Происхождение земли и основные этапы её эволюции

Земля это самая уникальная планета солнечной системы, ее характеристики крайне отличаются от всех остальных планет нашей системы. Орбита нашей планеты по своим характеристикам близка к круговой, и это в целом обеспечивает постоянный приток тепла от Солнца. Если бы орбита нашей планеты имела бы более вытянутую форму, то климат был бы более агрессивен, с большими перепадами температур, это могло привести к тому что многие высшие формы жизни которые существуют в нашем мире, не смогли бы развиться в тот вид к которому мы привыкли в нашей повседневности.
Положение Земли в космическом пространстве действительно уникально, стоило бы ей быть на приблизительно 5% ближе к солнцу, то на земле не могло бы существовать воды в ее жидкой форме, а стоило бы ей быть дальше на те же 5% то большая часть воды находилось бы в твердой форме. Что существенно бы ослабило фотосинтез, а значит, что атмосфера земли была бы значительно меньше насыщенна кислородом. В данном случае, условия проживания были бы очень затруднены для привычных нам форм организмов.
Не меньшим аспектом является и размер планеты Земля, если бы планета была значительно крупнее, то чудовищная сила гравитации препятствовала бы появлению и развитию живых организмов, а в случае меньшей массы. То сил гравитации не смогли бы удержать атмосферу в пределах планеты Земля, подобно Марсу, лишилась бы атмосферы под воздействием солнечного ветра, что также не способствует развитию жизни.
Стоит начать с самого происхождения Земли как планеты. Гипотезы, которые рассказывают о появлении нашей планеты, относятся к области такой науки как космогония, а это один из старейших разделов такой науки как теоретическая астрономия. Обращаясь к истории можно вспомнить, что одним из первых кто высказал гипотезу по этому вопросу был Иммануил Кант исходя из умозрительных соображений. Но основное свое развитие это гипотеза получила в трудах такого ученного как Пьер Симон Лаплас, он строил свои теории исходя из объяснения механики Солнечной системы на основе трудов Исаака Ньютона, а именно его закон всемирного тяготения.
Наша родная планета Земля, третья по счету планета в нашей системе которая внутри себя насчитывает целых девять планет, можно сказать что «прописаны» мы в галактике Млечный путь, так же стоит помнить что Вселенная насчитывает бесконечное число галактик и планет. Даже с учетом факта того, что основным объектом исследований ученных является наша планета, это не отменяет факт того что на других планетах нашей системы действуют те же физико-химические законы, что и на нашей планете. Уже достаточно давно ученные всего мира пришли к выводу, что все планеты и галактики нашей вселенной находятся в определенном взаимодействии. Исходя из этого, можно смело утверждать, что наша родная планета является лишь крошечной частицей бескрайнего космоса и рассказывая о ней стоит вспомнить и те теории которые описывают возникновение и эволюцию вселенной.
А теперь обратимся к цифрам, если исходить из позиции ученных, то наблюдаемая нами вселенная содержит лишь девятую часть вещества, из которого по расчетам ученных должна была зарождаться вселенная, а это в свою очередь значит, что еще восемь частей всего вещества сокрыты от нас. В наблюдаемой нами форме вселенная возникла приблизительно 18- 20 миллиардов лет назад. По теоретическим выкладкам следует, что все вещества во вселенной находились под действием колоссальных температур и гигантского давления, а следовательно было очень плотным. Теория «Большого взрыва», или как ее еще называют теория «Расширяющейся Вселенной» впервые была создана нашим соотечественником А.А.Фридманом в 1922 году.
Теоретически в какой то момент приблизительно 20 миллиардов лет назад все вещества во Вселенной находившиеся в сингулярном состоянии подверглись стремительному расширению, очень часто это явление сравнивают со взрывом. Английский физик С.Хогинс задался целью ответить на вопрос «Что предшествовало большому взрыву?» и пришел к выводу что сам вопрос носит метафизический характер так как, по мнению ученного это состояние никоим образом не отразилось на состоянии привычной нам вселенной.
Современные ученные смогли с большой достоверностью ответить на вопрос что же происходило во время «Большого взрыва». Но описывать процессы они смогли лишь после 1/100 секунды с того момента как он начался. Теоретически температура приблизительно 1032 К установилась спустя 10-43 секунды, 1010 К – через 1 сек., 109 К - через 1 минуту, 104 К – лишь спустя сто тысяч лет и через один миллион лет температура установилась в рамках 103 К. Вещество в процессе расширения становилось меньшим по плотности и температуре. Теорию о том, что вселенная первоначально была крайне плотной и безумно горячей в конце 40-Х годов, доказывал и развивал Георгий Гамов.
Нуклеосинтез в первичной форме уже через несколько минут стал доступен для веществ, а спустя 1 миллион лет, смогли сформироваться и атомы. Теоретически с самого момента «Большого взрыва» все галактики планеты и прочие объекты равно удаляются друг от друга. Это расширение «всех от всех» в настоящее время хорошо подтверждается рядом экспериментальных фактов.
Ученные часто задаются вопросами о грядущем будущем вселенной. Современное значение средней плотности Вселенной равно 10 -29 г/см3 , что составляет 10-5 атомных единиц массы в 1 см3 . Чтобы представить такую плотность надо 1 г вещества распределить по кубу со стороной 40000 км! Исходя из подобных расчетов можно полагать, что в случае того, что плотность не достигнет критической, то вселенная продолжит свое расширение, но в случае превышения критической массы вселенная начнет процесс регресса, а именно начнет возвращаться к исходному состоянию сингулярности.
После проистечения примерно 1 миллиарда лет с момента начала «Большого взрыва» в результате сжатия газовых фрагментов или же колоссальных облаков газа, начался процесс формирования звезд, которые в свою очередь сформировались в галактики. Нам вполне достоверно известно как проистекает формирование звезды. Любая из звезд формируется в результате колапсирования облака космического газа и пыли. Структурное сжатие в результате своем приводит к возникновению экстремально высоких температур в центре подобного «сгустка», что в свою очередь приводит к ядерным реакциям а именно к превращению водорода в гелий, в результате подобной реакции возникает чудовищное выделение энергии, которое в свою очередь приводит к излучению а следовательно и к свечению звезды.
Обнаруженные ученными в наши дни слабые вариации на тему реликтового вида излучения и другие виды излучения в пространстве, равные приблизительно 0,001 % от среднего значения величины, свидетельствуют о неравномерной плотности среди вещества во Вселенной. Есть вероятность, что это начальное различие в плотности и стало как бы основой для возникновения в дальнейшем будущем скоплений галактик и отдельно выраженных галактик. В тех местах, где плотность превосходила среднюю, силы гравитации были выше, а вследствие этого, уплотнение происходило в разы сильнее и быстрее по отношению к соседним участкам, от которых вещество перемещалось в направлении более плотных сгущений. Это послужило началом формирования галактик. Только двести лет назад В. Гершель совершил открытие межзвездного облака, а до этого все пространство меж звезд считалось образцом пустоты. В 1975 г. были обнаружены чудовищные молекулярные облака (ГМО), в миллионы раз превосходящие по массе солнечную систему.
Но если же сосредоточить внимание на нашей родной планете, то можно выделить ряд космогонических теорий, согласно которым Земля обязана своим появлением, некой силе извне, например, что встреча солнца с неким космическим телом могла привести к тому что часть вещества, содержащаяся в солнечном шаре «выплеснулась» наружу и в результате сильного охлаждения и уплотнения образовала несколько сгустков которые можно условно назвать «зародышами» планет..
Стоит помнить, что же легло в основу фундаментального знания о происхождении Земли. Это ряд теорий выдвинутых ученными 18 – 19 веков, и уже наши современники используя эти теории дополняли копилку знаний о нашей планете. Хотелось бы рассмотреть несколько теорий.
. Веками множество философов волновал вопрос появления и развития нашей вселенной. Но в связи с недостаточным уровнем технологического прогресса новые данные получить было крайне затруднительно. Но это не останавливало ученных и философов со всего света от выдвижения противоречивых гипотез о появлении нашей планеты и системы в целом, и только в XIII веке были выдвинуты первые теории, которые опирались в своем появлении на астрономические данные. Это стало отправной точкой для сотен теорий соответствовавших росту наших познаний о космосе.
И вот в 1755 году ученным и философом Иммануилом Кантом была выдвинута теоретическая гипотеза о том, что солнечная система возникла, из свободно рассеянной во вселенной материи. Суть теории состояла в том что материя эта перемещаясь по космосу, постепенно теряла свою скорость и объединялась в некие «сгустки» крупнейшим из которых стало солнце. А уж оно в свою очередь притянуло более мелкие частицы. Таким образом, возникло некоторое количество вращающихся тел, траектории которых взаимно пересекались

. Часть этих тел, первоначально двигавшихся в противоположных направлениях, в конечном счете, были втянуты в единый поток и образовали кольца газообразной материи, расположенные приблизительно в одной плоскости и вращающиеся вокруг Солнца в одном направлении, не мешая, друг другу. Более плотные ядра, которые образовывались на отдельно взятых кольцах постепенно притягивали к себе мелкие частицы которые в свою очередь, сформировали шарообразные скопления вещества, ставшие планетами, и в свою очередь по орбите перемещались вокруг солнца.
Автором следующей теории стал в 1796 году, стал такой человек как Пьер-Симон Лаплас, который был выдающимся астрономом и математиком. Он высказал теорию которая несколько отличалась от теории его предшественника, если исходить из постулатов этой теории то можно утверждать, что солнце первоначально состояло в виде огромной туманности которая имела незначительную и носила имя «небула». По теории данная туманность медленно вращалась в космическом пространстве. Под влиянием гравитационных сил эта туманность медленно сжимала свои края, но при этом увеличивала свою скорость. В результате этого процесса по словам учено сначала имела форму плоскости из которой центробежная сила сделала форму туманности напоминавшую линзу. В экваториальной плоскости туманности соотношение между притяжением и центробежной силой изменялось в пользу этой последней, так что, в конечном счете, масса вещества, скопившегося в экваториальной зоне туманности, отделилась от остального тела и образовала кольцо. Туманность последовательно продолжала вращаться и постепенно со временем от нее отделились кольца которые постепенно конденсировались и в определенных точках превратились в планеты и прочие тела солнечной системы. В общей сложности от основной туманности отделилось девять колец, из которых в дальнейшем сформировались планеты. Так же из этих колец образовался пояс астероидов и прочих мелких небесных тел. Спутники в свою очередь сложились из вещества, отколовшегося от самих планет. Исходя из теории Лапласа формирование вещества из которого состоит наша планета происходило под воздействием высоких температур, и земля сверкали и светилась подобно звезде. Но со временем вещество остыло, и на поверхности планеты образовалась более менее твердая кора. И эта кора в свою очередь была окутана достаточно плотными атмосферными парами, которые в итоге породили воду.
Интересным фактом является то, что постепенно увеличивая технический потенциал своего оборудования, вооружаясь новыми теориями на общей химической базе, постепенно узнавая больше о составе нашей солнечной системы, большая часть астрономов снова стали рассматривать теорию о том, что наша планетарная система возникла из некой газопылевой туманности, которая не являлась холодной. Современные астрономические приборы обнаружили многочисленные «облака» состоящие из пыли или же из газа, так же путем длительных наблюдений было установлено, что некоторые из подобных облаков находятся в стадии процесса формирования новой звезды. Итогом этих наблюдений стало сенсационное выступление с докладом Д. Джоли ученного родом из Ирландии. Темой его доклада было геологическое значение радиоактивности, сутью доклада было то что радиоактивные элементы выпускают тепло количество которого достаточно для объяснения существования в природе такого явления как извержение вулканов в следствии которого происходит процесс появления на поверхности расплавленной магмы, а так же смещение континентов и такой процесс как горообразование. И на следующий год после этого доклада выдающимся русским, ученным В. И. Вернадским, была основана принципиально новая наука, которая получила название геохимия. Эта наука повествовала и занималась вопросами изучения атомов Земли, а так же построением теории ее физико-химической эволюции.
Исходя из современных научных взглядов температура земного ядра может быть ощутимо ниже чем предполагалось, а процессы, протекающие в земной коре иметь радиоактивную природу. Первоначально Земля была холодной и только в последствии времени и атомарного разложения химических элементов внутренняя часть нашей планеты повысила свою температуру. Этот процесс привел к газообразованию, которое в свою очередь, прорываясь на поверхность планеты, послужило началом образованию атмосферной оболочки Земли.
В конце 50-х годов прошлого века было обнаружено расширение океанического дна, это открытие стало стартовой точкой для выдвижения теории о существовании тектоники литосферных плит. В наши дни ученные полагают что литосферные плиты приводят в движение конвективные течения которые направлены в стороны а так же вверх, и тянут за собой континенты находящиеся на литосферных плитах. Важным подтверждением подобной теории являются биологические данные о распространении живых организмов на нашей планете. Теория дрейфа континентов ныне является общепринятой в такой науке как геология и основывается на тектонике литосферных плит. Компьютерные технологии внесли огромный вклад в концепцию дрейфа. Примерно в середине 60-х годов с помощью компьютерной модели было установлено хорошее совпадение пограничья континентальных масс для такого материка как Циркум-Атлантики, а так же для широкого ряда других материков среди которых Индостан и Африка, а так же Антарктида и Австралия. Итоговым результатом развития этого направления стало появление новой более глобальной тектоники или же концепции тектоники плит.
Эта теория изначально являвшаяся умозрительной появилась для решения такой задачи как распределение землетрясений имеющих различную глубинность по территории планеты, а найдя своё отражение в теории дрейфа континентов, мгновенно получила всеобщее уважение и признание. Если исходить из этой теории, то можно увидеть что земная кора делится на некоторое количество крупных литосферных плит, а в свою очередь движение этих громадин служит отправной точкой для появления землетрясений и приливных волн.
Литосферные плиты изучение которых лежит в основе глобальной тектонике ученными считаются абсолютно жесткими телами но при этом находящимся в движении со скоростью несколько сантиметров в год. Двигателям этим телам служит кора ядра земли и движутся они по магматической подушке, в этом случае работающей как ее воздушный аналог. В большинстве своем они включают как континентальные массы с корой, условно называемой «гранитной», так и участки с корой океанической, условно называемой «базальтовой» и образованной породами с низким содержанием кремнезема.
На данный момент времени для ученных является загадкой принцип движения материков, а так же сам факт движения, но если движение все же происходит то основным вопросом, станет то, какие же движущие силы приводят в действие данный процесс. Очень широко имеет распространение теория о том, что тепловая конвекция является первопричиной материкового дрейфа, но при близком рассмотрении эта теория кажется крайне неубедительной, так как это предположение идет вразрез с большинством физических правил и законов нашего мира. Фактом является то, что, не смотря на все старания ученных по сей день не была найдена необходимая схема, которая не стояла бы вразрез с физическими законами и была бы логичной. Хорошо известно, что в серединно океанических хребтах происходит процесс новообразования океанической коры, которая в свою очередь во время процесса остывания снова возвращается в тело мантии, рассеивая при этом часть энергии которая идет на перемещение плит земной коры.
Движение плит земной коры постепенно приводит к охлаждению мантии нашей планеты, но при этом они порождают титанические процессы, такие как извержение действующих вулканов, мощнейшие землетрясения, образование приливных волн, а так же образование глубоководных впадин и это действительно гигантские геологические процессы.
Все космогонические теории внесли свой огромный вклад в такое дело, как изучение основных процессов и этапов происхождения Земли. Но у всех этих теорий есть одна взаимосвязующая часть, они все рассматривают факт того что Земля возникла вместе с остальной группой планет нашей системы и все они вместе являются немаловажным комплексом элементов солнечной системы. Но не смотря на все элементы тектонического строения и все этапы развития нашей планеты Земля не была бы землей если бы на ней не зародилось такое понятие как жизнь.
Во время стартового этапа своего существования Земля была безжизненна. Известным фатом является что сама жизнь возможна только с соблюдением определенных условий. Основным из этих условий является температура окружающей организм среды, среднестатистическое температурное колебание в котором возможно комфортное существование жизни это температурные рамки от -20 до +50. Отклонение в любую из сторон создает опасность для существования. Одновременно с этим мы должны принять во внимание факт того, что исходя из данных которые представляет нам современная космология мы можем себе представить как выглядела поверхность нашей планеты во время ее зарождения. По некоторым данным температурный режим на планете достигал не много ни мало миллиона и больше градусов. Приняв это во внимание мы поймем, что существование жизни на планете в этот период было невозможным.
Опираясь на эти данные нам известно что поверхность земли в период ее зарождения была бесплодна и мертва