Откуда взялась вода на Земле
Ученые до сих пор спорят о появлении воды на Земле. Один товарищ занялся поисками гипотез. Нашел аж шесть штук. Нет согласия в этом мире! Откуда вода на Земле — варианты ответа.
Гипотезы о происхождении воды на Земле
Первая гипотеза. Горячее происхождение Земли
Считается, что некогда Земля была расплавленным огненным шаром, который, излучая тепло в пространство, постепенно остывал. Появилась первородная кора, возникли химические соединения элементов и среди них соединение водорода с кислородом, или, проще говоря, вода.
Пространство вокруг Земли все более заполнялось газами, которые непрерывно извергались из трещин остывающей коры. По мере охлаждения пары образовывали облачный покров, плотно окутавший нашу планету. Когда температура в газовой оболочке упала настолько, что влага, содержащаяся в облаках, превратилась в воду, пролились первые дожди.
Тысячелетие за тысячелетием низвергались дожди. Они-то и стали тем источником воды, которая постепенно заполнила океанические впадины и образовала Мировой океан.
Вторая гипотеза. Холодное происхождение Земли
Была Земля холодная, а потом начала разогреваться. Разогрев стал причиной вулканической деятельности. Извергаемая вулканами лава выносила на поверхность планеты пары воды. Часть паров, конденсируясь, заполняла океанические впадины, а часть образовала атмосферу. Как теперь подтверждено, главной ареной вулканической деятельности на первых стадиях эволюции Земли действительно являлось дно современных океанов.
Согласно этой гипотезе вода содержалась уже в той первичной материи, из которой сложилась наша Земля. Подтверждением такой возможности является наличие воды в падающих на Землю метеоритах. В «небесных камнях» ее до 0,5 %. На первый взгляд мизерное количество. Как то не убедительно!
Третья гипотеза
Третья гипотеза опять же исходит из «холодного» происхождения Земли с последующим ее разогревом.
На какой-то стадии разогрева в мантии Земли на глубинах 50— 70 км из ионов водорода и кислорода начал возникать водяной пар. Однако высокая температура мантии не позволяла ему вступать в химические соединения с веществом мантии.
Под действием гигантского давления пар выжимался в верхние слои мантии, а затем и в кору Земли. В коре более низкие температуры стимулировали химические реакции между минералами и водой, в результате разрыхления пород, образовались трещины и пустоты, которые немедленно заполнялись свободной водой. Под действием давления воды трещины раздавались, превращались в разломы, и вода через них устремлялась на поверхность. Так возникли первичные океаны.
Однако деятельность воды в коре Земли этим не исчерпывалась. Горячая вода довольно легко растворяла в себе кислоты и щелочи. Эта «адская смесь» разъедала все и вся вокруг, превращаясь в своеобразный рассол, который и придал морской воде присущую ей и поныне соленость.
Тысячелетия сменяли друг друга. Рассол вширь и вглубь неумолимо расползался под гранитными основаниями континентов. Проникнуть же в собственно гранит ему дано не было. Пористая структура гранита, подобно тонкому фильтру, задерживала взвеси. «Фильтр» засорялся, а засорившись, начинал играть роль экрана, преграждавшего путь воде.
Если все это имело место, то под материками на глубине 12— 20 км расстилаются океаны сжатой и насыщенной растворенными солями и металлами воды. Вполне возможно, что такие океаны раскинулись и под многокилометровой толщей базальтового дна наземных океанов.
В пользу приведенной гипотезы свидетельствует резкое возрастание скорости сейсмических волн на глубине 15—20 км, т. е. как раз там, где должна пролегать граница предполагаемого раздела между гранитом и поверхностью рассола, граница резкого изменения физико-химических свойств вещества.
Приведенную гипотезу подтверждает и так называемый дрейф материков. Гранитные громады материков перемещаются. Они «плывут», хотя скорость их движения составляет всего несколько сантиметров в столетие. Отчего же не предположить, что океаны рассолов выполняют роль своеобразной пленки под «днищами» материков, подобно пленке масла в подшипнике между цапфой и валом.
Если рассолы существуют, то в будущем человечество наверняка использует их как богатейшую жидкую руду, в которой растворены ценнейшие элементы и их соединения.
Четвертая гипотеза английского астрофизика Хойла
Она была опубликована сравнительно недавно, в 1972 г. Гипотеза представляет собой следствие из гипотезы происхождения Солнечной системы.
Суть ее такова: конденсация протопланетного облака, окружавшего наше прото-Солнце, протекала неравнозначно на разных расстояниях от Солнца. Чем дальше от него, тем температура облака была ниже. Ближе к Солнцу могли конденсироваться, скажем, металлы как вещества более тугоплавкие. А там, где проходят орбиты Урана, Нептуна и Плутона, по расчетам Хойла, температура составляла примерно 350 К, что уже достаточно для конденсации паров воды.
Именно этим обстоятельством можно объяснить «водную» природу Урана, Нептуна и Плутона, образовавшихся в процессе слияния частиц льда и снега. «Водную» природу указанных планет подтверждают новейшие астрономические наблюдения.
Однако в процессе формирования внешних планет имело место гравитационное «выталкивание» глыб льда в область внутренних планет. Те из глыб, которые обладали достаточными размерами, не успев полностью испариться от солнечных лучей, достигали Земли и падали на нее в виде своеобразного ледяного «дождя». Очевидно, такие «дожди» были более обильными на Марсе и весьма скудными на Венере.
Расчеты, выполненные Хойлом, подтверждают возможность образования земных океанов из ледяных дождей, для чего потребовалось всего несколько миллионов лет.
Пятая гипотеза
Она, как и четвертая, предполагает чисто космическое происхождение воды, но из других источников. Дело в том что на Землю из глубин космоса непрерывно низвергается ливень электрически заряженных частиц. И среди этих частиц изрядную долю составляют протоны — ядра атомов водорода. Пронизывая верхние слои атмосферы, протоны захватывают электроны и превращаются в атомы водорода, которые тут же вступают в реакцию соединения с кислородом атмосферы. Образуются молекулы воды. Расчет показал, что космический источник такого рода способен дать почти 1,5 т воды в год, и эта вода в виде осадков достигает земной поверхности.
Полторы тонны… По глобальным меркам — ничтожное количество. Но следует иметь в виду, что образование такой космической воды началось одновременно с возникновением планеты, т. е. более 4 млрд. лет назад.
Шестая гипотеза
Как установлено учеными, примерно 250 млн. лет назад на Земле был единый континент. Затем, неизвестно по каким причинам, он треснул, и части его начали расползаться, «уплывать» друг от друга.
Доказательствами существования некогда единого материка является не только подобие береговых линий, но также сходство флоры и фауны, сходство геологических структур побережий. Короче говоря, ныне мало кто сомневается в единстве континентов Земли в прошлом. Недоумение вызывает другое: как могут, подобно гигантским «айсбергам», уплывать друг от друга глыбы материков, если их корни уходят вглубь на десятки километров? И что приводит их в движение?
Исследования последних лет подтвердили: да, материки «плывут», расстояние между ними непрерывно увеличивается. Передвижение материков блестяще объясняет гипотеза расширяющейся Земли. Гипотеза утверждает: первоначально Земля имела радиус вдвое меньший, чем сейчас. Материки, слитые тогда воедино, опоясывали планету.Океанов не существовало. И вот на границе протерозоя и мезозоя (250—300 млн. лет назад) Земля начала расширяться. Единый материк дал трещины, которые, наполнившись водой, превратились в океаны. И с тех пор по наше время радиус Земли увеличился вдвое!
Изобретение атомных часов позволило с абсолютной точностью определить долготу и широту земных объектов по звездному небу. Измерения показали, что наша планета… продолжает расширяться!
Расширяется, например, Европа. Москва и Ленинград «плывут» на восток со скоростью 1 см в год. А Гамбург, расположенный в центре Европы, остается на месте.
Скорость расширения европейского континента огромна. Ведь за каких-нибудь 20 млн. лет (ничтожнейший срок для геологической эпохи) в результате такого перемещения может образоваться чаша будущего океана шириной в 4000 км.
Однако до сих пор у сторонников гипотезы расширяющейся Земли не было доводов, с помощью которых они могли бы объяснить, почему Земля расширяется.
Теперь такие доводы есть.
Напомним прежде всего (и мы к этому еще вернемся), что Вселенная на 98 % состоит из водорода, т. е. из элемента, рождающего воду. На 98 % из водорода состоит и наша Земля. Он пришел к нам вместе с теми частицами холодной космической пыли, из которой образовались все планеты Солнечной системы. А среди этих частиц находились и атомы металлов.
Вот тут-то мы и сталкиваемся с интереснейшим явлением. Оказывается, металлы способны поглощать огромное количество водорода — десятки, сотни и даже тысячи объемов на один свой объем. Далее: чем больше водорода поглощает (или присоединяет) металл, тем плотнее он становится, т. е. все более уменьшается в объеме. Да, мы не оговорились — уменьшается. Так, щелочные металлы, присоединяя водород, уменьшаются в объеме в 1,5 раза уже при атмосферном давлении. Что же касается других металлов (например, железа и никеля, из которых, по мнению ученых, сложено ядро Земли), то при нормальном атмосферном давлении (105 Па) уменьшение объема у них весьма незначительно.
Однако по мере уплотнения пылевого облака происходило его гравитационное сжатие, и давление внутри прото-Земли возрастало. Соответственно росла и степень поглощения водорода металлами группы железа. Сжатие порождало антипод давления — разогрев.
А так как наибольшему сжатию подвергались центральные области образовавшейся планеты, то там стремительнее росла и температура.
И вот на какой-то стадии разогрева, когда температура в ядре Земли достигла определенного критического значения (переход количественного роста в новое качественное состояние!), начался обратный процесс — выделение водорода из металлов.
Распад металловодородистых соединений, т. е. восстановление металлических структур, вызвал резкое увеличение объема вещества ядра Земли. Расширение металлического ядра проявилось с такой силой, что мантия и кора планеты, не выдержав, дали трещины.
Таким образом, дегазация водорода сопровождалась расширением Земли. Между тем водород, пронизывая огромную толщу планеты, захватывал по пути атомы кислорода, и на поверхность ее вырывались уже пары воды. Конденсируясь, вода заполняла разломы в коре. Постепенно образовались океаны.
Итак, шесть гипотез происхождения земной воды. Со временем выяснится, в какой из них истина. Возможно, окажутся верными все шесть, в какой-то степени каждая. Пока же вопрос «Откуда взялась вода на Земле?» остается открытым.
Источник
Откуда на Земле столько воды?
В нашем телеграм канале недавно мне поступил ещё один интересный вопрос:
Банальный вопрос, но откуда на Земле вода и в ТАКОМ количестве?
Действительно, около 70% поверхности нашей планеты покрыто водой, а суммарный объём воды на Земле оценивается в 1,39 млрд кубических километров. На первый взгляд, кажется, что это чрезвычайно много, однако, масса воды в сравнении с массой всей планеты очень мала: она приблизительно в 4000 раз меньше массы Земли. В этом свете масса воды уже не кажется столь колоссальной, но вопрос всё равно остаётся: откуда на Земле даже такое количество воды?
На данный момент у учёных есть несколько непротиворечивых гипотез о том, как на поверхности Земли оказалось достаточно воды, чтобы заполнить океаны и моря, а также образовать огромные ледники. Вполне вероятно, что каждый из этих механизмов внёс свой вклад в образование гидросферы Земли и в научной среде споры идут лишь о существенности этих вкладов.
Первым источником воды на Земле являются ледяные кометы и астероиды. Считается, что вода могла заноситься ими на Землю маленькими порциями в течение миллиардов лет и в результате её скопилось достаточно, чтобы покрыть 70% поверхности планеты. В течение долгого времени эта гипотеза была основной и практически безальтернативной, но современные исследования показывают, что занесённой таким образом на Землю воды не должно хватить, чтобы наполнить океаны в их современном объёме.
Вторым источником воды считаются химические реакции в литосфере: водород и кислород были на Земле с момента её формирования, ожидая возможности соединиться. Исследования геологов показали, что вода может образовываться в горных породах, при контакте минералов богатых водородом и кислородом, после чего различными механизмами переносится к поверхности. Моделирование этих процессов показывает, что через такой механизм могло образоваться в три раза больше воды, чем содержится во всех океанах в наше время. В связи с этим многие учёные считают механизм образования воды в литосфере основным источником воды на Земле.
Третьим источником воды считаются химические реакции в атмосфере. Вода образовывалась там в форме пара, наполняя атмосферу, а при извержениях вулканов конденсировалась на выброшенных микрочастицах и затем выпадать на поверхность в виде дождя. На данный момент этот механизм считается наименее существенным и, вполне возможно, что он сделал совершенно мизерный вклад в наполнение мирового океана.
Ставьте палец вверх, чтобы видеть в своей ленте больше статей о космосе и науке!
Подписывайтесь на мой канал здесь, а также на мои каналы в телеграме и на youtube . Там вы можете почитать большое количество интересных материалов, а также задать свой вопрос. Поддержать наш канал материально можно через patreon .
Источник
Как миллиарды лет назад на Земле появилась вода и откуда взялись моря и океаны?
Вода — основа земной жизни. 70% Земли покрыто водой в жидком или замерзшем виде, 62% человеческого тела состоит из воды и 50% тел всех живых существ. Но каждый день, потребляя воду в неимоверных количествах, мы не задумываемся, как нам повезло — получить воду.
Ведь вода на планете — это шанс из миллиона, настоящее чудо Вселенной. Посмотрим, как вода появилась на Земле.
Вода со звезд
Н2O — два атома водорода и один атом кислорода, формула воды. Вода — третья по численности молекула во Вселенной после газообразного водорода (H2) и окиси углерода (CO). Все они рождаются в недрах пылающих звезд, что выпаривают элементы таблицы Менделеева в своих ядерных печках.
А когда звезды взрываются, элементы летят в космос и спариваются в сложные цепочки, рождая новые.Так появилась и вода во Вселенной. В наличии воды в космосе удивительного нет, она повсюду в межпланетном пространстве. Но в замерзшем виде, эта вода разбросана на тысячи световых лет. Откуда же моря и океаны Земли?
В предыдущих главах мы видели, как родилась Земля. Взрыв сверхновой звезды, рождение Солнца и огромные космические строительные куски — планетозимали, столкнулись друг с другом и встали на своих местах планетами Солнечной системы. Среди них была и Земля, но вода не могла появиться на ней в первые миллионы лет детородного пекла.
Кометы
Падая вместе с остальными элементами, вода мгновенно выпаривалась жарой высоких температур юной Земли и улетала в космос без остатка, ведь атмосферы нет и воду планете не задержать. Но шло время, молодая планета прекращала корчиться жаркими родовыми муками и остывала.
Но без атмосферного щита астероиды и кометы продолжали безнаказанно бомбардировать юную Землю ковровыми бомбардировками. Они разлетались на куски, оставляя планете принесенный строительный материал погибших звезд.
Астероиды и кометы содержат застывшую воду и больше всего льда на кометах. Вспомните знаменитые газовые хвосты комет, это испаряется космический лед в лучах Солнца.
Земля остыла, вода упавших комет и астероидов уже не исчезает в пекле. Вода остается на Земле, лед тает, превращаясь в жидкую воду доисторического океана. Это первое чудо Земли — космическая вода попала и задержалась на планете.
Второе чудо
А затем произошло второе земное чудо. Дело в том, что вода так попала на все планеты Солнечной системы при рождении. Что же случилось с водой?
Венера — вторая от Солнца. Ее называют сестрой Земли, так похожа она на нашу планету по строению. Но близость к Солнцу так разогрело Венеру, что океаны молодой планеты просто испарились, а водяной пар был унесен солнечным ветром в космос.
Сегодня Венера — это 472 градуса тепла на поверхности и непроницаемые облака серной кислоты и углекислого газа над ними.
Нептун — последняя планета, самая дальняя от Солнца. Солнце не смогло разогреть его, и Нептун промерз до самого ядра вместе с водой и попавшими на него строительными элементами. Как закоченевшая роза в морозильнике, Нептун теперь никогда не вернется к жизни.
На ледяном гиганте Нептун царит метан, там минус 200 градусов круглый год и со скоростью 600 км/ч носятся аммиачные ураганы.
Чудо Земли в том, что она оказалась на идеальной третьей солнечной орбите. Солнце греет ровно столько, сколько требуется для формирования жидкой воды, пригодной для жизни .
Так на нашей планете два космических чуда породили воду. А может и не чудо вовсе это, а рука Бога?
Источник