Реферат: Возникновение Земли
РЕФЕРАТ
на тему:
“Теория происхождения Земли”.
1.Содержание:
2.Введение
3.Образование мантии и ядра Земли
4. Дифференциация мантии и образование коры,гидросферы и атмосферы
5.Вывод
6.Список использованной литературы
2.Введение.
В настоящее время в науке создалось такое положение,что разработка космогонической теории и реставрация ранней истории Солнечнойсистемы могут осуществляться преимущественно индуктивным путем, основанным насравнении и обобщении полученных совершенно недавно эмпирических данных поматериалу метеоритов, планет и Луны. Поскольку о строении атомов и поведенииих соединений при различных термодинамических условиях нам стало известно оченьмногое, а о составе космических тел были получены совершенно достоверные иточные данные, то решение проблемы происхождения нашей планеты поставлено напрочную химическую основу, которой были лишены прежние космогоническиепостроения. Следует в ближайшее время ожидать, что решение проблем космогонииСолнечной системы вообще и проблемы происхождения нашей Земли в частностидостигнет больших успехов на атомно-молекулярном уровне, подобно тому, как наэтом же уровне генетические проблемы современной биологии блестяще решаются нанаших глазах.
Изотопные соотношения элементов в метеоритном и земномвеществе, данные о химическом составе и структуре метеоритов представляютсянам все более отчетливо как исторические документы, по которым может бытьпрочитана ранняя история Солнечной системы и восстановлены условия рождениянашей планеты — Земли. В свете современных данных космохимии и геохимии,астрофизики и геофизики уже сейчас можно заключить, что вещество Земли впрошлом, относительно незадолго до образования планет, находилось в состоянииплазмы и путь становления нашей планеты был связан с эволюцией вещества отплазменного состояния до состояния образования химических соединений,металлических фаз и других форм существования твердых жидких и газообразных тел(при относительно невысоких температурах). При современном состоянии наукифизико-химический подход к решению проблем космогонии Солнечной системыявляется совершенно неизбежным. Поэтому давно известные механическиеособенности Солнечной системы, которым классические космогонические гипотезыуделяли главное внимание, должны быть истолкованы в тесной связи с физико-химическимипроцессами в ранней истории Солнечной системы. Последние достижения в областихимического изучения отдельных тел этой системы позволяют нам совершеннопо-новому подходить к реставрации истории вещества Земли и на этой основевосстановить рамки тех условий, в которых происходило рождение нашей планеты –становление её химического состава и формирование оболочечной структуры.
3.Образование мантии и ядра Земли.
Образование Земли связано с аккумуляцией вещества,представленного преимущественно высокотемпературными конденсатами солнечногогаза. Однако относительно способа аккумуляции существуют различные мнения. Впроцессе формирования Земли можно допустить три варианта аккумуляции.
1. Гомогеннаяаккумуляция, нашедшая наиболее полную разработку в гипотезе О. Ю. Шмидта и егосторонников. Она привела к образованию квазиоднородной первичной Земли. Модельпервоначально гомогенной по составу и строению Земли пользовалась наиболеешироким признанием. Согласно этой модели, современное зональное строение Земливозникло лишь в ходе эволюции, что выразилось в разогревании, частичном плавлениии дифференциации земного вещества под воздействием радиоактивных источниковтепла.
2. Гетерогеннаяаккумуляция, определившая с самого начала главные черты строения земного шара —наличие в первичной Земле металлического ядра и мантии. При аккумуляции металлическихчастиц сначала возникло ядро, затем на него осели более поздние конденсаты ввиде силикатов, образовав мощную мантию первичной планеты.
Идею о том, что Земля начала аккумулироватьсяпервоначально из металлических частиц, высказали В. Латимер, Э. В. Соботович,П. Гаррис и Д. Тозер, а позднее Э. Орован. В дальнейшем она была поддержана К.Таркяном и С. Кларком, Дж. Джекобсом, А. П. Виноградовым. По К. Таркяну и С.Кларку, первичная Земля аккумулировалась в той последовательности, в которой происходилаконденсация веществ из первичной солнечной туманности. Крайний вариантгетерогенной аккумуляции Земли был недавно предложен Д. Л. Андерсоном и Т.Ханксом, которые полагают, что внутреннее ядро Земли приобрело свой состав засчет самых ранних дометаллических конденсатов, внешнее ядро возникло изметаллической фракции и серы, а мантия—за счет аккумуляции силикатной фракции.На заключительных стадиях аккумуляции произошло осаждение материала типауглистых хондритов (С1), включая гидратированные силикаты, летучие иорганические соединения.
3. Частичногетерогенная аккумуляция без резких перерывов в составе материалов, строящихземной шар. В этом случае наиболее резкая разница в составе имела место лишьмежду центральными частями Земли и поверхностными слоями первичной мантии. Притаком способе аккумуляции первоначально не было pезких границ между ядром имантией, подобно современному состоянию. Границы эти установились позже в ходедальнейшей химической дифференциации, связанной с нагревом. Ядро Земли возниклов результате комбинации процессов гетерогенной аккреции и последующейхимической дифференциации. Выплавление железо-сернистых масс и удаление их изразных горизонтов первичной Земли путем стекания в центральные области былопроцессом, протекавшим асимметрично и в дальнейшем определившим асимметрическийхарактер коры и верхней мантии.
В настоящее время нам довольно обоснованнойпредставляется идея о том, что происхождение земного ядра связано с происхождением(способом формирования) самой Земли и Солнечной системы. Химическая эволюцияпротопланетной туманности, рассмотренная нами выше, при остывании газасолнечного состава определила то обстоятельство, что в районе аккумуляции веществаЗемли возникли химические соединения, которые определили химический составнашей планеты в целом. Начало формирования Земли по всей вероятности, былосвязано с первичной аккумуляцией именно металлических частиц. В пользу этогомы можем привести следующую аргументацию.
В процессе аккумуляции планет железоникелевые частицыимели явное преимущество в отношении объединения перед частицами другогосостава. Если аккумуляция первоначально происходила при высоких температурах,то капли железа при соприкосновении друг с другом легко сливались в телакомпактной массы, образуя зародыши планет. Если агломерация имела место принизких температурах, то металлические частицы ввиду своей пластичности ихорошей теплопроводности объединялись при столкновении. В этом случаепроисходило поглощение кинетической энергии. Таким образом могли происходитьпроцессы как “горячей сварки”, так и “холодной сварки” в зависимости от температурычастиц. Заметим, что в некоторых железных метеоритах обнаружены признакиобъединения металла в результате соударений.
Наконец при температурах ниже точки Кюри (1043 К для Fe, 598К для FeS) частицы железа и троилита могли легко намагничиватьсяв сильном магнитном поле первичного Солнца ив дальнейшем объединялись силамимагнитного притяжения. Поскольку силы магнитного притяжения для мелких металлическихчастиц на много порядков превосходят гравитационные силы, зависящие от масс,аккумуляция частиц никелистого железа из охлаждающейся солнечной туманностимогла начаться при температурах ниже 1000 К в виде крупных сгущений и во многораз была более эффективной, чем аккумуляция силикатных частиц при прочих равныхусловиях. По Ф. Хойлу и Н. Викрамасингу, когда происходило непрерывное сжатиеСолнца, напряженность магнитного поля могла достигать высоких значений, на двапорядка превышающих современную. В этих условиях аккумуляция ферромагнитныхматериалов типа железоникелевых частиц и троилита должна протекать наиболееэффективно, образуя зародыши планет земного типа. Поскольку точка Кюри дляжелеза и железоникелевых сплавов находится вблизи 1000 К, магнитные силы какфактор аккумуляции могут вступить во взаимодействие задолго до началаокисления железа. П. Гаррис и Д. Тозер вычислили поперечное сечение захватавзаимно намагниченных частиц, которое оказалось в 2-104 раз выше ихреального поперечного сечения. В то же время они показали, что магнитное взаимодействиезависит от размеров частиц. Оно весьма незначительное для частиц с диаметромменее 10--5 см, но при размерах частиц 10-4 см агрегациянаступает довольно быстро. При высоких температурах (свыше 1273 К) вгазопылевом облаке все частицы могли сосуществовать независимо до падениятемпературы ниже точки Кюри. Но при падении температуры ниже точки Кюри магнитноевзаимодействие железоникелевых частиц становилось решающим факторомаккумуляции в процессе рождения планет.
Из сказанного совершенно естественно вытекает вывод,что при самых разнообразных условиях в первичной туманности железоникелевыесплавы должны аккумулироваться первыми. При достижении достаточно крупных массзародыши планет в дальнейшем могли захватывать более поздние конденсатысолнечного газа путем непосредственного гравитационного захвата.
Совершенно очевидно, что описанные выше процессывполне относят к нашей планете, для которой гетерогенная аккумуляцияпредставляется совершенно неизбежной. Эта аккумуляция определила первоначальнуюхимическую неоднородность Земли, ее термодинамическую неустойчивость, которая вдальнейшем предопределила ход развития Земли—дифференциацию ее материала, чтопривело к четкому обособлению границы между мантией и ядром, между внутренними внешним ядром...
В свете изложенного выясняется общая картина рожденияЗемли. Рост Земли начался с объединения металлических частиц при температурахниже точки Кюри. Однако нагрев первоначального металлического тела вследствиеударов частиц при аккумуляции привела повышению температур и, возможно,устранил взаимодействие магнитных сил, которое было основным. Достигнув значительноймассы, первичное металлическое ядро—зародыш продолжало гравитационный захватболее поздних конденсатов из окружающей среды. На этом этапе аккумуляция сталаболее гомогенной, и первичная мантия накапливалась как мощная оболочка в видесмеси металлических, силикатных частиц и троилита. При этом весьма вероятно,что в нижних горизонтах первичной мантии содержание металлических частиц былоповышенным, а в верхних горизонтах они отсутствовали. Таким образом, первоначальнаямантия по радиусу представляла собой неоднородную смесь металлического исиликатного материала. На поздних стадиях аккумуляции оседали гидратированныесиликаты и органические вещества. На завершающих этапах аккумуляции Земляпутем прямого гравитационного захвата приобрела также часть (вероятно,небольшую) газов, в том числе Н2О, СО2, СО, NНз, Hg, из первичной туманности в силу собственногопритяжения.
Исходя из длительности процессов аккумуляции вСолнечной системе порядка п-108 лет, что вытекает из l29I--129Xeи 244Pu--132-136Xe датирования метеоритныхобразцов, мы можем предположить, что в большей части объема планеты температурыне превышали точки плавления ее материала. Однако в связи с адиабатическим сжатием,радиоактивным нагревом от ныне сохранившихся и быстро вымерших радиоактивныхизотопов (244Pu, 247Cm и 129I) иостаточной тепловой энергии от процесса аккумуляции в ранние эпохисуществования Земли происходило повышение температур и материал планетыместами начал плавиться. Максимальная температура была приурочена к центру споследующим ее понижением к периферии. Плавление в результате радиоактивногонагрева и других факторов началось на определенных глубинах, где температурапревысила точку плавления наиболее легкоплавких компонентов при данныхусловиях давления. Если состав первичной мантии представлял собой смесьсиликатной, металлической и сульфидной фаз, то температура плавления эвтектикиFe—FeS была самой минимальной (1260 К) и в то же время она в меньшей степени зависела отувеличения давления. Первым и принципиально нового веществ могло происходить вбольшей части объема первичной мантии. Совершенно очевидно, что жидкаярасплавленная фаза металла с примесью серы возникала в глубоких недрах планетылегче, чем жидкие расплавленные силикатные массы.
Дифференциация гомогенной модели Земли с плавлением ипогружением жидкого железа, сформировавшего ядро Земли, должна была существенноподнять температуру планеты. При полном погружении железа температура должнабыла повыситься на 2270 К, при этом в масштабе всей Земли выделилась быэнергия, равная 15*1030 Дж, по расчетам Г. Юри—4,78*1030Дж, а Е. Люстиха—16,7*1030 Дж. Это громадное количество тепла должнобыло расплавить всю нашу планету или же ее большую часть. Однако никакихпризнаков такого события мы не находим. По гетерогенной модели аккумуляцииЗемли этого не происходило. Стекание железосернистых масс, охватившее лишьнижние горизонты мантии, привело к сравнительно небольшому выделению общеготепла. В отношении оценки времени не будет большой ошибкой допустить, чтообразование современного ядра Земли (внешнего железосернистого) произошло в интервале4,6-4 млрд. лет назад.
Таким образом, по предложенной модели основная массаядра образовалась в период формирования Земли за счет аккумуляцииметаллических частиц, а последующее выплавление железосернистых масс в нижнихчастях первичной мантии завершило формирование всего ядра Земли в целом.
4.Дифференциация мантиии образование коры, гидросферы и атмосферы.
В свете современных геохимических и космохимическихданных дифференциация первичной мантии имела двухстороннюю направленность. Содной стороны, происходило выплавление наиболее легкоплавких, но тяжелыхкомпонентов—железосернистых масс с опусканием их к центру ввиду высокойплотности и низкой вязкости, что привело к формированию внешнего ядра. С другойстороны, выплавлялись менее легкоплавкие, но обогащенные летучими силикатныефракции, что привело к образованию базальтовой магмы и впоследствии кформированию базальтовой коры океанического типа. Если первый (первый также и вхронологическом отношении) процесс приводил к извлечению из первичной мантиипреимущественно сидерофильных и халькофильных химических элементов и ихсосредоточению в центральном ядре, то второй—к центробежной миграциипреимущественно литофильных и атмофильных элементов.
Однако геохимические свойства элементов в зависимостиот конкретных физико-химических условий могут меняться. О степени химическойдифференциации мантии в какой-то мере можно судить, сравнивая относительнуюраспространенность некоторых элементов верхней мантии и различного типахондритов. Так, например, отношение Ni: Fe в современноймантии составляет около 0,03, т. е. оно значительно ниже, чем в хондритовыхметеоритах, но выше, чем в метеоритных силикатах. Это можно объяснить тем,что на ранней стадии развития Земли большая часть никеля была удалена из мантиипутем сегрегации сульфида и металла в ядро. Сравнение относительногораспространения шести типичных литофильных элементов верхней мантии Земли с ихметеоритным распространением, согласно расчетам Р. Хатчисона, представлено втабл. 1.
Из табл. 1 видно, что фракционирование литофильных элементовв мантии Земли отличается от такого в хондритовых метеоритах. Наблюдаетсяобщая тенденция убывания концентрации первых пяти элементов от углистыххондритов до энстатитовых. Верхняя мантия Земли обогащена Al, Mg иСа и обеднена Ti и Сг относительно углистых хондритов. Обеднение верхней мантииTi и Сг можно объяснить их удалением в былые времена в ядро в виде сульфидов. Всвязи с этим следует отметить, что в сильно восстановленных энстатитовыххондритах весь Сг находится в добреелите, а 75% Ti—в троилите.
Таблица1.
Фракционированиелитофильных элементов относительно углистых хондритов
ЭлементВерхняя мантия,
свободная от
Современная верхняя
мантия
Хондриты углистые обычные энстатитовые Si 1,00 1,00 1,00 1,06 1,00 Ti 0,46 0,65 1,00 0,74 0,55 Al 1,06 1,05 1,00 0,71 0,55 Сг 0,47 0,58 1,00 0,82 0,77 Mg 1,29 1,23 1,00 0,90 0,74 Са 1,13 1,10 1,00 0,67 0,53Условия верхней мантии были не такимивосстановительными, как это имело место в случае формирования энстатитовыххондритов, поэтому более высокое содержание Ti и Сг находилось в окислах, что,естественно, связано с формой нахождения Fe в верхней мантии. Известно, что Feв энстатитовых хондритах не окислено и в их металлической фазе присутствует Si.
Из изложенного вытекает очень малая вероятность того,чтобы легким элементом в ядре Земли был Si, как этодопускается некоторыми исследователями. Удаление свыше половины Ti и Сг изначительной доли Ni из верхней мантии в ядро, вероятно, имело место во времяранней дифференциации земного шара. Распространенность главных литофильныхэлементов в верхней мантии сходна с моделью формирования Земли, в которойаккумуляция началась с ядра, где сконцентрировался металл, а затем оседалматериал, близкий по составу к обычным и углистым хондритам, несколькообогащенным железом. Затем парциальное плавление вызвало определенную потерюсидерофильных и халькофильных (и некоторых литофильных) элементов в первичнойсиликатной мантии и поступление их в ядро.
Парциальное плавление силикатного материала мантии,обогащенного летучими, происходило в пределах верхних горизонтов первичноймантии. Оно началось позже плавления сульфидного эвтектического материала(сульфид + металл). Поскольку увеличение давления препятствовало плавлениюсиликатного материала на больших глубинах значительно в большей мере, чем плавлениюметаллических и сульфидных веществ, то оптимальные условия для плавлениясиликатных веществ существовали на определенных критических глубинах. Каквытекает из расчетов Ф. Берча для хондритовой модели Земли, плавление моглопроисходить в интервале глубин 100—600 км. Возможное присутствие летучихнесколько уменьшало эти глубины. В связи с этим следует отметить, что плавлениеначалось в пределах того слоя первичной верхней мантии, в котором в процессеаккумуляции появился материал, близкий к углистым хондритам (С1), т.е. Земляприобрела гидратированные силикаты, летучие компоненты и первые органическиесоединения в виде сложных углеводородов, аминокислот и др.
В легкоплавких силикатных фракциях материалапервичной, мантии накапливались наиболее типичные литофильные элементы,поступившие вместе с газами и парами воды на поверхность первичной Земли.Большая часть силикатов, преимущественно железомагнезиальных, при относительномзавершении планетарной дифференциации образовала мощную мантию планеты, а продуктыее выплавления дали начало развитию алюмосиликатной коры, первичных океана иатмосферы, насыщенной СОз.
Процесс плавления мантии, определивший центробежнуюмиграцию расплавов и растворов, был гетерогенным. Он отмечается изотопнымсоставом элементов из пород мантийного происхождения. Обнаружено, что в мантиисохраняются участки с разным соотношением стабильных изотопов, что было быневозможным при общем плавлении и гомогенизации мантии большого масштаба.Данные измерений изотопного состава углерода из образцов мантийногопроисхождения привели Э. Галимова к выводу о существовании двух направленийизотопных измерений углерода. Углерод в мантии находится в двух различныхформах, или фазах. Изотопный состав углерода этих фаз различен, как и различнахимическая форма нахождения, подобно тому, что обнаружено в метеоритах. Так,углерод, рассеянный в каменных метеоритах, более обогащен легким изотопом (12С),в то время как углерод, находящийся в графите и органическом веществе, болеетяжелый (13С). При образовании Земли эти две формы углерода былиунаследованы планетой на последних стадиях ее аккумуляции.
Э. Галимов отмечает, что изотопный состав не толькоуглерода, но и некоторых других элементов земной коры обнаруживаетпоразительное сходство с изотопным составом тех же элементов углистых хондритовпри весьма отдаленном сходстве с другими каменными метеоритами. Эти данные,во-первых, подтверждают гетерогенную аккумуляцию и тот факт, что в завершающихее этапах участвовало вещество, аналогичное составу углистых хондритов.Во-вторых, образование зон и очагов плавления в мантии было таким, что оно несмогло гомогенизировать изотопный состав ряда химических элементов.
Дополнительные свидетельства в пользу гетерогеннойаккумуляции мантии и ее последующей гетерогенной дифференциации мы находим вданных по изотопному составу Sr и РЬ в вулканических породах, материал которыхвозник на разных горизонтах в самой мантии. Для исследования ранних процессовдифференциации мантии мы можем использовать изотопные пары: 238U--206Pb, 87Rb—87Sr, поскольку все четыре элемента геохимически ведутсебя по-разному в обстановке парциального плавления материала мантии. В рядуэлементов летучесть возрастает в такой последовательности: U, Sr<Rb<Pb.Отсюда в паре U—Pb мы имеем тугоплавкий родоначальный элемент и летучийдочерний. Для пары Rb—Sr имеет местообратное соотношение. В процессе гетерогенной аккумуляции первичной мантии вее глубоких горизонтах содержалось повышенное количество U и Sr, но она былаобеднена РЬ и Rb. Первичная мантия, сложенная в верхних горизонтах материалом,близким к углистым хондритам С1, была относительно обогащена РЬ и Rb и обедненаU и Sr. Поэтому в породах, впоследствии возникших на разных глубинах мантии,должна наблюдаться антикорреляция между изотопными отношениями 204Рb: 204Rb и 87Sr: 86Sr.Возможность такой антикорреляции недавно отметил Р. Хатчисон. Так, высокоезначение отношения 204Рb: 204Rb и низкое 87Sr: 86Sr. отмечено для вулканических пород Канарских островов, островов Вознесения ибазальтов. о. Св. Елены. Обратное соотношение антикорреляции (низкое отношение 204Рb: 204Rb и высокое 87Sr: 86Sr.)характерно для вулканических пород островов Тристан-да-Кунья и др. Этипримеры, по-видимому, указывают на неполное смешивание материала мантии, алавы с островов Тристан-да-Кунья возникли из мантии, обогащенной С1компонентом, в то время как источник других вулканических образований былобеднен этим компонентом.
Для юных лав Исландии разных этапов изверженияизотопные измерения обнаружили антикорреляцию, возрастающую в ходе времени:увеличение отношения204Рb: 204Rb сопровождается уменьшениемотношения 87Sr: 86Sr. Это можнорассматривать как результат того, что лавы могут возникать от прогрессивноуглубляющегося источника, в котором содержание С1 компонента медленноуменьшается с глубиной. Таким образом, изотопные отношения РЬ и Sr ввулканических породах как продуктах выплавления мантийного материалаопределенно указывают на гетерогенность мантии; что является отдаленнымотражением ее гетерогенной аккумуляции в начале образования нашей планеты. Дляболее полного обоснования этих представлений необходимы дополнительныеизмерения изотопного состава РЬ и Sr из многочисленных вулканогенных пород,включая наиболее древних представителей из земной коры разных структурныхтипов.
Основываясь на данных об изотопных отношениях РЬ и Sr ввулканических породах, Р. Хатчисон предложил модель формирования первичноймантии как результат двухстадийного процесса. На первой стадии материал обычныххондритов образовал Землю, что сопровождалось нагревом, парциальным плавлением,и в конце концов верхняя часть примитивной Земли существенно лишилась натрия идругих более летучих элементов. Вторая стадия ознаменовалась периодомдлительного охлаждения, когда материал типа С1 добавился к тугоплавкойпримитивной верхней мантии.
В результате плавления и дегазации верхней мантии наповерхность Земли могли поступать в основном три фракции мантийногоматериала: базальтовая магма, а также растворенные в ней вода и газы. Каждоеизлияние базальтов сопровождалось выносом определенного количества воды,поскольку в самой базальтовой (габброидной) магме могло содержаться до 7 вес.% растворенной воды. А. П. Виноградов высказал мысль о взаимосвязи междуколичеством излившихся базальтов и поступившей на поверхность Земли ювенильнойводы. На поверхность первичной планеты поступали Н2О, С02, СО, СН4, S, NaS,НзВОз, НС1, HP, a такжеНе, Ne, Ar, Кг, Хе. Эти газы составляли первичную атмосферуЗемли, хотя их количественные соотношения вряд ли удастся выяснить достаточноточно. Однако на первом месте стояли Н2О и СО2. Если температура поверхностимолодой планеты превышала 370 К, то основная часть атмосферы состояла из паровводы и углекислого газа. Но такая горячая атмосфера вряд ли могла существоватьдолгое время в связи с явлениями конвекции и быстрым охлаждением поверхностисамой Земли.
Гидросфера, включающая Мировой океан, возникла изпаров мантийного материала, и первые порции конденсированной воды на Земле быликислыми. Они представляли собой раствор с присутствием анионов F, C1,Вг, I, которые и сейчас характерны для морской воды. Отсюда неизбежно следует,что первые ювенильные воды поверхности Земли были минерализованными, а пресныеводы появились позже в результате испарения с поверхности первичных океанов,что было процессом естественной дистилляции. Выпадение атмосферных осадков наповерхность суши могло привести к образованию в пониженных участках рельефапервых пресноводных водоемов. В первичном океане сульфаты присутствовали вничтожных количествах, так как было очень мало свободного кислорода дляокисления HgS и образования сульфатов.
Первичная атмосфера Земли была восстановительной и вней не было свободного кислорода. Только незначительные его количестваформировались от воздействия солнечной радиации на молекулы водяных паров иуглекислоты, которые разлагались путём фотодиссоциации.
Нам сейчас трудно восстановить химический обликпервичной атмосферы Земли. Возможно, значительные количества водорода и гелиядиссипировали в космическое пространство, хотя количественную оценку этойпотери дать трудно.
Решающее значение в изменении химического составапервичной атмосферы имело появление фотосинтезирующих организмов, потребляющихН2Ои СОз из внешней среды, что вызвало также химические изменения в Мировом океане.Первыми фотосинтезирующими организмами были, вероятно, синезеленые водорослиили их предки, возникшие в верхних зонах океана на определенных глубинах. Этиглубины определялись слоем воды около 10 м, который поглощал ультрафиолетовуюрадиацию Солнца, предохраняя организмы от ее губительного действия. Изучениеизотопной истории кислорода в биосфере показало, что свободный кислород какактивный геохимический фактор образовался преимущественно за счетфотосинтетического разложения Н2О организмами фитопланктона. С появлением свободногокислорода первичная атмосфера нашей планеты изменилась до неузнаваемости.Количество свободного кислорода прогрессивно возрастало, активно окисляямногие вещества окружающей среды. Так, свободный кислород быстро окислил NНз,СН4,СО, а сернистые газы S и H2S былипревращены в сульфаты океанической воды. Со времени действия процессафотосинтеза СО2 быстро потреблялась фитопланктоном, а такжесвязывалась в карбонатных осадках. Вся дальнейшая деятельность фотосинтезирующихорганизмов стала направленной на интенсивное извлечение СОз из атмосферы.
Таким образом, верхние легкие оболочки Земли—атмосфера,гидросфера и отчасти определенные части коры возникли главным образом за счетдегазации мантии. Естественно, что дегазания мантии Земли и связанная с неймиграция литофильных элементов в силикатных расплавах происходила наиболееинтенсивно на наиболее ранних периодах развития Земли, учитывая радиоактивныйнагрев и нагрев от экзотермического эффекта завершения формирования земногоядра. В последующую геологическую историю дегазация затухала, периодическивозобновлялась в подвижных зонах земной коры и верхней мантии при рождениивулканов в горных поясах и в виде островных дуг в периоды горообразования.
Дифференциация вещества Земли с начала ее образованияимела различную скорость. Так, завершение формирования внешнего ядра Земли врезультате центростремительной миграции сидерофильных и халькофильных элементовпроизошло относительно быстро и в современную эпоху едва ли продолжается взначительных масштабах. Однако что касается центробежной миграции, то онаимела место во всей истории Земли и продолжается в современную эпоху.
5.Вывод.
Несмотря на многочисленные усилия исследователейразных стран и огромному эмпирическому материалу по составу отдельных членовСолнечной системы, мы находимся только на первом этапе понимания истории ипроисхождения Солнечной системы вообще и нашей Земли в частности. Однако сейчасстановится все более очевидным, что возникновение Земли было результатомсложных явлений в исходном веществе, охвативших ядерные, а впоследствии ихимические процессы. В связи с непосредственным исследованием материала планети метеоритов у нас все более укрепляются основы для построения естественнойтеории происхождения Земли. B настоящее время нам представляется, что фундаментомтеории происхождения Земли являются следующие положения.
1. ПроисхождениеСолнечной системы связано с происхождением химических элементов: веществоЗемли вместе с веществом Солнца и других планет в далеком прошлом находилось вусловиях ядерного синтеза.
2. Последнимэтапом ядерного синтеза было образование тяжелых химических элементов, включаяуран и трансурановые элементы. Об этом свидетельствуют следы вымершихрадиоактивных изотопов, обнаруженные в древнем материале Луны и метеоритов.Эти следы в виде трэков осколочного деления и ксеноновых изотопных аномалийможно рассматривать как прямые отголоски некогда мощных космических процессовсозидания атомных ядер в обстановке нейтронного захвата.
3. Естественно,что Земля и планеты возникли из того же вещества, что и Солнце. Исходныйматериал для построения планет был первоначально представлен разобщеннымиионизированными атомами. Это был в основном звездный газ, из которого приохлаждении возникли молекулы, жидкие капли, твердые тела — частицы.
4. Конденсациясолнечного газа в зависимости от гелиоцентрического расстояния привела кфракционированию химических элементов и дала химически различные продукты, чтоотразилось на составе планет и метеоритов. Ближайшие к Солнцу планеты получилиповышенную долю тугоплавкой высокотемпературной фракции по сравнению спланетами более отдаленными.
5. Землявозникла преимущественно за счёт тугоплавкой фракции солнечного вещества, чтоотразилось на составе ядра и силикатной мантии. Процесс аккумуляции нашейпланеты происходил под влиянием различных факторов. При этом металлическое железои близкие к нему элементу имели явное преимущество перед другими веществамиобъединяться первыми в компактные массы.
6. Основныепредпосылки появления жизни на Земле были созданы в конце остывания первичнойгазовой туманности. На последнем этапе остывания в результате каталитическихреакции биофильных элементов образовались многочисленные органическиесоединения, обусловившие возможность появления генетического кода исаморазвивающихся молекулярных систем. Возникновение Земли и жизнипредставляло собой единый взаимосвязанный процесс—результат химическойэволюции вещества Солнечной системы.
6. Список использованной литературы.
6.1. Войткевич Г.В. Основы теориипроисхождения Земли. М., “Недра”, 1979, 135с.
6.2. Рингвуд А.Е. Состав ипроисхождение Земли. М., “Наука”, 1981, 112с.