Виникнення Землі

Земна кора, або літосфера. Хоча є підстави вважати, що вік Землі становить близько 4,5 мільярдів років, в питанні про те, як утворилася наша планета і вся Сонячна система, частиною якої є Земля, ще немає ясності. Все, що ми маємо, – це теорія, яка постійно змінюється в міру зіставлення з знову одержуваними нами відомостями про Сонячну систему.
Основні положення цієї теорії зводяться до того, що вся Сонячна система – Земля, інші планети і Сонце – утворилася одночасно і як єдине ціле. Такий процес утворення системи не є щось унікальне або хоча б незвичайне, а є цілком пересічним. Подібні процеси відбуваються у Всесвіті і в даний час. Вихідним матеріалом для утворення Сонячної системи стала туманність – величезна обертається дископодібне хмара, що складається їх холодного газу і «пилу». З цієї холодної і розпорошеною маси в міру її ущільнення і виділялися групи окремих згущень, з яких врешті-решт утворилися Сонце і планети. Одне з цих згущень, яке пізніше стало Землею, має нині діаметр 13 400 кілометрів, спочатку мало діаметр в кілька мільйонів кілометрів, настільки далеко один від одного знаходилися складові його частки. Але ці частинки поступово наближалися один до одного під дією сил тяжіння і втрачали енергію в результаті незліченних зіткнень. Більші частинки «падали», подібно до градини, в напрямку центру згущення, і при цьому гравітаційне стиснення виділялося така велика кількість тепла, що в результаті відбувалося різке ущільнення маси з утворенням твердого тіла.
Тверде тіло Землі спочатку було дуже гарячим (Тобто, можливо, було розігріте разом з формуванням Землі теплом радіоактивного розпаду і гравітацією. – Прим. Ред.). Передбачається, що частинки заліза, що входили до складу цієї юної, гарячої, ущільнюється Землі, плавилися і утворювали важкі краплі, які опускалися до центру Землі. Там відбувалося накопичення заліза та інших мінералів, в результаті чого було створено нині існуюче ядро ​​Землі.
Більш легкі частинки, «падали» не глибоко, утворили товстий шар, який оточив більш важке ядро. Цей шар був більшою мірою кам’яним, ніж металевим, і складався з силікатних мінералів. Так утворилося те, що ми називаємо мантією; про неї вже говорилося в першому розділі.
Товстий шар силікатів, погано проводить тепло, перешкоджав, як і в даний час, відтоку тепла від нагрітої внутрішньої частини Землі. Але, хоча температура мантії стала високою, плавлення в її глибоких частинах не відбувалося, так як вага верхніх товщ створював занадто високий тиск. Але у верхній (або зовнішньої) частини мантії, де шар перекривають порід був значно тонше і тиск менше, породи частково плавилися. Правда, плавилися тільки мінерали з найнижчою точкою плавлення, іншими словами, плавлення було виборчим. Воно і створювало магму. Оскільки магма утворилася лише з деяких мінералів навколишнього породи, то за складом вона відрізнялася від цієї вихідної породи. Склад її наближався до базальтовому шару, і вага була трохи менше, ніж у навколишнього нерозплавлений породи.
Більш легкі маси новоствореної базальтової магми мали тенденцію до підняття. Вогнищ таких мас було дуже багато, і підняття їх відбувалося повільно. Поступово вони затвердевали на поверхні Землі, де температури були нижчими. У міру затвердіння поступово утворювалася кора, що складається з базальтів і покриває всю Землю.
Таким чином, базальтова кора є продуктом виборчого плавлення, і її склад дещо відрізняється від складу мантії. Це виборче плавлення деяких компонентів первинних гірських порід, ймовірно, являло собою перший процес довгому ланцюгу процесів поступової диференціації первинної магми і формування гірських порід, що складають земну кору.
Другим процесом було хімічне вивітрювання, третім – освіту гранітних порід, які легше базальту. Очевидно, всі ці три процеси йдуть до цих пір.
Атмосфера і гідросфера. До сих пір ми викладали теорію утворення зовнішньої частини літосфери. А як утворилися атмосфера і гідросфера? Хоча на перший погляд це здається дивним, обидві ці рухливі оболонки утворилися в основному, тим же способом, що і тверда кора: шляхом підняття магми до поверхні (або на поверхню) Землі. Це виявилося можливим тому, що будь-яка магма містить гази. Вище ми сказали, що магма утворилася місцями в результаті плавлення глибинної породи під дією тепла, що надходив з нагрітих внутрішніх частин. У процесі плавлення деякі мінерали легко розкладалися хімічні елементи. Цей процес відрізнявся від сортування кристалів мінералів за вагою. Розпад речовини відбувався під дією температури, тиску і хімічно активної середовища в магмі. Серед інших речовин, що вивільняються таким чином, були водень (H2), азот (N2), окис вуглецю (CO), двоокис вуглецю (CO2) і вода (H2О). Піднімається магма виносила ці речовини на поверхню, і там вони з неї виділялися. Таким чином почалося створення атмосфери Землі, атмосфери, яка на цих ранніх етапах була цілком вулканічної. Вона складалася з метану, водяної пари, аміаку, водню, азоту, і, можливо, деякої кількості окису і двоокису вуглецю. Ті ж елементи і речовини містяться в газах, що виділяються сучасними вулканами. Найбільш істотною відмінністю стародавньої атмосфери від сучасної було те, що весь кисень в ній був пов’язаний в різних хімічних сполуках. Вільного кисню не було. Це дуже важливо, тому що бідна киснем атмосфера дуже впливає на освіту живого речовини, як ми побачимо в сьомому розділі.
Що стосується гідросфери, то не важко зрозуміти, що вона утворилася з атмосфери, яка мала велику кількість водяної пари, що надходив з вулканів. Водяна пара конденсировался і люди побачили у вигляді дощу. При стоці дощової води формувалися потоки, які закінчувалися в озерах, які займали зниження земної поверхні. Озера росли і зливалися, утворюючи океан. В ході цього процесу почався круговорот води.
При зіткненні атмосфери, яка мала вуглекислий газ і воду, з молодими базальтовими породами, що виходять на поверхню, мало розпочатися їх вивітрювання. Знову утворюються потоки несли продукти вивітрювання, частинки порід і розчинені речовини в нові озера. Речовиною, розчиненим у воді ростуть і затопляє поверхню суші озер, була сіль (насправді суміш багатьох солей), яка була присутня в воді зародження океану. Так було покладено початок засолення морської води, яке ми спостерігаємо зараз.
Хоча така послідовність подій представляється правдоподібною, бо вона добре узгоджується з нашими знаннями про Землю, все ж це тільки теорія, і далеко не доведена. Крім того, дуже мало відомо, скільки часу все це тривало – скільки часу знадобилося для того, щоб атмосфера і океан придбали свій сучасний склад і розміри. Є підстави вважати, що протягом принаймні останніх півмільярда або мільярда років істотних змін у складі цих рухливих оболонок не відбулося.
Таким чином, представляється можливим, що складові частини земної кори були створені в ході вулканічної діяльності, що проявлялася одночасно з вивітрюванням порід, опусканням і повторним розплавленням порід на великій глибині – інакше кажучи, що протікала одночасно з кругообігом речовини. Ймовірно також, що складові частини атмосфери та гідросфери «випарувалися» потроху з гарячих глибин Землі. Вони піднялися вгору у вигляді газів, розчинених в піднімається магмі, і виділилися при виверженнях вулканів. Таке перенесення вгору відбувався починаючи з самих ранніх етапів історії Землі, і до сих пір на поверхню Землі надходить «нова» вода. До теперішнього часу велика частина води, що виділяється вулканами, – це «стара» вода, яка багаторазово перебувала у вирі і була нагріта вулканічним теплом, будучи в товщі Землі. Але якщо тільки піввідсотка води, що виділяється вулканами, являє собою «нову» воду, то, згідно з розрахунками, при такій швидкості надходження води на поверхню вся гідросфера, включаючи океан і все інше, могла б бути створена за чотири мільярди років.
Ця теорія походження земної кори, водяної оболонки і газової оболонки Землі дуже добре узгоджується з принципом актуалізму, якому підпорядковані всі геологічні процеси. Звідси випливає висновок про те, що навіть в найбільш віддалені часи діяли ті ж процеси, що і зараз, і характер їх прояву був багато в чому схожий з сучасним.
Місяць. Характер і історія Місяця мають зв’язок з нашою теорією походження Землі. Дані про Місяць, отримані завдяки програмі «Аполлон», розпочатої в 1969 р, до сих пір не виявили нічого не порівнянного з уявленнями про історію Землі, створеної за геологічними даними. Цілком ймовірно, Місяць, дуже малий член Сонячної системи, була утворена таким же шляхом, як і Земля, і незалежно від Землі. Звісно ж, що принаймні її зовнішня частина піддавалася колись розплавлення. Знайдені там породи здебільшого Темна магматичні породи, частково базальти, частково породи, подібні габро. Це свідчить про підняття легких компонентів до поверхні в процесі застигання, в той час як більш важкі компоненти опускалися вниз. Ми думаємо, що принаймні частково це відбувалося і при утворенні земної кори.
Але на цьому схожість із Землею закінчується. Місяць покритий шаром (товщиною 1,5-3 метра) речовини, зазвичай званого «місячним пилом». Ми кличемо його місячним реголітом. Він складається з продуктів механічного руйнування нижчих корінних порід. Деякі з них представляють собою великі або малі уламки, але більша частина пилоподібна. Таке механічне пошкодження викликано не фізичним вивітрюванням, як на Землі, – це результат бомбардування малими і великими метеоритами місячної поверхні. Деякі з них досягали величезної величини. Удари метеоритів викликали також і освіту місячних кратерів. Звичайно, метеорити потрапляють і в атмосферу Землі, щонайменше 20 мільйонів щодня. Але здебільшого вони дуже малі і «згорають» – розпадаються – в результаті тертя при проходженні через атмосферу. Час від часу великі метеорити потрапляють і на поверхню Землі, і коли це трапляється, в місці падіння утворюється кратер.
Місячний пил – реголіт Місяця – не може виявити ніяких слідів хімічного вивітрювання, звичайних для пухкого чохла земних порід. Причиною цього є відсутність на Місяці атмосфери та гідросфери. Відсутність це неважко пояснити. Земля має досить велику масу, щоб сила її тяжіння утримувала гази, що становлять її атмосферу. Але маса Місяця складає лише 0,012 маси Землі і недостатня для утримання будь-яких газів. Тому на поверхні Місяця не відбувається хімічне вивітрювання.

Посилання на основну публікацію