Недра земли остывают быстрее, чем предполагалось ранее

Ядро Земли не защищено теплоизоляционным слоем

Как утверждают ученые, больше узнать о том, как остывает планета, позволит теплопроводность минерала, который в большом количестве находится между ядром и мантией. Долгое время ученые предполагали, что минерал, именуемый бриджманитом, выполняет функцию теплоизолятора, надежно удерживающего тепло ядра. Дело в том, что разница температуры ядра и мантии очень высокая. Поэтому теоретически тепло из ядра может уходить, что приведет к его ускоренному остыванию.

Земля состоит из нескольких основных слоев

Конечно, измерить теплопроводность минерала в нормальных земных условиях не составляет труда. Однако, следует учитывать, что на границе мантии и внешней части ядра условия совсем другие — экстремально высокая температура и огромное давление. Соответственно, теплопроводность бриджманита может отличаться.

Профессор ETH Мотохиро Мураками со своими коллегами из Научного института Карнеги создали измерительную установку, которая создает примерно такие же условия, в которых минерал находится в недрах Земли. Исследование показало, что теплопроводность минерала примерно в полтора раза выше, чем ученые предполагали ранее. Отсюда следует, что тепловой поток от ядра к мантии в полтора раза интенсивнее. Другими словами, скорость остывания Земли оказалось более высокой.

Бриджманит — самый распространенный минерал в недрах Земли

Как утверждают исследователи, литосферные процессы, которые поддерживаются конвекционными движениями мантии, также начнут ослабевать быстрее, чем предполагалось ранее. Правда, как быстро это произойдет, ученые сказать пока не могут.

Как образовалась Марианская впадина?

Марианская впадина образовалась в результате процесса, происходящего в зоне субдукции, где сталкиваются две массивные плиты океанической коры, известные как тектонические плиты. В зоне субдукции один кусок океанической коры проталкивается и протаскивается под другим, погружаясь в мантию Земли, слой под корой. Там, где два куска коры пересекаются, над изгибом погружающейся коры образуется глубокая впадина. В данном случае тихоокеанская плита прогибается под филлипинской плитой.

Возраст тихоокеанской плиты составляет около 180 миллионов лет в том месте, где она погружается во впадину. Филиппинская плита моложе и меньше по размеру, чем тихоокеанская.

Какой бы глубокой ни была впадина, она не является местом, расположенным ближе всего к центру Земли. Поскольку планета выпуклая в районе экватора, радиус на полюсах примерно на 25 км меньше радиуса на экваторе. Таким образом, часть морского дна Северного Ледовитого океана находится ближе к центру Земли, чем Бездна Челленджера.

Давление воды на дно впадины составляет более 703 килограмм на квадратный метр. Это более чем в 1000 раз превышает давление, ощущаемое на уровне моря, или эквивалентно давлению 50 реактивных самолетов, нагроможденных на человека.

Скорость остывания Земли будет нарастать

Исследование ученых показало, что в результате быстрого остывания изменятся стабильные минеральные фазы. Проще говоря, в результате охлаждения бриджманит превратится в другой минерал — постперовскит. Соответственно, он будет обладать совсем другими свойствами, отличными от бриджманита. Когда этот минерал начнет доминировать на границе ядра и мантии, скорость охлаждения Земли увеличится еще больше, так как постперовскит обладает более высокой теплопроводностью.

Ученые не сообщают, может ли с этим быть связано ослабевание магнитного поля Земли. Также неизвестно сколько времени понадобится, чтобы конвекционные потоки мантии прекратили движение. Чтобы ответить на эти вопросы, по словам ученых, нужно лучше разобраться со всеми процессами, связанными с конвекцией мантии.

Магнитное поле Земли стало ослабевать

Кроме того, не стоит сбрасывать со счетов такой процесс, как распад радиоактивных элементов, который также происходит в недрах планеты. Этот процесс считается одним из важнейших источников тепла. Очевидно, что он также влияет на динамику мантии. Поэтому паниковать не стоит.

Единственное, о чем можно говорить без тени сомнения, на основе данного исследования — человечество крайне мало знает о нашей планете и тех процессах, которые внутри нее происходят. Вообще все наше представление о структуре Земли нельзя назвать точным. Некоторые ученые утверждают, что ядро вообще твердое. Будем надеяться, что эти пробелы в знаниях в ближайшее время будут устраняться.

Способы изучения

Само собой разумеется, что слои, которые находятся на большой глубине достаточно сложно изучать и не только потому, что не такой техники. Усложняется процесс еще и тем, что температура практически постоянно повышается, а вместе с тем возрастает и плотность. Поэтому, можно сказать, что глубина нахождения слоя, является наименьшей проблемой, в этом случае.

Вместе с тем, ученым все же удалось продвинуться в изучении данного вопроса. Для исследования этого участка нашей планеты, главным источником информации были выбраны как раз геофизические показатели. Кроме этого, в ходе исследования, ученые используют и такие данные:

скорость сейсмических волн;
сила тяжести;
характеристики и показатели электропроводности;
изучение магматических пород и обломков мантии, которые редко, но все же удается найти на поверхности Земли.

Что касается последнего, то здесь особенного внимания ученых заслуживают именно алмазы – по их мнению, изучая состав и строение этого камня, можно выяснить много интересного даже о нижних слоях мантии.

Изредка, но встречаются мантийные породы. Их изучение также позволяет добыть ценную информацию, но в той или иной степени все же будут присутствовать искажения. Обусловлено это тем, что в коре происходят различные процессы, которые несколько отличаются от тех, которые происходят в глубинах нашей планеты.

Отдельно следует рассказать о технике, при помощи которой ученые пытаются достать оригинальные породы мантии. Так, в 2005 году в Японии было возведено специальное судно, которое, по мнению самих разработчиков проекта, сможет сделать рекордно глубокую скважину. На данный момент работы еще идут, а старт проекта намечен уже на 2020 год – ждать осталось не так уж и много.

Сейчас же все изучения строения мантии происходят в рамках лаборатории. Ученые уже точно установили, что нижний слой этого участка планеты, практически весь состоит из кремния.

Возникновение условий для жизни

Как быстро остыла поверхность Земли после её огненного рождения?
Большинство учёных полагают, что сверхжаркий климат господствовал 500 млн. лет.
Это подтверждается прежде всего явным отсутствием первозданных пород старше 4 млрд. лет
и наличием окаменелостей более молодого геологического возраста, свидетельствовавших
о появлении жизни на Земле.

Однако за последние пять лет геологи, в том числе и группа из Висконсинского университета в Мадисоне,
обнаружили десятки древних кристаллов циркона, химический состав которых
изменил наше представление о начальном этапе развития Земли.
Эти очень прочные кристаллы, крошечные „капсулы времени“, содержат доказательства того, что, возможно,
жизнь в океанах и континенты появились на 400 млн. лет раньше, чем это обычно предполагалось .

Скорее всего, уже в первые 100 млн. лет после рождения планеты на ней уже существовали
материки —
как-будто Земля была сотворена в одно мгновение.
[По оценкам, планетезимали слипаются в 1/10 массы Земли всего за 100 000 лет]
А водоемы на тверди земной были уже примерно 4,3 * 109 лет назад
.
Земная кора, океаны и атмосфера возникли на планете практически сразу,
и, следовательно, практически сразу возникла и среда, подходящая для развития жизни .

Вопрос о времени зарождения органической жизни на Земле самым тесным образом связан с тем,
как именно эта жизнь появилась на планете. Как известно, сама Земля сформировалась 4,5–4,6 млрд лет назад.
Достоверные свидетельства существования древних организмов — строматолиты (окаменелые остатки бактерий),
найденные в Западной Австралии — датируются 3,5 млрд лет, то есть ранним археем.
Самые же древние свидетельства о живых организмах найдены в осадочных породах (формации Ишуа
(Исуа) в Гренландии): им приписывают возраст в 3,75 млрд лет.

Однако, исследователи под руководством Александра Немчина (Alexander Nemchin) Технологического университета Кертина
(Curtin University of Technology) Австралии обнаружии в массиве Джек-хиллс (Jack Hills) на западе Австралии
кристаллы циркона, содержащие вкрапления самых древних на земле алмазов.
Избыток 12C в циркониевых кристаллах из Джек-хиллс указывает на их органическое происхождение.
А поскольку возраст самых древних включений в эти кристаллы составляет 4,25 миллиарда лет,
то летопись земной жизни следует «продолжить» почти на 700 миллионов лет.

(Из сетевых новостей)

Конечно, если уже в раннем архее произошла «первая кислородная катастрофа»,
то, значит, цианобактерии появились уже в катархее.
Как бы глобально ни расплавлялась литосфера, всегда могли остаться оазисы невымершей жизни.
Это подтверждают и глобальные оледенения в криогене.
Наоборот, чем пуще жизнь губят, тем она становится крепче

Вероятно, уже в планетезималях, сформировавших Землю, присутствовали
архаичные организмы —
например, протовирусы (непаразитические) или нанобактерии.
Это подтверждают и исследования марсианских
метеоритов,
найденных в Антарктиде. Там были цепочки одноклеточных форм, но много меньше земных бактерий.

До сих пор считалось, что на нашей планете, первоначально лишенной каких-либо континентов, долгое время царил сущий ад,
и условия были непригодны для возникновения какой-либо жизни.
Но, оказывается, что уже через 100 млн лет после образования планеты, на ней уже были материки и океаны. (Грани.ру)

Главная >
Науки о природе >
Биология :

Палеонтология:

Общая палеобиоология |

Галактические года

«Сайт Игоря Гаршина», 2002.

Автор — И.К.Гаршин
(см. CV).

Пишите письма
().

Изучение помогает геологии

Поскольку мантия-это основная часть строения Земли, ее история имеет фундаментальное значение для геологии. Во время рождения Земли мантия начиналась как океан жидкой магмы на поверхности железного ядра. По мере его затвердевания элементы, которые не вписывались в основные минералы, собирались в виде накипи сверху-коры. После этого мантия начала медленное обращение, которое она имела в течение последних четырех миллиардов лет. Верхняя часть остыла, потому что она перемешивается и гидратируется тектоническими движениями поверхностных плит.

В то же время мы многое узнали о строении и составе планет-сестер Земли Меркурия, Венеры и Марса. По сравнению с ними, Земля имеет активную, смазанную мантию, которая особенная благодаря воде, тому же ингредиенту, который отличает ее поверхность.

Состав

Само собой, что точно установить из чего состоит мантия нашей планеты, нельзя, так как добраться туда невозможно. Поэтому, все, что удается изучить ученым, происходит при помощи обломков этого участки, которые периодически появляются на поверхности.

Так, после ряда исследований удалось выяснить, что этот участок Земли черно-зеленого цвета. Основной состав – это горные породы, которые состоят из таких химических элементов:

кремний;
кальций;
магний;
железо;
кислород.

По внешнему виду, а в чем-то даже и по составу, она очень похожа на каменные метеориты, которые также периодически попадают на нашу планету.

Вещества, которые находятся в самой мантии, жидкие, вязкообразные, так как температура на данном участке превышает тысячи градусов. Ближе к коре Земли температура снижается. Таким образом, происходит некоторый круговорот – те массы, которые уже охладились, спускаются вниз, а разогретые до предела попадают наверх, поэтому процесс «смешивания» никогда не прекращается.

Периодически, такие разогретые потоки попадают в самую кору планеты, в чем им оказывают содействие действующие вулканы.