כוכבי לכת ואסטרואידים: ממה נוצר כדור הארץ

היווצרות מערכת השמש

המודל הסטנדרטי של היווצרות מערכת השמש (כולל כדור הארץ)

היא השערת ערפילית השמש. לפי תיאוריה זו, מערכת השמש נוצרה מענן מסתובב גדול של אבק וגז בין כוכבי הנקרא ערפילית השמש.

זה היה מורכב מימן והליום, שנוצרוזמן קצר לאחר המפץ הגדול לפני 13.7 מיליארד שנים, ויסודות כבדים יותר שנפלטו על ידי סופרנובות. לפני כ-4.5 מיליארד שנים, הערפילית החלה להתכווץ, אולי בגלל גל ההלם של סופרנובה סמוכה. 

גל ההלם יכול להיווצר גם על ידי סיבובעַרְפִּילִית. כשהענן החל להאיץ, המומנטום הזוויתי, כוח המשיכה והאינרציה שלו שיטחו אותו לדיסק פרוטו-פלנטרי בניצב לציר הסיבוב שלו. כתוצאה מהתנגשויות של פסולת גדולה זו עם זו, החלו להיווצר כוכבי לכת שהקיפו את מרכז הערפילית.

החומר במרכז הערפילית, בלי הרבהתנע זוויתי, דחוס ומחומם, וכתוצאה מכך היתוך גרעיני של מימן להליום. לאחר התכווצות עוד יותר, כוכב T Tauri התלקח והפך לשמש.

בינתיים, באזור החיצוני של הערפילית, הכבידה גרמה לתהליך של התעבות סביב הפרעת הצפיפות וחלקיקי אבק, ושאר הדיסק הפרו-פלנטרי החל להיפרד לטבעות.

בתהליך המכונה הצטברות, חלקיקי אבק ופסולת מתקבצים יחד לחתיכות גדולות יותר ליצירת כוכבי לכת. כך נוצר כדור הארץ לפני כ-4.54 מיליארד שנים (בשגיאה של 1%).

תהליך זה הושלם ברובו בפנים10-20 מיליון שנה. רוח השמש מכוכב ה-T Tauri החדש שנוצר פינה את רוב החומר בדיסק שעדיין לא התעבה לגופים גדולים יותר. אותו תהליך יפיק דיסקות צבירה סביב כמעט כל הכוכבים החדשים שנוצרו ביקום, חלק מהכוכבים הללו ירכשו כוכבי לכת.

פרוטו-כדור הארץ התרחב עקב ההצטברות עד לההמשטח היה חם מספיק כדי להמיס את היסודות הכבדים והסידרופיליים. מתכות, בעלות צפיפות גבוהה יותר מסיליקטים, שקעו בכדור הארץ.

אסון הברזל הזה הוביל לפילוגעל המעטפת הפרימיטיבית ועל הליבה המתכתית רק 10 מיליון שנים לאחר שכדור הארץ החל להיווצר, תוך יצירת מבנה השכבות של כדור הארץ ומעצב את השדה המגנטי של כדור הארץ. 

האטמוספירה הראשונה של כדור הארץ שנלכדה מהשמשערפילית, מורכבת מהיסודות הקלים (האטמוספריים) של ערפילית השמש, בעיקר מימן והליום. השילוב של רוח השמש והטמפרטורה הגבוהה של פני השטח של כוכב הלכת החדש שנוצר הביא לאובדן חלק מהאטמוספירה, וכתוצאה מכך באטמוספרה כיום אחוז היסודות הללו לכבדים יותר נמוך מ בחלל החיצון.

היסטוריה גיאולוגית של כדור הארץ

היסטוריה גיאולוגית של כדור הארץ - רצףאירועים בהתפתחות כדור הארץ ככוכב לכת: החל מהיווצרות סלעים, הופעתם והרסם של צורות קרקע, טבילה של אדמה מתחת למים, נסיגת הים, קרחנות, עד להופעתם והעלמתם של בעלי חיים וצמחים ואחרים. אירועים בסולם הזמן הגיאוכרונולוגי. הוא נוצר בעיקר על בסיס לימוד שכבות הסלעים של כדור הארץ.

• מצב ראשוני של כדור הארץ

בתחילה, כדור הארץ היה מותך וחם בגלל וולקניות חזקה והתנגשויות תכופות עם גופים אחרים. אבל בסופו של דבר, השכבה החיצונית של כוכב הלכת מתקררת והופכת לקרום כדור הארץ.

קצת מאוחר יותר, כתוצאה מהתנגשות במשיק לגוף שמימי, גודל מאדים ומסה של כ -10% מכדור הארץ נוצר הירח. כתוצאה מכך, רוב החומר של האובייקט הפוגע וחלק מחומר מעטפת כדור הארץ הושלך למסלול קרוב לכדור הארץ. מפסולת אלה התאסף הפרוטו-ירח והחל להקיף ברדיוס של כ -60 אלף ק"מ.

• היווצרות מסלולית

הקרקע חדה כתוצאה מההשפעהעלייה במהירות הסיבוב, מה שהופך סיבוב אחד תוך 5 שעות, והטיה ניכרת של ציר הסיבוב. פעילות מתישה וגעשית יצרה את האטמוספירה הראשונה על כדור הארץ. עיבוי אדי מים, כמו גם קרח משביטים שהתנגשו בכדור הארץ, יצרו את האוקיאנוסים.

• משטח

במשך מאות מיליוני שנים, פני השטחכוכבי הלכת השתנו ללא הרף, יבשות נוצרו והתפרקו. הם נדדו על פני השטח, לפעמים הצטרפו יחד כדי ליצור יבשת-על. לפני כ- 750 מיליון שנה החלה התפוררות יבשת העל המוקדמת ביותר רודיניה. מאוחר יותר, מלפני 600 עד 540 מיליון שנה, היבשות הקימו את פאנוטיה ולבסוף את פנגאה שהתפרקה לפני 180 מיליון שנה.

עידן הקרח המודרני החל כ- 40 מיליוןלפני שנים, ואז התגברו בסוף הפליוקן. אזורי הקוטב עברו מאז מחזורים חוזרים של קרח ונמס, וחוזרים על עצמם כל 40-100 אלף שנה. עידן הקרח האחרון של עידן הקרח הנוכחי הסתיים לפני כ -10,000 שנה.

• מִבְנֶה

ניתן לחלק את פנים כדור הארץ לשכבות בהתאם להןתכונות מכניות (בפרט ריאולוגיות) או כימיות. בהתבסס על תכונות מכניות, הם מחולקים לליתוספירה, אסתנוספירה, מזוספרה, הליבה החיצונית וליבה הפנימית.

היסטוריה של כדור הארץ

השערה מדעית מודרנית של היווצרות כדור הארץוכוכבי לכת אחרים של מערכת השמש היא השערת ערפילית השמש, לפיה מערכת השמש נוצרה מענן גדול של אבק וגז בין כוכבי. הענן היה מורכב בעיקר ממימן והליום, שנוצרו לאחר המפץ הגדול, ומיסודות כבדים יותר שהושארו מאחור בפיצוצי סופרנובה.

לפני כ-4.5 מיליארד שנים הפך הענןלהתכווץ, שהתרחש כנראה עקב פגיעת גל הלם מסופרנובה שהתפרצה למרחק של מספר שנות אור. כשהענן החל להתכווץ, התנע הזוויתי, כוח המשיכה ואינרציה שלו שיטחו אותו לכדי דיסק פרוטו-פלנטרי מאונך לציר הסיבוב שלו.

לאחר מכן, הפסולת בדיסק הפרוטו-פלנטרי מתחתעל ידי פעולת הכבידה הם החלו להתנגש, והתמזגו, יצרו את הפלנטואידים הראשונים. השוואה בין גדלי כוכבי הלכת הארציים (משמאל לימין): כספית, ונוס, כדור הארץ, מאדים.

בתהליך ההצטברות, פלנטואידים, אבק, גז והפסולת שנותרה לאחר היווצרות מערכת השמש החלה להתמזג לאובייקטים גדולים יותר ויותר, ויוצרים כוכבי לכת. התאריך המשוער להיווצרות כדור הארץ הוא 4.54 ± 0.04 מיליארד שנים. כל תהליך היווצרות כדור הארץ נמשך כ- 10-20 מיליון שנה.

הירח נוצר מאוחר יותר - בערך 4.527±0.01לפני מיליארד שנים, למרות שמקורו טרם נקבע במדויק. ההשערה העיקרית קובעת שהוא נוצר על ידי הצטברות מהחומר שנותר לאחר התנגשות משיקית של כדור הארץ עם עצם דומה בגודלו למאדים ובעל מסה של 10-12% מכדור הארץ (לעיתים עצם זה נקרא "תיאה" ).

התנגשות זו השתחררה בערךפי 100 מיליון יותר אנרגיה מזו שכביכול גרמה להכחדת הדינוזאורים. זה הספיק כדי לאדות את השכבות החיצוניות של כדור הארץ ולהמיס את שני הגופים.

חלק מהמעטפת הושלך למסלול כדור הארץ, אשרמנבא מדוע הירח נטול חומר מתכתי ומסביר את הרכבו יוצא הדופן. בהשפעת כוח המשיכה שלו, החומר שנפלט קיבל צורה כדורית והירח נוצר.

הפרוטו-כדור הארץ התרחב עקב הצטברות, והיהחם מספיק כדי להמיס מתכות ומינרלים. ברזל, כמו גם יסודות סידרופילים הקשורים אליו מבחינה גיאוכימית, בעלי צפיפות גבוהה יותר מאשר סיליקטים ואלומינוסיליקטים, שקעו למרכז כדור הארץ.

זה הוביל להפרדה של השכבות הפנימיות של כדור הארץ.אל תוך מעטפת ליבת המתכת רק 10 מיליון שנה לאחר שהכדור הארץ החל להיווצר, ויצר את המבנה שכבות האדמה ועיצב את השדה המגנטי של כדור הארץ.

פליטת גזים מהקרום והוולקניהפעילות הובילה להיווצרות האטמוספירה הראשונית. עיבוי אדי מים, שהוגבר על ידי קרח שהובא על ידי שביטים ואסטרואידים, הוביל להיווצרות אוקיינוסים.

האטמוספירה של כדור הארץ כללה אז ריאותאלמנטים אטמוספריים: מימן והליום, אך הכילו יותר פחמן דו חמצני מאשר עכשיו, וזה הציל את האוקיאנוסים מקפיאה, מכיוון שאור השמש אז לא עלה על 70% מהרמה הנוכחית. לפני כ -3.5 מיליארד שנה נוצר השדה המגנטי של כדור הארץ שמנע את הרס האטמוספירה על ידי רוח השמש.

פני השטח של הפלנטה השתנו ללא הרףבמשך מאות מיליוני שנים: יבשות הופיעו וקרסו, נעו על פני השטח, התאספו מעת לעת ליבשת-על, ואז התפצלו ליבשות מבודדות.

אז, לפני כ- 750 מיליון שנה, יחידרודיניה, אז חלקיה התמזגו לפנוטיה (לפני 600-540 מיליון שנה), ואז - באחרון יבשות העל - פנגאה שהתפרקה לפני 180 מיליון שנה.

מראה הירח

לוויין טבעי גדול יחסית של כדור הארץ,הירח גדול יותר ביחס לכוכב הלכת שלו מכל לוויין אחר במערכת השמש. במהלך תוכנית אפולו, סלעים הובאו חזרה לכדור הארץ מפני השטח של הירח.

תיארוך רדיומטרי של סלעים אלה הראהשהירח הוא בן 4.53 ± 0.01 מיליארד שנים, ונוצר לפחות 30 מיליון שנים לאחר היווצרות מערכת השמש. עדויות חדשות מצביעות על כך שהירח נוצר אפילו מאוחר יותר, לפני 4.48 ± 0.02 מיליארד שנים, או 70-110 מיליון שנים לאחר הופעת מערכת השמש.

תיאוריות על היווצרות הירח חייבות להסביר את היווצרותו המאוחרת, כמו גם את העובדות הבאות.

ראשית, לירח יש צפיפות נמוכה (פי 3.3 מזו של מים, בהשוואה ל-5.5 של כדור הארץ) וליבה מתכתית קטנה.

שנית, אין כמעט מים או חומרים נדיפים אחרים על הירח.

שלישית, לכדור הארץ ולירח יש את אותו הדברחתימות איזוטופיות של חמצן (שפע יחסי של איזוטופים חמצן). מבין התיאוריות שהוצעו כדי להסביר עובדות אלה, רק אחת התקבלה באופן נרחב: השערת ההתנגשות הענקית מציעה כי הירח נוצר על ידי אובייקט בגודל מאדים שפגע בפרוטו-כדור הארץ עם השפעה מציצה.

כתוצאה מהתנגשות של חפץ זה, אשרכדור הארץ מכונה לפעמים תיאה, כדור הארץ שיחרר פי 100 מיליון יותר אנרגיה מהפגיעה שגרמה להכחדת הדינוזאורים.

זה הספיק כדי לאדות חלקהשכבות החיצוניות של כדור הארץ וההמסה של שני הגופים. חלק מהמעטפת הושלך למסלול סביב כדור הארץ. השערה זו חוזה מדוע הירח היה נטול חומר מתכתי ומסבירה את הרכבו החריג. 

החומר שנזרק למסלול סביב כדור הארץיכול להתעבות לגוף יחיד תוך מספר שבועות. בהשפעת כוח המשיכה שלו, החומר שנפלט קיבל צורה כדורית, והירח נוצר.

תיאוריות חדשות על הרכב האדמה

מדענים מאוניברסיטת אריזונה סטייט (ASU) הכינו מאמר שמתאר הצדקה חדשה להשערה של קטסטרופה בלתי נתפסת מעברו הרחוק של כדור הארץ, במהלכו הופיע הירח.

ההנחה היא כי יותר מכוכב הלכת צפוף אך קטן יותר. היצירה שהתנתקה מכדור הארץ או מתיאיה הפכה לירח, ושרידי תאיה התפזרו בחלל או צללו עמוק לתוך כדור הארץ, כפי שמנסים חוקרים מארצות הברית להוכיח.

התיאוריה של היווצרות ההשפעה של הירח אינה חדשה, כמווהרעיון של הופעת אזורי גזירה נמוכים גדולים בתוך הפלנטה שלנו - שתי חריגות ענק בתוך המעטפת על פני הליבה החיצונית של כדור הארץ.

אך אלה רק השערות שאין עליהןראיות ישירות. מדענים מאוניברסיטת מדינת אריזונה בטוחים שהחישובים החדשים שלהם הוסיפו משקל משמעותי להשערת המוצא הזר של חריגות במעטפת כדור הארץ.

הצפיפות של כוכב הלכת ההיפותטי תיאיה משמעותיתחרג מהצפיפות של כדור הארץ הקדום, ולכן שבריו הגדולים ועשירי הברזל שקעו בהדרגה אל ליבת כדור הארץ שלנו. שבר כזה נמצא מתחת לאפריקה, והשני מתחת לאוקיאנוס השקט. חוקרים חוקרים את ההתנהגות הסייסמית של חריגות אלה וקובעים את ההבדל ביניהם מההתנהגות של סלעים יבשתיים אחרים. על פי סימולציות חדשות להתנהגות החריגות, זה משתלב בתיאוריה של התנגשות עם כדור הארץ של כוכב לכת קטן יותר, אך עם צפיפות גבוהה יותר ב -6%.

קרא עוד:

פיזיקאים יצרו אנלוגיה של חור שחור ואישרו את התיאוריה של הוקינג. לאן זה מוביל?

מדענים גילו את החלקיק המיתי של אודדרון

תופעת הטבע המסתורית ביותר. מאיפה ברק הכדור ואיך זה מסוכן?