Powstanie układu słonecznego
Standardowy model powstania Układu Słonecznego (w tym Ziemi)
Składał się z wodoru i helu, stworzonywkrótce po Wielkim Wybuchu 13,7 miliarda lat temu i cięższe pierwiastki wyrzucone przez supernowe. Około 4,5 miliarda lat temu mgławica zaczęła się kurczyć, prawdopodobnie na skutek fali uderzeniowej pobliskiej supernowej.
Fala uderzeniowa może być również wytworzona przez obracaniemgławica. Gdy chmura zaczęła przyspieszać, jej pęd kątowy, grawitacja i bezwładność spłaszczyły ją do postaci dysku protoplanetarnego prostopadłego do jej osi obrotu. W wyniku zderzeń ze sobą dużych odłamków zaczęły formować się protoplanety, okrążające środek mgławicy.
Materia w centrum mgławicy, niewielemoment pędu, sprężony i podgrzany, w wyniku czego następuje synteza jądrowa wodoru w hel. Po jeszcze większym skurczeniu gwiazda T Tauri rozbłysła i zmieniła się w Słońce.
Tymczasem w zewnętrznym obszarze mgławicy grawitacja spowodowała proces kondensacji wokół zaburzeń gęstości i cząstek pyłu, a reszta dysku protoplanetarnego zaczęła rozdzielać się na pierścienie.
W procesie znanym jako akrecja cząsteczki pyłu i gruzu zbijają się w większe kawałki, tworząc planety. Tak powstała Ziemia około 4,54 miliarda lat temu (z błędem 1%).
Proces ten został w dużej mierze zakończony w ciągu10-20 milionów lat. Wiatr słoneczny z nowo powstałej gwiazdy T Tauri oczyścił dysk z większości materii, która nie skondensowała się jeszcze w większe ciała. W tym samym procesie wokół praktycznie wszystkich nowo powstałych gwiazd we Wszechświecie powstaną dyski akrecyjne, a niektóre z tych gwiazd pozyskają planety.
Proto-Ziemia rozszerzała się w wyniku akrecji, aż do niejpowierzchnia była wystarczająco gorąca, aby stopić ciężkie pierwiastki syderofilowe. Metale o większej gęstości niż krzemiany zapadły się w Ziemię.
Ta żelazna katastrofa doprowadziła do podziałuna prymitywny płaszcz i metaliczny rdzeń zaledwie 10 milionów lat po tym, jak Ziemia zaczęła się formować, tworząc warstwową strukturę Ziemi i kształtując ziemskie pole magnetyczne.
Pierwsza atmosfera Ziemi uchwycona ze Słońcamgławica składała się z lekkich (atmosferycznych) elementów mgławicy słonecznej, głównie wodoru i helu. Połączenie wiatru słonecznego i wysokiej temperatury powierzchni nowo powstałej planety doprowadziło do utraty części atmosfery, w wyniku czego w atmosferze obecnie udział tych pierwiastków w stosunku do cięższych jest mniejszy niż W przestrzeni kosmicznej.
Historia geologiczna Ziemi
Historia geologiczna Ziemi - sekwencjawydarzenia w rozwoju Ziemi jako planety: od formowania się skał, powstawania i niszczenia form terenu, zanurzania lądu pod wodą, cofania się morza, zlodowacenia, po pojawienie się i zniknięcie zwierząt i roślin oraz inne wydarzenia w geochronologicznej skali czasu. Powstał głównie na podstawie badań warstw skalnych planety.
- Stan początkowy Ziemi
Początkowo Ziemia była stopiona i gorąca z powodu silnego wulkanizmu i częstych zderzeń z innymi ciałami. Ale ostatecznie zewnętrzna warstwa planety ochładza się i zamienia w skorupę ziemską.
Nieco później, w wyniku zderzenia naStyczny do ciała niebieskiego, wielkości Marsa i masy około 10% Ziemi, powstał Księżyc. W rezultacie większość materiału uderzającego obiektu i część materiału płaszcza Ziemi została wyrzucona na orbitę okołoziemską. Z tych szczątków zebrał się proto-Księżyc i zaczął orbitować w promieniu około 60 tysięcy km.
- Formacja orbity
W wyniku uderzenia ziemia stała się ostrawzrost prędkości obrotowej, wykonanie jednego obrotu w ciągu 5 godzin i zauważalne pochylenie osi obrotu. Odgazowanie i aktywność wulkaniczna stworzyły pierwszą atmosferę na Ziemi. W wyniku kondensacji pary wodnej oraz lodu z komet zderzających się z Ziemią powstały oceany.
- Powierzchnia
Powierzchnia od setek milionów latplanety nieustannie się zmieniały, tworzyły się i rozpadały kontynenty. Migrowali po powierzchni, czasami łącząc się ze sobą, tworząc superkontynent. Około 750 milionów lat temu najwcześniejszy znany superkontynent Rodinia zaczął się rozpadać. Później, od 600 do 540 milionów lat temu, kontynenty utworzyły Pannotię, a ostatecznie Pangeę, która rozpadła się 180 milionów lat temu.
Współczesna epoka lodowcowa rozpoczęła się około 40 milionówlat temu, a następnie nasilił się pod koniec pliocenu. Od tego czasu regiony polarne przeszły powtarzające się cykle zlodowacenia i topnienia, powtarzające się co 40-100 tysięcy lat. Ostatnia epoka lodowcowa obecnej epoki lodowcowej zakończyła się około 10 000 lat temu.
- Struktura
Wnętrze Ziemi można podzielić na warstwy ze względu na ich strukturęwłaściwości mechaniczne (w szczególności reologiczne) lub chemiczne. Ze względu na właściwości mechaniczne dzieli się je na litosferę, astenosferę, mezosferę, jądro zewnętrzne i jądro wewnętrzne.
Historia Ziemi
Współczesna hipoteza naukowa dotycząca powstania Ziemii innymi planetami Układu Słonecznego jest hipoteza mgławicy słonecznej, według której Układ Słoneczny powstał z dużej chmury międzygwiazdowego pyłu i gazu. Chmura składała się głównie z wodoru i helu, które powstały po Wielkim Wybuchu, oraz cięższych pierwiastków pozostałych po wybuchach supernowych.
Około 4,5 miliarda lat temu chmura stała siękurczy się, co prawdopodobnie nastąpiło na skutek uderzenia fali uderzeniowej supernowej, która wybuchła w odległości kilku lat świetlnych. Gdy obłok zaczął się kurczyć, jego moment pędu, grawitacja i bezwładność spłaszczyły go, tworząc dysk protoplanetarny prostopadły do jego osi obrotu.
Następnie szczątki w dysku protoplanetarnym podpod wpływem grawitacji zaczęli się zderzać i łącząc się, utworzyli pierwsze planetoidy. Porównanie rozmiarów planet naziemnych (od lewej do prawej): Merkurego, Wenus, Ziemi, Marsa.
W procesie akrecji planetoidy, pył, gaz iszczątki pozostawione po powstaniu Układu Słonecznego zaczęły łączyć się w coraz większe obiekty, tworząc planety. Przybliżona data powstania Ziemi to 4,54 ± 0,04 miliarda lat temu. Cały proces formowania się planety trwał około 10-20 milionów lat.
Księżyc powstał później - około 4,527 ± 0,01miliardy lat temu, chociaż jego pochodzenie nie zostało jeszcze dokładnie ustalone. Główna hipoteza głosi, że powstał on w wyniku akrecji z materii pozostałej po stycznym zderzeniu Ziemi z obiektem wielkości Marsa i masie 10-12% masy Ziemi (czasami obiekt ten nazywany jest „Theią”). ).
Zderzenie to uwolniło około100 milionów razy więcej energii niż ta, która rzekomo spowodowała wyginięcie dinozaurów. To wystarczyło, aby odparować zewnętrzne warstwy Ziemi i stopić oba ciała.
Część płaszcza została wrzucona na orbitę Ziemi, coprzewiduje, dlaczego Księżyc jest pozbawiony materiału metalicznego i wyjaśnia jego niezwykły skład. Pod wpływem własnej grawitacji wyrzucony materiał przyjął kształt kulisty i powstał Księżyc.
Proto-Ziemia rozszerzyła się w wyniku akrecji i byławystarczająco gorące, aby stopić metale i minerały. Żelazo, a także powiązane z nim pierwiastki syderofilne, posiadające większą gęstość niż krzemiany i glinokrzemiany, opadły do środka Ziemi.
Doprowadziło to do rozdzielenia wewnętrznych warstw Ziemi.w płaszcz i metalowy rdzeń zaledwie 10 milionów lat po tym, jak Ziemia zaczęła się formować, tworząc warstwową strukturę Ziemi i kształtując jej pole magnetyczne.
Emisja gazów ze skorupy i wulkanówaktywność doprowadziła do powstania atmosfery pierwotnej. Kondensacja pary wodnej, wzmocniona lodem przyniesionym przez komety i asteroidy, doprowadziła do powstania oceanów.
Atmosfera ziemska składała się wówczas z płucpierwiastki atmosferyczne: wodór i hel, ale zawierały znacznie więcej dwutlenku węgla niż obecnie, co uchroniło oceany przed zamarzaniem, ponieważ jasność Słońca nie przekraczała wówczas 70% obecnego poziomu. Około 3,5 miliarda lat temu powstało pole magnetyczne Ziemi, które zapobiegło dewastacji atmosfery przez wiatr słoneczny.
Powierzchnia planety stale się zmieniałaprzez setki milionów lat: kontynenty pojawiały się i zapadały, przemieszczały się po powierzchni, okresowo łącząc się w superkontynent, a następnie rozdzielając się na izolowane kontynenty.
A więc około 750 milionów lat temu singielRodinia, następnie jej części połączyły się z Pannotią (600-540 mln lat temu), a następnie - w ostatnim z superkontynentów - Pangeą, która rozpadła się 180 mln lat temu.
Wygląd księżyca
Stosunkowo duży naturalny satelita Ziemi,Księżyc jest większy w stosunku do swojej planety niż jakikolwiek inny satelita w Układzie Słonecznym. W ramach programu Apollo skały sprowadzono na Ziemię z powierzchni Księżyca.
Wykazano datowanie radiometryczne tych skałże Księżyc ma 4,53 ± 0,01 miliarda lat i powstał co najmniej 30 milionów lat po powstaniu Układu Słonecznego. Nowe dowody sugerują, że Księżyc powstał jeszcze później, 4,48 ± 0,02 miliarda lat temu, czyli 70–110 milionów lat po pojawienie się Układu Słonecznego.
Teorie powstawania Księżyca muszą wyjaśniać jego późne powstanie, a także następujące fakty.
Po pierwsze, Księżyc ma niską gęstość (3,3 razy większą od wody w porównaniu do 5,5 na Ziemi) i mały metalowy rdzeń.
Po drugie, na Księżycu praktycznie nie ma wody ani innych substancji lotnych.
Po trzecie, Ziemia i Księżyc mają to samosygnatury izotopowe tlenu (względna obfitość izotopów tlenu). Spośród teorii, które zostały zaproponowane w celu wyjaśnienia tych faktów, tylko jedna została szeroko zaakceptowana: hipoteza kolizji gigantycznej sugeruje, że Księżyc został stworzony przez obiekt wielkości Marsa uderzający w proto-Ziemię z uderzeniem spojrzenia.
W wyniku zderzenia tego obiektu, któryZiemia, czasami nazywana Theią, wyzwoliła około 100 milionów razy więcej energii niż uderzenie, które spowodowało wyginięcie dinozaurów.
To wystarczyło, aby część odparowałazewnętrznych warstw Ziemi i stopienie obu ciał. Część płaszcza została wyrzucona na orbitę wokół Ziemi. Hipoteza ta przewiduje, dlaczego Księżyc był pozbawiony materiału metalicznego i wyjaśnia jego niezwykły skład.
Substancja wyrzucona na orbitę wokół Ziemimoże skondensować się w jedno ciało w ciągu kilku tygodni. Pod wpływem własnej grawitacji wyrzucony materiał przybrał kulisty kształt i uformował się Księżyc.
Nowe teorie składu ziemi
Naukowcy z Arizona State University (ASU) przygotowali artykuł, w którym przedstawiono nowe uzasadnienie hipotezy o niewyobrażalnej katastrofie z odległej przeszłości Ziemi, podczas której pojawił się Księżyc.
Zakłada się, że więcej niżgęsta, ale mniejsza planeta Theia. Kawałek, który oderwał się od Ziemi lub Theia, stał się Księżycem, a pozostałości Theii rozproszyły się w kosmosie lub wbiły głęboko w Ziemię, co próbują udowodnić naukowcy ze Stanów Zjednoczonych.
Teoria powstawania uderzeń Księżyca nie jest nowa, gdyżoraz pomysł pojawienia się na naszej planecie dużych obszarów o niskim ścinaniu – dwóch gigantycznych anomalii w płaszczu na powierzchni zewnętrznego jądra Ziemi.
Ale to tylko hipotezy, dla których nie mabezpośredni dowód. Naukowcy z Arizona State University są przekonani, że ich nowe obliczenia znacznie zwiększyły wagę hipotezy o obcym pochodzeniu anomalii w płaszczu Ziemi.
Gęstość hipotetycznej planety Theia jest znaczącaprzekroczyła gęstość starożytnej Ziemi, więc jej bogate w żelazo duże fragmenty stopniowo zapadały się w jądro naszej planety. Jeden taki fragment znajduje się pod Afryką, a drugi pod Oceanem Spokojnym. Naukowcy badają zachowanie sejsmiczne tych anomalii i stwierdzają, że różnią się one od zachowania innych skał lądowych. Zgodnie z nowymi symulacjami zachowania anomalii wpisuje się w teorię zderzenia z Ziemią mniejszej planety, ale o 6% większej gęstości.
Czytaj więcej:
Fizycy stworzyli analogię czarnej dziury i potwierdzili teorię Hawkinga. Dokąd to prowadzi?
Naukowcy odkryli mityczną cząstkę Odderona
Najbardziej tajemnicze zjawisko naturalne. Skąd się bierze piorun kulowy i jak jest niebezpieczny?