Bildung des Sonnensystems
Das Standardmodell der Entstehung des Sonnensystems (einschließlich der Erde)
Es entstand aus Wasserstoff und Heliumkurz nach dem Urknall vor 13,7 Milliarden Jahren und schwerere Elemente, die von Supernovae ausgeschleudert wurden. Vor etwa 4,5 Milliarden Jahren begann der Nebel zu schrumpfen, möglicherweise verursacht durch die Schockwelle einer nahegelegenen Supernova.
Die Stoßwelle könnte auch durch Drehen erzeugt werdenNebel. Als sich die Wolke zu beschleunigen begann, wurde sie durch ihren Drehimpuls, ihre Schwerkraft und ihre Trägheit zu einer protoplanetaren Scheibe senkrecht zu ihrer Rotationsachse abgeflacht. Infolge von Kollisionen großer Trümmer begannen sich Protoplaneten zu bilden, die das Zentrum des Nebels umkreisten.
Die Materie im Zentrum des Nebels, ohne vielDrehimpuls, komprimiert und erhitzt, was zur Kernfusion von Wasserstoff zu Helium führt. Nachdem er sich noch stärker zusammengezogen hatte, flammte der Stern T Tauri auf und verwandelte sich in die Sonne.
Währenddessen verursachte die Schwerkraft im äußeren Bereich des Nebels einen Kondensationsprozess um die Dichtestörung und die Staubpartikel herum, und der Rest der protoplanetaren Scheibe begann sich in Ringe aufzuteilen.
In einem als Akkretion bezeichneten Prozess verklumpen Staubpartikel und Trümmer zu größeren Teilen und bilden Planeten. Auf diese Weise entstand die Erde vor etwa 4,54 Milliarden Jahren (mit einem Fehler von 1 %).
Dieser Prozess wurde weitgehend abgeschlossen10–20 Millionen Jahre. Der Sonnenwind des neu entstandenen Sterns T Tauri entfernte den größten Teil der Materie in der Scheibe, die noch nicht zu größeren Körpern kondensiert war. Der gleiche Prozess wird Akkretionsscheiben um praktisch alle neu entstandenen Sterne im Universum erzeugen, einige dieser Sterne werden Planeten erwerben.
Die Proto-Erde dehnte sich aufgrund der Akkretion bis dahin ausDie Oberfläche war heiß genug, um die schweren siderophilen Elemente zu schmelzen. Metalle, die eine höhere Dichte als Silikate hatten, sanken in die Erde.
Diese eiserne Katastrophe führte zur Spaltungauf den primitiven Mantel und den metallischen Kern, nur 10 Millionen Jahre nach Beginn der Erdentstehung, wodurch die Schichtstruktur der Erde entstand und das Erdmagnetfeld geformt wurde.
Die erste Atmosphäre der Erde, die vom Sonnenlicht eingefangen wurdeNebel bestand aus den leichten (atmosphärischen) Elementen des Solarnebels, hauptsächlich Wasserstoff und Helium. Die Kombination des Sonnenwinds und der hohen Temperatur der Oberfläche des neu gebildeten Planeten führte zum Verlust eines Teils der Atmosphäre, wodurch in der Atmosphäre derzeit der Prozentsatz dieser Elemente zu den schwereren geringer ist als im Weltall.
Geologische Geschichte der Erde
Geologische Geschichte der Erde - SequenzEreignisse in der Entwicklung der Erde als Planet: von der Bildung von Felsen über die Entstehung und Zerstörung von Landformen, das Eintauchen von Land unter Wasser, den Rückzug des Meeres, die Vereisung bis hin zum Erscheinen und Verschwinden von Tieren und Pflanzen und anderen Ereignisse der geochronologischen Zeitskala. Es wurde hauptsächlich auf der Grundlage der Untersuchung der Gesteinsschichten des Planeten geschaffen.
- Ausgangszustand der Erde
Anfangs war die Erde aufgrund des starken Vulkanismus und der häufigen Kollisionen mit anderen Körpern geschmolzen und heiß. Doch irgendwann kühlt die äußere Schicht des Planeten ab und verwandelt sich in die Erdkruste.
Wenig später infolge einer Kollision weiterTangent an einen Himmelskörper, die Größe des Mars und eine Masse von etwa 10% der Erde, wurde der Mond gebildet. Infolgedessen wurde der größte Teil des Materials des aufprallenden Objekts und ein Teil des Materials des Erdmantels in die erdnahe Umlaufbahn geworfen. Aus diesen Trümmern sammelte sich der Proto-Mond und begann mit einem Radius von etwa 60.000 km zu umkreisen.
- Orbitbildung
Der Boden wurde durch den Aufprall scharfeine Erhöhung der Rotationsgeschwindigkeit, eine Umdrehung in 5 Stunden und eine merkliche Neigung der Rotationsachse. Entgasung und vulkanische Aktivität schufen die erste Atmosphäre auf der Erde. Kondensation von Wasserdampf sowie Eis von Kometen, die mit der Erde kollidierten, bildeten die Ozeane.
- Oberfläche
Seit Hunderten von Millionen von Jahren die OberflächeDie Planeten veränderten sich ständig, Kontinente bildeten sich und lösten sich auf. Sie wanderten über die Oberfläche und schlossen sich manchmal zu einem Superkontinent zusammen. Vor etwa 750 Millionen Jahren begann sich der früheste bekannte Superkontinent Rodinia aufzulösen. Später, vor 600 bis 540 Millionen Jahren, bildeten die Kontinente Pannotia und schließlich Pangaea, die sich vor 180 Millionen Jahren auflösten.
Die moderne Eiszeit begann um die 40 Millionenvor Jahren und dann am Ende des Pliozäns intensiviert. Die Polarregionen haben seitdem wiederholte Zyklen der Vereisung und des Schmelzens durchlaufen, die sich alle 40-100.000 Jahre wiederholen. Die letzte Eiszeit der aktuellen Eiszeit endete vor etwa 10.000 Jahren.
- Struktur
Das Erdinnere kann entsprechend seiner Struktur in Schichten eingeteilt werdenmechanische (insbesondere rheologische) oder chemische Eigenschaften. Aufgrund ihrer mechanischen Eigenschaften werden sie in Lithosphäre, Asthenosphäre, Mesosphäre, Außenkern und Innenkern unterteilt.
Geschichte der Erde
Moderne wissenschaftliche Hypothese zur Entstehung der Erdeund anderen Planeten des Sonnensystems ist die Solarnebel-Hypothese, nach der das Sonnensystem aus einer großen Wolke aus interstellarem Staub und Gas entstanden ist. Die Wolke bestand hauptsächlich aus Wasserstoff und Helium, die sich nach dem Urknall bildeten, sowie schwereren Elementen, die bei Supernova-Explosionen zurückblieben.
Vor etwa 4,5 Milliarden Jahren entstand die WolkeSchrumpfung, die wahrscheinlich durch den Einschlag einer Schockwelle einer Supernova entstand, die in einer Entfernung von mehreren Lichtjahren ausbrach. Als die Wolke begann, sich zusammenzuziehen, wurde sie durch ihren Drehimpuls, ihre Schwerkraft und ihre Trägheit zu einer protoplanetaren Scheibe senkrecht zu ihrer Rotationsachse abgeflacht.
Danach liegen die Trümmer in der protoplanetaren Scheibe darunterDurch die Einwirkung der Schwerkraft begannen sie zu kollidieren und bildeten zusammen die ersten Planetoiden. Vergleich der Größen der terrestrischen Planeten (von links nach rechts): Merkur, Venus, Erde, Mars.
Während des Akkretionsprozesses werden Planetoiden, Staub, Gas undDie Trümmer, die nach der Bildung des Sonnensystems zurückblieben, verschmolzen zu immer größeren Objekten und bildeten Planeten. Das ungefähre Datum der Entstehung der Erde liegt vor 4,54 ± 0,04 Milliarden Jahren. Der gesamte Entstehungsprozess des Planeten dauerte etwa 10 bis 20 Millionen Jahre.
Der Mond entstand später – ungefähr 4,527 ± 0,01vor Milliarden Jahren, obwohl sein Ursprung noch nicht genau geklärt ist. Die Haupthypothese besagt, dass es durch Akkretion aus dem Material entstanden ist, das nach einer tangentialen Kollision der Erde mit einem Objekt von ähnlicher Größe wie der Mars und einer Masse von 10-12 % der Erdmasse übrig geblieben ist (manchmal wird dieses Objekt „Theia“ genannt). ).
Diese Kollision löste ungefähr aus100 Millionen Mal mehr Energie als die, die angeblich zum Aussterben der Dinosaurier geführt hat. Dies reichte aus, um die äußeren Erdschichten zu verdampfen und beide Körper zu schmelzen.
Ein Teil des Erdmantels wurde in die Erdumlaufbahn geschleudert, wassagt voraus, warum der Mond kein metallisches Material enthält, und erklärt seine ungewöhnliche Zusammensetzung. Unter dem Einfluss der eigenen Schwerkraft nahm das ausgeschleuderte Material eine Kugelform an und der Mond entstand.
Die Proto-Erde dehnte sich aufgrund der Akkretion aus, und zwarheiß genug, um Metalle und Mineralien zu schmelzen. Eisen sowie mit ihm geochemisch verwandte siderophile Elemente, die eine höhere Dichte als Silikate und Alumosilikate aufweisen, sanken in den Erdmittelpunkt.
Dies führte zur Trennung der inneren Schichten der Erde.nur 10 Millionen Jahre nach Beginn der Erdbildung in den Erdmantel und den Metallkern, wodurch die Schichtstruktur der Erde erzeugt und das Erdmagnetfeld geformt wird.
Emission von Gasen aus der Erdkruste und VulkangesteinAktivität führte zur Bildung der Primäratmosphäre. Die Kondensation von Wasserdampf, verstärkt durch das von Kometen und Asteroiden eingebrachte Eis, führte zur Bildung von Ozeanen.
Die Erdatmosphäre bestand dann aus Lungenatmosphärische Elemente: Wasserstoff und Helium, enthielten jedoch deutlich mehr Kohlendioxid als heute, und dies rettete die Ozeane vor dem Einfrieren, da die Leuchtkraft der Sonne damals 70% des aktuellen Niveaus nicht überschritt. Vor etwa 3,5 Milliarden Jahren wurde das Erdmagnetfeld gebildet, das die Zerstörung der Atmosphäre durch den Sonnenwind verhinderte.
Die Oberfläche des Planeten veränderte sich ständigüber Hunderte von Millionen Jahren hinweg: Kontinente entstanden und brachen zusammen, bewegten sich über die Oberfläche, sammelten sich periodisch zu einem Superkontinent und zerfielen dann in isolierte Kontinente.
Also vor ungefähr 750 Millionen Jahren eine einzigeRodinia, dann seine Teile verschmolzen mit Pannotia (vor 600-540 Millionen Jahren) und dann - im letzten der Superkontinente - Pangaea, die sich vor 180 Millionen Jahren auflöste.
Das Erscheinen des Mondes
Ein relativ großer natürlicher Satellit der Erde,Der Mond ist im Verhältnis zu seinem Planeten größer als jeder andere Satellit im Sonnensystem. Während des Apollo-Programms wurden Steine von der Mondoberfläche zur Erde zurückgebracht.
Eine radiometrische Datierung dieser Gesteine ergabdass der Mond 4,53 ± 0,01 Milliarden Jahre alt ist und sich mindestens 30 Millionen Jahre nach der Entstehung des Sonnensystems gebildet hat. Neue Erkenntnisse deuten darauf hin, dass der Mond sogar noch später, vor 4,48 ± 0,02 Milliarden Jahren oder 70-110 Millionen Jahre danach, entstand Entstehung des Sonnensystems.
Theorien über die Entstehung des Mondes müssen seine späte Entstehung sowie die folgenden Fakten erklären.
Erstens hat der Mond eine geringe Dichte (3,3-mal so viel wie Wasser im Vergleich zu 5,5 auf der Erde) und einen kleinen metallischen Kern.
Zweitens gibt es auf dem Mond praktisch kein Wasser oder andere flüchtige Substanzen.
Drittens haben die Erde und der Mond das gleicheIsotopensignaturen von Sauerstoff (relative Häufigkeit von Sauerstoffisotopen). Von den Theorien, die vorgeschlagen wurden, um diese Tatsachen zu erklären, wurde nur eine weithin akzeptiert: Die Riesenkollisionshypothese legt nahe, dass der Mond von einem marsgroßen Objekt erzeugt wurde, das mit einem flüchtigen Aufprall auf die Proto-Erde trifft.
Infolge der Kollision dieses Objekts, dasDie Erde, manchmal auch Theia genannt, setzte etwa 100 Millionen Mal mehr Energie frei als der Einschlag, der zum Aussterben der Dinosaurier führte.
Dies reichte aus, um etwas zu verdampfenDie äußeren Schichten der Erde und das Schmelzen beider Körper. Ein Teil des Erdmantels wurde in eine Umlaufbahn um die Erde geschleudert. Diese Hypothese sagt voraus, warum der Mond kein metallisches Material hatte, und erklärt seine ungewöhnliche Zusammensetzung.
Die Substanz wird in die Umlaufbahn um die Erde geworfenkönnte innerhalb weniger Wochen zu einem einzigen Körper kondensieren. Unter dem Einfluss seiner eigenen Schwerkraft nahm das ausgestoßene Material eine Kugelform an und der Mond wurde gebildet.
Neue Theorien zur Zusammensetzung der Erde
Wissenschaftler der Arizona State University (ASU) haben ein Papier erstellt, das eine neue Begründung für die Hypothese einer unvorstellbaren Katastrophe aus der fernen Vergangenheit der Erde, bei der der Mond erschien, darlegt.
Es wird angenommen, dass mehr alsdichter, aber kleinerer Planet Theia. Das Stück, das sich von der Erde oder Theia löste, wurde zum Mond, und die Überreste von Theia zerstreuten sich durch den Weltraum oder tauchten tief in die Erde ein, wie Forscher aus den USA zu beweisen versuchen.
Die Theorie der Einschlagsbildung des Mondes ist nicht neuund die Idee des Auftretens großer Regionen mit geringer Scherung auf unserem Planeten – zwei riesige Anomalien innerhalb des Mantels auf der Oberfläche des äußeren Erdkerns.
Dies sind jedoch nur Hypothesen, für die es keine gibtdirekte Beweise. Wissenschaftler der Arizona State University sind zuversichtlich, dass ihre neuen Berechnungen die Hypothese des außerirdischen Ursprungs von Anomalien im Erdmantel erheblich erweitert haben.
Die Dichte des hypothetischen Planeten Theia ist signifikantüberschritt die Dichte der alten Erde, so dass ihre eisenreichen großen Fragmente allmählich in den Kern unseres Planeten sanken. Ein solches Fragment befindet sich unter Afrika und das andere unter dem Pazifik. Die Forscher untersuchen das seismische Verhalten dieser Anomalien und geben ihren Unterschied zum Verhalten anderer terrestrischer Gesteine an. Nach neuen Simulationen des Verhaltens der Anomalien passt es in die Theorie einer Kollision mit der Erde eines kleineren Planeten, jedoch mit einer um 6% höheren Dichte.
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