Бръсначът на Окам: За произхода на Земята…

Медиакафе и блогът "Бръсначът на Окам" продължават рубриката, която се надяваме да следите всеки вторник: предоставяне по лесно четаем, но пълноценен начин на различни теории от математиката, биологията, физиката и други свързани дисциплини. В последните седмици си говорихме за еволюцията на живота, а сега е ред на Произхода на самата ни планета Земя:

Няма мислещ човек, който да не се е вълнувал от въпроса за произхода на Живота. Религиите дават своя отговор, който доста дълго време е задоволявал човечеството, а някои хора и досега. Изразът "В началото бе словото", аз лично бих приела само като метафора, че преди да осъществите някоя своя мечта, трябва да я формулирате. Или да речем като метафора за силата на медиите. Ако ви стига отговора: "защото така е рекъл Господ" – ваш избор, аз пиша за другите.

В една поредица от статии искам да ви запозная с някои теории (теория, както разбрахте от цикъла за научния метод, е проверена хипотеза, а не непроверена такава), теории и хипотези, които се опитват да изяснят този фундаментален въпрос: "От къде идваме?". Отговорът хич не е лесен – това се е случило веднъж на Земята или както ще разберете от теорията за панспермията – на друго място.

Но си струва усилията.

Ще започна с една кратка въвеждаща статия " За произхода на Земята и Слънчевата система".

***

Днес е общоприета хипотезата, че Земята и цялата Слънчева система са се кондензирали от космичен облак от прах и газ. Особено популярен е моделът на К. фон Вайцзекер, според който въртящата се (в резултат на ъглова движеща се сила) мъглявина не е хомогенно кълбо, както е смятал Лаплас, а система от вихри с различни скорости, напомняща сачмен лагер. Илюстрация: uni-potsdam.de

Различните компоненти се държат по различен начин: прах се събира в екваториалната плоскост, а газ – към центъра. Впоследствие частиците от екваториалния диск си взаимодействат и "се слепват" в планети, а газовият облак в центъра се сгъстява под влиянието на собствената си тежест, нагорещява се – започва термоядрен синтез на водородните атоми в хелий и така се ражда нашето Слънце. Илюстрация: David A. Hardy

Земята при формирането си е била "студена", от сравнително хомогенна смес от тежки и леки елементи. По-късно започва тяхната гравитационна диференциация: тежките съединения (желязо) ще потъват към центъра на планетата, а леките (силиций) – ще изплуват към повърхността й… По изчисления на геофизиците при този процес се отделя чудовищна енергия 4 ·1030 кал (еквивалентно на трилион пъти ядрените запаси на Земята). Това е напълно достатъчно за да се нагрее поначало студената Земя до почти разтопено състояние. Гравитационната диференциация е причина за сеизмичната и вулканичната активност.

Kогато Земята беше млада

Най-древните от известните ни минерали имат възраст 4.2 милиарда година. Въз основа на анализ на метеорити и лунна почва, възрастта на Земята се оценява на 4.5-4.6 милиарда години. Според сегашните представи по онова време всичко било покрито с дебел слой разтопена лава. Непрестанно изригвали вулкани, а повърхността на планетата ни е бомбандирана от метеорити и комети. Плътната атмосфера от метан, амоняк и водни пари била раздирана от страховити бури и бавно се охлаждала, образувайки океани, които били отначало много горещи, а след това топли.

Количеството на лагуните и плитчините било голямо. Те периодично пресъхвали и били заливани отново от приливите, които по онова време били огромни, защото Луната отскоро е спътник на Земята и е била на разстояние три пъти по-малко от сегашното. Ако добавим и ултравиолетовата радиация на Слънцето, безпрепятствено преминаваща през безкислородната атмосфера, едва ли можем да си представим "по-неравновесна" система от първичния океан.

Атмосфера?

В момента на образуване на Земята всички елементи на бъдещата й атмосфера и хидросфера са били в свързан вид, в състава на твърди вещества: водата – в хидроокиси, азота – в нитриди и в нитрати, кислорода – в метални окиси, въглерода – в графит, карбиди и карбонати. Съгласно съвременните представи, атмосферата и хидросферата са възникнали в резултат на дегазация на магмата, изливаща се при вулканични процеси от горната мантия и създаваща земната кора. В началото атмосферата и хидросферата се състоят от леки, летливи вещества (съединения на водорода, въглерода и азота), съдържанието на които на Земята като цяло е много малко – примерно милион пъти по-малко, отколкото в космоса. Причината за този дефицит е, че тези летливи вещества били "измити" от слънчевия вятър на протопланетарния облак. Заради по-голямата си маса (в сравнение с Меркурий, Марс, Венера) Земята все пак е успяла да "задържи" достатъчно от отделящите се от недрата й газове и водна пара да формират плътна атмосфера и мощна хидросфера. Земната повърхност надеждно се защитила от въздействия от космоса (силно охлаждане, ултравиолетовата радиция на Слънцето и космическите лъчи), а също и от метеоритната бомбардировка. Атмосферата има и едно важно свойство – парниковия ефект. Благодарение на него, температурата на земната повърхност е вместо равновесната -23оС, е по-висока с цели 38о и е поносимата за живите организми +15оС.

Схема: The Physical Earth , Mitchell Beazley (превод bgchaos)

Счита се, че първичната атмосфера се състояла предимно от амоняк, вода, метан, окиси и двуокиси на въглерода. Отсъствието на кислорода й придавало възстановителни свойства. В такива условия органичните вещества можели да се създават по-просто и можели да се запазват дълго време. Съвременните вулканични газове се състоят от около 75% вода, 15% – въглеродни окиси, а остатъка – метан, амоняк, съединения на сярата (H2S и SO2), "кисели пушеци" (HCl, HF, HBr, HJ), а също и инертни газове; свободен кислород напълно липсва. Подобен е бил състава и в най-ранния етап от развитието на Земята, което е било потвърдено и от изследването на газовите мехурчета в най-древните (архейски) кварцити от Алданския щит.  

Продължение: За произхода на Земята и Слънчевата система

За автора

Вашият коментар