималайских медведей, но благодаря эволюции и изменениям климата предки косолапых приспособились к условиям среды, разделившись на уже известные нам виды. Узнать о том, как давно существуют те или иные представители этого семейства и насколько они родственно связаны, помогает анализ древней ДНК, который проводится учеными из Института молекулярной и клеточной биологии СО РАН.
Древнюю ДНК получают из любых археологических или палеонтологических образцов: костных останков, зубов, мумифицированной ткани, шерсти, перьев, скорлупы, зерен растений. В этом ученым помогает так называемая полимеразная цепная реакция — экспериментальный метод, позволяющий добиться увеличения малых концентраций фрагментов ДНК в биологическом материале.
Когда появилась возможность выделять ДНК из древних образцов, начали создаваться науки на стыке разных дисциплин — в том числе археогенетика (или палеогенетика), включающая в себя анализ древней ДНK, где для нового взгляда на археологические образцы используются молекулярные методы.
Впервые древняя ДНК была выделена в 1984 году из музейного экспоната квагги: вымершего вида семейства лошадиных. Поначалу методы были малоэффективны, но с развитием ПЦР начались массовые исследования ДНК из древних образцов, в том числе вымерших млекопитающих, динозавров и даже организмов, заключенных в янтаре. Научный мир с оптимизмом воспринял подобные работы, но с применением ПЦР возникла такая проблема, как контаминации — случайное загрязнение объекта чужеродной ДНК.
Квагга в Лондонском зоопарке
— Например, динозавры в итоге оказались ближайшими родственниками куриц — хотя, скорее всего кто-то из лаборатории в этот день ел блюдо с таким мясом, — рассказывает младший научный сотрудник лаборатории сравнительной геномики ИМБК СО РАН Анна Сергеевна Дружкова.
— Подобные ошибки связаны с тем, что полимеразная цепная реакция лучше идет на ДНК из современных образцов — ведь у них можно взять кровь или мышечную ткань, и они не подвергались длительному воздействию разрушающих факторов.
Если обладать специальным оборудованием и методами, геном различных животных считывается как открытая книга, однако древние образцы зачастую представляют собой разорванные книги или обрывки страниц с несохранившимися текстами. Иногда в образце просто не сохраняется ДНК — остается только свалка того, что было рядом: информация о почве, выкапывавших образец людях, принявших участие в разложении микроорганизмах, различных грибах и бактериях. В идеальных условиях расчет сохранности ДНК составляет один миллион лет, но не каждый образец после смерти попадает в “холодильник” на -74 °C. Поэтому когда началась работа с ДНК, ученые прежде всего обращали внимание на образцы из вечной мерзлоты (например, мамонтов) либо из пещер с сухим микроклиматом, благодаря которому организм мумифицировался.
— В наших исследованиях были костные образцы, которые подверглись прохождению через пищеварительный тракт гиен, что тоже воздействовало на ДНК, — добавляет Анна Дружкова. — Чтобы отличить, выделили ли вы ДНК из искомого образца, сидевшего рядом ученого или собаки, которая дома потерлась об его ногу, были придуманы строгие критерии аутентичности. Они подразумевают работу в лабораториях в специальном скафандре, обработку всех поверхностей специальными деконтоминаторами и смену перчаток при каждом соприкосновении с новым образцом.
Для более точного результата при приготовлении геномных библиотек нужно убирать контаминации путем исключения высокомолекулярных фрагментов, так как они относятся к современным организмам. Древняя ДНК деградирует и может содержать от 70 до 120 пар нуклеотидов, в то время как в современной их около 1000 — даже если учитывать самые мелкие фрагменты. Поэтому можно с уверенностью исключать крупные, не говоря уже о том, что большее покрытие при секвенировании дает возможность отобрать нужные последовательности в спорных моментах, которые ученые считают контаминациями.
— Когда мы начали свои работы с древней ДНК, возник вопрос, где брать образцы, и здесь нам помог Институт археологии и этнографии СО РАН, — добавляет исследовательница. — В нем есть коллекции костей различных млекопитающих, с помощью которых реально восстановить эволюционную историю какого-либо вида. Для нашего исследования были взяты образцы медведей — бурых и вымерших малых пещерных. Насчет последних возникло много споров: другие генетики уже исследовали костные образцы с Алтая и утверждали, что там обитали только бурые медведи. Однако на основании морфометрических показателей наши коллеги считали, что на Алтае жили и другие виды.
Сравнение костей современного бурого медведя и вымершего малого пещерного медведя
Часть образцов была взята из Денисовой пещеры — места, где благодаря микроклимату хорошо сохраняется ДНК. Также использовались кости, вымывшиеся на берега сибирских рек Чумыш и Чик. Возраст образцов оттуда составил примерно 32 000 лет, и, несмотря на то, что кости почернели и плохо сохранились, современные методы позволили получить митохондриальный геном даже из них.
— Чтобы выделить ДНК, мы используем широко распространенный способ, — поясняет Анна Дружкова. — Для начала убираем верхний слой кости (где больше всего контаминаций) с помощью алмазного диска, измельчаем небольшой фрагмент в пудру и растворяем в специальном растворе, очищая от препятствующих ПЦР загрязнений. Естественно, из древнего образца выделяется всё, что находилось рядом: грибы, бактерии, люди.
Содержание митохондриальной ДНК в образце невелико, так как определенное место занимает ядерная ДНК и различные контаминации. Поэтому ученые используют протокол обогащения с помощью зондов (фрагментов) из ДНК современного образца этого же либо близкородственного вида. К современной ДНК как к магниту притягиваются наиболее похожие фрагменты древней, содержащие уникальные бар-коды — словно одинаковые бирки, по которым в ходе биоинформационного анализа можно отсортировать все последовательности из древнего образца и не спутать с современным, взятым для обогащения. Таким образом из всей смеси ДНК из древнего образца ученые “вытягивают” искомые митохондриальные фрагменты.
— Бурые медведи, которые фигурировали в нашем исследовании, действительно относятся к бурым, без погрешностей, — подчеркивает исследовательница. — То же самое с пещерными. Это важный результат, ведь молекулярно доказано, что на территории Западной Сибири обитали представители разных видов из семейства медвежьих.
Сверху — нижняя челюсть бурого медведя, ниже — нижняя челюсть малого пещерного медведя
Благодаря очистке от контаминаций и обогащению библиотек для секвенирования ученым удалось собрать митохондриальные геномы и построить филогенетическое дерево, отражающее эволюционные взаимосвязи между разными представителями медвежьих. Дело в том, что в результате последнего ледникового максимума небольшая группа бурых медведей расселялась по всей Евразии. Исследователям из ИМКБ СО РАН удалось показать, что на территории Сибири жили представители из более ранних миграционных волн, следы которых остались в современных популяциях медведей Японских островов и Аляски.
Так, алтайские медведи из раскопа Колывань возрастом в 3 500 лет и из Денисовой пещеры возрастом в 5 000 лет входят в заключительную волну мигрантов, расселившихся в последние 10 000 лет, а медведь с реки Чумыш, которому 32 000 лет, относится к предпоследней миграционной волне, прошедшей 30-50 тысяч лет назад.
— Еще у нас был медведь возрастом около 32 000 лет с реки Чик, — рассказывает Анна Дружкова. — Он также принадлежит к группе бурых медведей, наиболее близких к современным белым и бурым, которые сейчас встречаются на островах Адмиралтейском и Баранова. Когда мы поняли, что данных по современным медведям в Сибири недостаточно, так как территория очень большая, коллеги поделились с нами современным образцом из Иркутска. Мы сделали по нему обогащение, и выявили, что он тоже относится к этой уникальной группе из предпоследней миграционной волны, — один из сорока современных медведей оказался с таким уникальным гаплотипом!
По ранее полученным расчетам общий предок с бурыми и пещерными медведями жил около трех миллионов лет назад.
На основании исследования ученых из ИМКБ СО РАН можно утверждать, что бурые медведи, которые существовали на территории Сибири, были очень разнообразны, и их следы реально найти по всему современному ареалу обирания.
Самыми первыми от общего предка отделились американские и тибетские медведи, а потом уже пещерные, белые и следом — все бурые. На многие преобразования повлияли климатические изменения и ледниковые периоды, поэтому ареалы обитания бурых и белых смешивались. Однако белые были отдельным видом порядка 700 000 лет назад по теоретическим расчетам на основании анализа ядерных генов современных медведей.
Сибирские ученые использовали гризли и гималайского медведя как аут-группу (наиболее близкородственные виды), но они находятся на далеко лежащей ветви. По митохондриальной ДНК также встречается родство бурых медведей с белыми, однако если смотреть на ядерную, становится ясно, что белые — однозначно более ранняя отделившаяся ветвь. Поэтому с пещерными медведями может быть то же самое, ведь митохондриальная ДНК дает информацию только по материнской линии.
Пока нельзя сказать, что малые пещерные медведи — отдельный вид среди пещерных, но точно можно утверждать, что они действительно отличаются от бурых.
Алёна Литвиненко
Фото 1 – Wikipedia.org
Фото 2 и 3 предоставлены Анной Дружковой
PDF-файл статьи
Источник:
http://www.sbras.info/articles/simply/drevnie-medvedi-prochitat-po-knige…
Источник:
http://www.sbras.info/system/files/26.pdf
Источник:
http://www.sib-science.info/ru/news/medvedi-prochitat-06072017
Источник:
http://www.nat-geo.ru/paleontology/1101763-kak-prochest-dnk-drevnego-med…
Источник:
https://sib.fm/news/2017/07/06/novosibirskie-genetiki-prochitali-genom-d…
Источник:
https://ndn.info/novosti/15659-novosibirske-uchenye-ustanovili-kakie-med.
..
Источник:
https://nation-news.ru/281169-genom-drevnego-medvedya-prochli-sibirskie-…
Источник:
http://www.nsktv.ru/news/obshchestvo/sibirskie_genetiki_smogli_rasshifro…
Источник:
http://nsknews.info/materials/genom-drevnego-medvedya-prochitali-uchyeny…
Источник:
https://news.mail.ru/society/30310472/
Источник:
https://rg.ru/2017/07/07/reg-sibfo/sibirskie-genetiki-dokazali-sushchest…
Источник:
https://scientificrussia.ru/articles/uchenye-iz-instituta-molekulyarnoj-…
Что-то большое произошло с планетой миллион лет назад
ТЕМЫ: Изменение климатаНаука о климатеКолумбийский университетЛедникОкеанографияПопулярно
9 ноября 2021 г.
Новое исследование предполагает, что миллион лет назад ледники стали более прочно прилипать к своим ложам, вызывая циклы более длительных ледниковых периодов.
Здесь лед сошел с ледника Брейдамеркурйокудль в Исландии на пути к Атлантическому океану. Предоставлено: Кевин Краджик/Институт Земли
Почему миллион лет назад ледниковые циклы усилились? Исследователи находят подсказки на дне Атлантического океана.
Около миллиона лет назад на планете произошло что-то важное. Произошел серьезный сдвиг в реакции климатической системы Земли на изменения нашей орбиты вокруг Солнца. Этот сдвиг называется среднеплейстоценовым переходом. До MPT циклы между ледниковым (более холодным) и межледниковым (более теплым) периодами происходили каждые 41 000 лет. После MPT ледниковые периоды стали более интенсивными — достаточно интенсивными, чтобы образовались ледяные щиты в Северном полушарии, которые просуществовали 100 000 лет. Это дало Земле регулярные циклы ледникового периода, которые сохранились до человеческого времени.
Ученые долго ломали голову над тем, что вызвало это. Вероятной причиной может быть явление, называемое циклами Миланковича — циклические изменения орбиты Земли и ее ориентации по отношению к Солнцу, влияющие на количество энергии, поглощаемой Землей.
Это, по мнению ученых, было основной естественной причиной чередования теплых и холодных периодов на протяжении миллионов лет. Однако исследования показали, что циклы Миланковича не претерпели каких-либо серьезных изменений миллион лет назад, так что, вероятно, здесь работало что-то другое.
Совпадая с MPT, большая система океанских течений, которая помогает перемещать тепло по земному шару, испытала серьезное ослабление. Эта система, которая отправляет тепло на север через Атлантический океан, называется атлантической меридиональной опрокидывающейся циркуляцией (AMOC). Было ли это замедление связано со сменой ледниковых периодов? Если да, то как и почему? Это были открытые вопросы. Новая статья, опубликованная 8 ноября 2021 года в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences , предлагает ответ.
Исследователи проанализировали керны глубоководных отложений, взятые в южной и северной Атлантике, где проходили древние глубокие воды и оставляли химические следы.
«Мы обнаружили, что Северная Атлантика прямо перед этим аварией действовала совершенно иначе, чем остальная часть бассейна», — сказал ведущий автор Мааян Йехудай, который выполнял работу в качестве доктора философии. студент Колумбийского университета
Колумбийский университет является частным исследовательским университетом Лиги плюща в Нью-Йорке, который был основан в 1754 году. Это делает его старейшим высшим учебным заведением в Нью-Йорке и пятым старейшим в Соединенных Штатах. Его часто называют просто Колумбия, но его официальное название — Колумбийский университет в городе Нью-Йорк.
» data-gt-translate-attributes='[{«attribute»:»data-cmtooltip», «format»:»html»}]’>Обсерватория Земли Ламонт-Доэрти Колумбийского университета.
До этого крушения океанической циркуляции, Ледяные щиты в Северном полушарии стали более эффективно прилипать к своим коренным породам. Это привело к тому, что ледники стали толще, чем раньше. Это, в свою очередь, привело к более сильному глобальному похолоданию, чем раньше, и нарушило атлантический тепловой конвейер.
Это привело как к более сильные ледниковые периоды и смена цикла ледниковых периодов, говорит Иегудай.
Исследование подтверждает давно обсуждаемую гипотезу о том, что постепенное удаление накопившегося скользкого континентального грунта во время предыдущих ледниковых периодов позволяло ледяным щитам крепче прилипать к более старой и твердой кристаллической породе под ними, становясь толще и стабильнее. Полученные данные показывают, что этот рост и стабилизация непосредственно перед ослаблением AMOC сформировали глобальный климат.
«Наше исследование отвечает на один из самых больших вопросов о самом большом изменении климата, которое мы имели с начала ледниковых периодов», — сказал Иегудай. «Это был один из самых существенных климатических переходов, и мы не до конца его понимаем. Наше открытие связывает происхождение этого изменения с Северным полушарием и ледяными щитами, которые там образовались, что привело к сдвигу в сторону климатических моделей, которые мы наблюдаем сегодня.
Это очень важный шаг к пониманию того, что его вызвало и откуда взялось. Он подчеркивает важность Североатлантического региона и циркуляции океана для настоящего и будущего изменения климата».
Ссылка: «Доказательства триггера 100000-летней ледниковой цикличности в Северном полушарии», авторы Мааян Иегудай, Джухи Ким, Леопольдо Д. Пена, Мария Жауме-Сегуи, Карла П. Кнудсон, Луиза Болге, Альберто Малинверно, Торстен Бикерт и Стивен Л. Гольдштейн, 8 ноября 2021 г., Proceedings of the National Academy of Sciences .
DOI: 10.1073/pnas.2020260118
Исследование также проводилось советником Йехудая, геохимиком Ламонта Стивеном Гольдштейном, вместе с аспирантом Ламонта Джухи Кимом. Среди других сотрудников были Карла Кнудсон, Луиза Болге и Альберто Малинверно из Ламонт-Доэрти; Лео Пенья и Мария Жауме-Сеги из Барселонского университета; и Торстен Бикерт из Бременского университета. Иегудай сейчас работает в Химическом институте Макса Планка.
временная шкала
временная шкала
Джон Баэз
28 августа 2012 г.
Примечание: все цифры здесь приблизительны! я пропустил
много захватывающих случаев в истории Вселенной,
но все равно достаточно интересно. Вы можете увидеть три вида
истории:
- обратный отсчет с этого момента
- отсчет до Большого Взрыва
- считая вперед в будущее
•
•
•
Счет в обратном порядке с текущего момента
60 лет назад — Изобретение компьютера.
130 лет назад — Изобретение телефона.
180 лет назад — Революция ископаемого топлива: уголь, поезда.
540 лет назад — Изобретение печатного станка.
5500 лет назад — Изобретение колеса, письменность.
7600 лет назад в Северной Африке начинает формироваться пустыня Сахара.
8800 лет назад — Первые города.
10 300 лет назад — конец самой последней
ледниковый период: г.
Висконсинское оледенение.
12 700 — 11 500 лет назад — Поздний дриас.
18 000 лет назад — Выращивание растений, выпас животных.
Homo sapiens прибывает в Америку.
21 000 лет назад — Последний ледниковый максимум: ледовые щиты доходят до Великих озер,
устье Рейна и покрывает
Британские острова.
32 000 лет назад — самые старые из известных наскальных рисунков.
35 000 лет назад — изобретение календаря, исчезновение
Гомо
неандертальцы . Homo sapiens прибывает в Европу.
50 000 лет назад —
Homo sapiens прибывает в Среднюю Азию.
100 000 лет назад —
Homo sapiens прибывает на Ближний Восток.
110 000 лет назад — начало самого последнего
ледниковый
период:
Висконсин
оледенение.
130 000 лет назад —
Начало
Эмиан
межледниковый.
200 000 лет назад — начало 2-го самого последнего
ледниковый
период:
Вольстонское оледенение.
250 000 лет назад — Первые Homo sapiens .
350 000 лет назад — Первый
Homo neanderthalensis .
380 000 лет назад — начало
Хокснийское межледниковье.
450 000 лет назад — начало 3-го по времени
ледниковый период: г.
Кансанское оледенение, во время которого ледяные щиты достигли своего максимального размера.
в
Плейстоцен, вплоть до Канзаса и Словакии.
620 000 лет назад — начало
Кромериан
межледниковый.
1,4 миллиона лет назад — люди впервые разожгли огонь.
1,9 млн лет назад — Первый Homo erectus .
2,5 миллиона лет назад — Первый Homo habilis . Начало периода
повторное оледенение
(грубо говоря, «ледниковые периоды»).
3 миллиона лет — Тенденция к похолоданию приводит к круглогодичному образованию льда на
Северный полюс.
3,9 миллиона лет назад — впервые известно
Австралопитек афарский .
5 миллионов лет назад —
Люди
отделились от других человекообразных обезьян (горилл
и шимпанзе).
21 миллион лет назад — обезьяны отделились от других обезьян.
24 миллиона лет назад — Тенденция к похолоданию вызывает образование лугов;
Антарктида покрывается льдом.
34 миллиона лет назад — Гондвана заканчивается
нарушение
вверх, когда Австралия и Южная Америка отделяются от Антарктиды.
50 миллионов лет назад — Индия
начинает сталкиваться с Азией, в конечном итоге образуя Гималаи.
67 миллионов лет назад — в Мексику врезался астероид, вызвавший
мел-третичный период
вымирание. Конец динозавров. 50% всех видов вымерло!
Усиление мировой тенденции похолодания.
114 миллионов лет назад — Первые современные млекопитающие. Мир начинается
чтобы охладить.
150 миллионов лет назад — Первые птицы.
200 миллионов лет назад —
Пангея
стали распадаться на отдельные континенты:
Гондвана
на юг и
Лавразия на севере,
разделены Тефией
Море.
205 миллионов лет назад —
Триасово-юрское вымирание.
Конец крупных земноводных и многих рептилий.
235 миллионов лет назад — Первые динозавры, цветы.
250 миллионов лет назад — Пермо-триасовое вымирание.
90% всех видов вымерло! Формирование суперконтинента
Пангея, с.
Окружающий океан Панталасса.
313 миллионов лет назад — Первые рептилии.
365 миллионов лет назад —
Поздно
Девонское вымирание. 70% морских видов вымерло! Первые амфибии, деревья.
395 миллионов лет назад — Первые насекомые на суше.
415 миллионов лет назад —
Старый
Континент из красного песчаника, также известный как Лауруссия, образован
столкновение Балтики и Лаврентии в начале девона.
440 миллионов лет назад — Ордовикско-силурийское вымирание.
Большинство морских видов вымерло.
670 миллионов лет назад — Первые животные.
630-850 миллионов лет назад — Криогенный период, также известный как
Snowball Earth — худший ледниковый период в истории Земли.
800 миллионов лет назад — суперконтинент
Родиния
начинает распадаться.
1 миллиард лет назад — Формирование суперконтинента
Родиния
1,3 миллиарда лет назад — Первые растения.
1,6 миллиарда лет назад — Первые сине-зеленые водоросли.
2,4 миллиарда лет назад —
Великое событие окисления: атмосфера Земли
получает кислород.
3 миллиарда лет назад — образование первого известного континента,
Ур.
3,8–4 миллиарда лет назад — Поздняя тяжелая бомбардировка: период
во время которого Земля, Луна, Венера и Марс подверглись многим
столкновения с астероидом после относительно спокойного периода в несколько миллионов
годы.
4 миллиарда лет назад — Первая жизнь на Земле.
4,45 миллиарда лет назад — завершено формирование Земли; буря
столкновения с астероидом.
4,5 миллиарда лет назад — Формирование Луны: по Гиганту
Гипотеза удара, это произошло, когда Тейя столкнулась с
протоземля.
4,55 миллиарда лет назад — Формирование Солнечной системы.
13,3 миллиарда лет назад — Реионизация: первые звезды нагревают и ионизируют газообразный водород.
13,3 — 13,7 млрд лет назад — Средневековье, после образования
водорода и до появления первых звезд.
13,7 миллиарда лет назад — Большой взрыв: начало Вселенной
как мы это знаем!
•
•
•
•
•
•
Обратный отсчет до Большого взрыва
Далее я даю температуру космического пространства
по Кельвину в разное время. Кельвин означает
«градусы Цельсия выше абсолютного нуля».
температура плавления воды 273 Кельвина; точка кипения
373 Кельвина.
13,7 миллиардов лет после Большого Взрыва — Сейчас.
Температура: 2,726 Кельвина
550 миллионов лет после Большого Взрыва — Реионизация:
первые звезды нагревают и ионизируют газообразный водород.
Температура: примерно 30 Кельвинов.
380 тысяч лет после Большого Взрыва — Рекомбинация:
газообразный водород остывает, образуя молекулы.
Температура: 3000 Кельвинов.
10 тысяч лет после Большого Взрыва —
Конец эпохи господства радиации.
Температура: 12 000 Кельвинов.
1000 секунд после Большого Взрыва — Распад одиночных нейтронов.
Температура: примерно 500 миллионов Кельвинов.
180 секунд после Большого Взрыва — Начало
нуклеосинтез: образование
гелия и других элементов из водорода
Температура: примерно 1 миллиард кельвинов.
10 секунд после Большого Взрыва — Аннигиляция электрон-позитронных пар.
Температура: примерно 5 миллиардов Кельвинов.
1 секунда после Большого Взрыва — Развязка нейтрино.
Температура: примерно 10 миллиардов Кельвинов.
100 микросекунд после Большого Взрыва — Аннигиляция пионов.
Температура: примерно 1 триллион Кельвина.
50 микросекунд после Большого Взрыва —
«Фазовый переход КХД»: кварки получают
связаны в нейтроны и протоны.
Температура: 1,7-2,1 триллиона Кельвина
10 пикосекунд после Большого Взрыва —
«Электрослабый фазовый переход»:
электромагнитное и слабое взаимодействие становятся разными.
Температура: 1-2 квадриллиона Кельвина.
Примечание: пикосекунда — это триллионная доля секунды. Перед этим
температуры были настолько высоки, что наши знания физики
не может точно сказать, что произошло, хотя эксперты
некоторые хорошие предположения.
•
•
•
Подсчет вперед в будущее
Через 50 тысяч лет — возможный конец
Антропоцен
Эпоха, период теплых климатов
в результате быстрого сжигания ископаемого топлива.
через 50 миллионов лет —
Африка сталкивается с Европой,
ликвидации Средиземного моря.
150 миллионов лет спустя —
Атлантический океан начинается
закрывать.
через 250 миллионов лет —
Северная и Южная Америка
столкнуться с Африкой, образовав новый суперконтинент.
Через 750 миллионов лет появится карликовая сфероидальная галактика Стрельца.
свой следующий проход через Млечный Путь и, возможно, распадается.
Через 1,1 миллиарда лет — Солнце
становится на 10% ярче, чем сегодня. Безудержный парниковый эффект может испариться
земные океаны. Если это так, то вода в верхних слоях атмосферы
фотодиссоциирует, и водород уплывет в космос.
Через 2 миллиарда лет — Галактика Андромеды приближается к нашей галактике, Млечному Пути:
Через 3,5 миллиарда лет Солнце станет на 40% ярче, чем сегодня.
Условия на Земле напоминают сегодняшние на Венере.
Через 3,75 миллиарда лет галактика Андромеды приближается к Млечному Пути:
Через 3,85 миллиарда лет Галактика Андромеды впервые пройдет мимо Млечного Пути, что приведет к вспышке звездообразования:
Через 3,9 миллиарда лет звездообразование достигает своего пика, когда Галактика Андромеды впервые проходит мимо Млечного Пути:
Через 4 миллиарда лет — Андромеда
Галактика растягивается приливами, а Млечный Путь искажается после
их первое близкое столкновение:
Через 5,1 миллиарда лет — ядра Андромеды
Галактика и Млечный Путь будут видны как яркие лепестки на небе
во время их второго прохождения.
Звездообразования будет меньше, потому что
большая часть межзвездного газа и пыли была израсходована в предыдущем взрыве
звездообразования.
Через 5,4 миллиарда лет в ядре Солнца закончится водород,
и входит в свою первую фазу красного гиганта, становясь в 1,6 раза больше и
в 2,2 раза ярче, чем сегодня.
Через 6,5 миллиардов лет Солнце станет полноценным красным гигантом,
В 170 раз больше и в 2400 раз ярче, чем сегодня.
Через 6,7 миллиарда лет Солнце начнет синтезировать гелий и
сжимается до 10 раз больше и в 40 раз ярче, чем сегодня.
Через 6,8 миллиарда лет — на Солнце заканчивается гелий, а также
маленький, чтобы начать синтез углерода и кислорода, входит во вторую красную фазу.
Он в 180 раз больше и в 3000 раз ярче, чем сегодня.
Через 6,9 миллиарда лет Солнце начнет пульсировать каждую
100 000 лет, с каждым импульсом выбрасывая все больше и больше массы, и
наконец сбросив с себя все, кроме горячего внутреннего ядра, став
белый Гном.
Через 7 миллиардов лет — ядра Андромеды
Галактика и Млечный Путь сливаются, образуя большую эллиптическую галактику.
стареющее население звезд больше не концентрируется вдоль плоскости, а
вместо этого распространяется в виде эллипсоида. Звездообразование уменьшается.
Через 150 миллиардов лет начнется Эра Изоляции: если
ускорение расширения Вселенной продолжается, как и ожидалось,
Местная группа галактик, в которую входит и наша, становится полностью изолированной,
с сигналами или космическими кораблями, неспособными достичь каких-либо других галактик.
Через 10 триллионов лет — Самые маленькие и самые долгоживущие звезды
способны сегодня поддерживать термоядерный синтез, красные карлики с массой около
0,08 раза больше, чем у Солнца, закончился водород.
Через 100 триллионов лет — все нормальные процессы звездообразования
прекратить. Вселенная оседает с населением звезд
состоящий примерно из 55% белых карликов, 45% коричневых карликов и небольшой
число нейтронных звезд и черных дыр.
Звездообразование продолжается в
очень низкая скорость из-за столкновений между коричневыми и/или белыми карликами.
10 17 лет спустя — Все существующие в настоящее время
белые карлики остывают до черных карликов с температурой не более 5 Кельвинов.
10 19 лет спустя — Все галактики «кипятят»
off», постепенно уступая свои мертвые звезды межгалактическому пространству.
1,9 × 10 19 лет через настоящее время — Половина всего висмута распадается.
Все изотопы висмута нестабильны и самые распространенные, самые долгоживущие.
один, висмут-209 имеет период полураспада 1,9 × 10 19 года.
3 × 10 22 лет спустя — Все
двойные коричневые звезды закручиваются по спирали и сталкиваются из-за гравитационного излучения.
1,8 × 10 через 22 лет — Половина ксенона-124 распадается.
Это период полураспада этого изотопа ксенона-124.
10 23 лет спустя — Все галактические скопления выкипают.
Температура: 10 -13 Кельвин.
С этого момента Вселенная экспоненциально расширяется и остывает до
температура 10 -30 Кельвин. Самый долгоживущий стабильный изотоп
известный, теллур-128, имеет период полураспада 2,2 × 10 24 лет.
Все черные дыры в конце концов испаряются, а все другие формы материи
со временем распадаются на отдельные элементарные частицы.
Примечание: будущее здесь звучит довольно скучно, но это потому, что я
пришлось опустить все захватывающие, но непредсказуемые повороты из-за будущего
открытия различных форм разумной жизни. мы не можем на самом деле
расскажи что будет! То, что вы делаете, может иметь эффект — так что будьте хорошими.
•
•
•
Ссылки для дальнейшего изучения
Вот лучшая графическая история истории, которую я знаю — действительно
забавная книга, наполненная картинками, диаграммами и интересными фактами:
- Найджел Колдер, Шкала времени: Атлас 4-го измерения ,
Викинг Пресс, Нью-Йорк, 1983.
Из-за этого в детстве я интересовался графиками времени.
любовно иллюстрированная книга по палеонтологии:
- Вирджиния Ли Бертон, Life Story , Хоутон
Миффлин, Нью-Йорк,
1999.
Это здорово для детей, но я все еще люблю его.
Посмотрите образцы страниц!
Также попробуйте эти:
- Хронология естественной истории, Википедия.
- Хронология предыстории человека, Википедия.
- Хронология истории человечества, Википедия.
- Будущее Земли, Солнечной системы и Вселенной, Википедия.
- Фил Фраундорф,
Мультимасштаб
раз. - Фред С. Адамс и Грегори Лафлин, Умирающая вселенная: долгий
судьба и эволюция астрофизических объектов,
Ред. Мод. физ. 69 (1997), 337-372. - Фред С. Адамс и Грегори Лафлин, 90 017, пять веков
Вселенная , Издательство Free Press, 1999. - Л. М. Краусс и Г. Д. Старкман, Жизнь, вселенная и ничего: жизнь и смерть в постоянно расширяющейся вселенной, Astrophys. Дж.
531 , (2000) 22-30.
Дж. Также попробуйте мои веб-страницы на
массовые вымирания и
изменение климата.
Подробнее об очень ранней истории
Вселенная, нажмите здесь.
Чтобы узнать больше об истории Земли, нажмите
здесь.
Чтобы узнать больше о конце вселенной, нажмите здесь.
Более ранняя версия этой временной шкалы также доступна в
PDF формат.
Квантовая флуктуация. Инфляция. Расширение. Нарушение электрослабой симметрии.
Фазовый переход КХД. Аннигиляция частица-античастица. Дейтерий и
производство гелия. Рост возмущений плотности. Рекомбинация.
Излучение черного тела. Локальное сокращение. Формирование кластера.
Вириализация. Формирование галактики. Турбулентная фрагментация. Сжатие.
Сжатие. Звездообразование населения II. Дейтериевое зажигание. Водород
слияние. Реионизация. Истощение водорода. Сокращение ядра. Конверт
расширение. Слияние гелия. Слияние углерода, кислорода и кремния. Утюг
производство. Имплозия.
Взрыв сверхновой. Выброс металла.
Звездообразование населения I. Конденсация. Планетозимальная аккреция.
Планетарная дифференциация. Затвердевание корочки. Выброс летучих газов.
Конденсация воды. Диссоциация воды. Производство озона. ультрафиолет
поглощение. Формирование гиперцикла. Мутация. Естественный отбор. Эволюция.
Симбиоз. Фотосинтез. Дыхание. Дифференцировка клеток. сексуальный
воспроизведение. Окаменение. Разведка земли. Вымирание динозавров.
Экспансия млекопитающих. Проявление хомо сапиенс. Символическое восприятие.
Инструментальное производство. Язык. Культурная эволюция. Миграция. Искусство. Религия.
Одомашнивание животных. Излишнее производство. Цивилизация. Налогообложение.
Национальное строительство. Война. Исследование. Пишу. Создание империи и
разрушение. Колонизация. Наука. Революция. Индустриализация.
Массовое производство. Урбанизация. Массовая коммуникация. Мировая война.
Депрессия. Геноцид. Деление. Слияние. Исследование космоса. масса
вымирание. Компьютеризация. Глобализация.