Земля была полностью покрыта океаном

3 миллиарда лет назад Земля была планетой-океаном

Планеты-океаны — не редкость в нашей галактике. Будучи полностью покрытыми водой, эти далекие небесные объекты могут быть настоящей кладезью жизни. Однако знаете ли вы, что 3,2 миллиарда лет назад Земля тоже была покрыта огромным океаном и вообще не имела континентов? Согласно статье, опубликованной на портале livescience.com, знакомые нам материки появились гораздо позже, чем мы считали ранее. Так что же повлияло на ход развития голубой планеты и превратило ее в место, где есть не только океаны, но и суша?

3 миллиарда лет назад наша планета была полностью покрыта водой

Земля была планетой-океаном

Когда 4,5 миллиарда лет назад ряд мощных столкновений между пылью и космическими породами положил начало рождению нашей планеты, совсем еще юная Земля представляла собой пузырящуюся, расплавленную сферу магмы глубиной в тысячи километров. Постепенно охлаждаясь по мере вращения, через несколько миллионов лет после своего рождения, остывающая магма сформировала первые минеральные кристаллы в земной коре. Спустя 4 миллиарда лет именно их удалось обнаружить ученым из Северо-Западной Австралии, которые решили проанализировать породу,найденную в глубине самого маленького континента планеты. В ходе проведенного исследования выяснилось, что кристаллы представляли собой остатки древнего океанического дна, свидетельствующего о том, что когда-то очень давно на Земле не существовало суши в том понимании, к которому мы все привыкли.

Согласно представленной учеными теории, континенты появились гораздо позже: в тот момент, когда тектоника плит толкнула огромные скалистые массы суши вверх, чтобы пробить морскую поверхность. Между тем, первая вода Земли, возможно, была принесена сюда богатыми льдом кометами из-за пределов нашей Солнечной системы. Альтернативная версия же утверждает, что влага могла прибыть в виде пыли из облака частиц, которое породило Солнце и вращающиеся вокруг него объекты.

Кометная бомбардировка могла положить начало жизни на Земле

Когда Земля была горячим океаном магмы, водяной пар и газы выходили с поверхности раскаленного шара в его атмосферу. «Затем из земной газовой оболочки пошел сильный дождь, вызванный резким похолоданием», — подтвердил ведущий автор исследования Бенджамин Джонсон, доцент кафедры геологических и атмосферных наук в Университете штата Айова.

Кстати говоря, вы можете найти еще больше полезных статей об истории Земли в наших официальных каналах в Яндекс.Дзен и в Telegram.

В своем новом исследовании Джонсон и его коллега Босуэлл Уинг, доцент геологических наук в Университете Колорадо, обратились к уникальной находке, сделанной ими в австралийской глубинке. Обнаруженный ими кусок материала представляет собой скалистую структуру, застилавшую океаническое дно 3,2 миллиарда лет назад. В куске породы сохранились изотопы кислорода, способные помочь исследователям расшифровать изменения в температурах древнего океана планеты, а также в ее глобальном климате.

Могла ли возникнуть жизнь на планете-океане?

Проанализировав более 100 образцов осадочных пород, ученые обнаружили, что около 3,2 миллиарда лет назад океаны содержали больше кислорода-18, чем кислорода-16, который в настоящее время является наиболее распространенным в океане. Таким образом, выщелачивая кислород-18 из океанов, материковые массы суши свидетельствуют о том, что в древности континентов попросту не существовало. В этом случае, могла ли возникнуть какая-либо жизнь в условиях, столь отличных от современных?

Бенджамин Джонсон и его коллега склонны придерживаться мнения, что жизнь на Земле могла появиться лишь в двух местах: в гидротермальных источниках и прудах на суше. И те, и другие способны предоставить постепенно эволюционирующим живым существам достаточно органических веществ для роста и развития. Как бы то ни было, если теория ученых подтвердится, нахождение жизни на уже обнаруженных человеком планетах-океанах, таких как GJ 1214b или Kepler-22b, будет возможным лишь в том случае, если вышеупомянутые экзопланеты пойдут путем, который в свое время прошла наша голубая планета. В противном случае, вода может оказаться пусть и важным, но всего лишь ингредиентом для возникновения жизни на органической основе, который без участия дополнительных факторов не сможет обеспечить комфортную среду для зарождения первых микроорганизмов.

Источник

Земля 3 млрд лет назад была полностью покрыта океаном

Земля 3 млрд лет назад была полностью покрыта океаном. В течение нескольких эпох на всей планете не было ни одного крупного участка суши, говорится в исследовании ученых из Университета Колорадо, опубликованном в журнале Nature Geoscience.

Древняя Земля была совсем не похожа на планету в сегодняшнем представлении — долгое время на ней существовало только два суперконтинента, Гондвана и Лавразия. В ходе нового исследования ученые выяснили, что еще до существования суперконтинента Родиния наша планета в течение нескольких эпох была целиком покрыта водой.

Исследователи проанализировали почву в регионе Пилбара на северо-западе Австралии, где к поверхности подходят породы возрастом около 3,24 млрд лет. Анализ проводился на предмет наличия в породе кислорода-18, тяжелых элементов, которые накапливаются в камнях при их взаимодействии с морской водой. Подсчет их количества позволяет ученым определить климат древней Земли.

Оказалось, что количество этих изотопов почти совпадает с их содержанием в породах, которые омываются морской водой прямо сейчас. Это говорит о том, что примерно 3,24 млрд лет назад суши на Земле практически не существовало, а вся поверхность была покрыта водой.

«Ничто не противоречит тому, чтобы имелись небольшие отдельные “микроконтиненты”. Мы просто не думаем, что в то время могло происходить такое глобальное формирование почв суши, как сегодня»

Босуэлл Уинг, ведущий автор исследования

Ранее ученые из Университета Портсмута нашли первую в истории жевательную резинку. Красивый, похожий на янтарь, материал был обнаружен в окаменелых листьях возрастом 110 миллионов лет.

Источник

Водный мир: какой была Земля более 3 млрд лет назад

Ученые нашли доказательство того, что Земля была покрыта глобальным океаном, который превратил планету в «водный мир» более 3 млрд лет назад. Открытие помогает не только понять, где и как появилась первая одноклеточная жизнь на Земле, но и определить, какие экзопланеты могут быть обитаемыми. «Хайтек» рассказывает, что известно науке о Земле в период 3 млрд лет назад и по каким критериям астрономы планируют искать потенциально обитаемые миры.

Что именно выяснили ученые

Состояние планеты и процессы, которые происходили на ней 3 млрд лет назад, вызывают множество споров среди ученых — в первую очередь, потому что на поверхности Земли сохранилось мало геологических памятников этого периода.

Однако существует несколько регионов, где древние породы подходят близко к поверхности. Одним из них является Панорама — засушливая и малонаселенная область в Западной Австралии, где ученым из Университета Колорадо удалось извлечь образцы керна возрастом около 3,24 млрд лет.

В этой местности на поверхность выходит плита, которая в архее находилась на дне океана. Ученые воспользовались этим, чтобы определить содержание в ее породах различных видов кислорода, которые накапливаются в минералах при взаимодействии с морской водой. В частности они проанализировали относительные количества двух изотопов: легкого кислорода-16 и чуть более тяжелого кислорода-18 в более чем 100 образцах.

Анализ показал, что количество этих изотопов значительно превышает их содержание в породах, которые омываются морской водой прямо сейчас. Ученые считают, что такой результат говорит о том, что примерно 3,24 млрд лет назад суши на Земле практически не существовало, а вся поверхность была покрыта водой.

«Без континентов над океаном значение кислорода было бы отличным от сегодняшнего, и это именно то, что мы нашли», — пишет ведущий автор исследования Бенджамин Джонсон.

При этом результаты исследования не означают, что Земля была полностью лишена суши — исследователи полагают, что в этот период развития планеты на ее поверхности могли существовать «микроконтиненты», которые поднимались над поверхностью океана на большом удалении друг от друга.

При этом анализ с высокой долей вероятности исключает существование огромных богатых почвой континентов, подобные тем, которые доминируют сегодня на Земле, а также суперконтинентов — таких, как гипотетический Ваальбара.

Ваальбара — первый гипотетический суперконтинент на Земле, который, предположительно, существовал в эпоху архея — 3,6–2,8 млрд лет назад. Его формирование, согласно гипотезе ученых, началось 3,6 млрд лет назад, а завершилось 3,1 млрд лет назад. Суперконтинент раскололся на более мелкие около 2,5 млрд лет назад.

«Я представляю картину, похожую на то, как выглядят Галапагосские острова, если посмотреть на них с запада: огромные просторы океана на север и юг с небольшими скалистыми вулканическими островками, едва поднимающимися над поверхностью океана», — комментирует Джонсон.

Однако возможны и иные объяснения очень высокого содержания изотопов кислорода в породах того периода, отмечают авторы исследования. Такие же химические характеристики могут возникнуть, если континенты формировались гораздо медленнее, чем полагают ученые.

Еще одна гипотеза заключается в том, что континентальные глины, которые сейчас представляют собой твердые породы, образовались не на суше, а в океане.

Что было на Земле, кроме океана

Гипотезы о том, как именно и когда на Земле сформировались первые континенты, до сих пор являются предметом спора среди ученых. Существует теория, что крупные участки суши на поверхности планеты появились в результате замедления потери тепла из недр Земли.

Самому старому из сохранившихся континентальных материалов около 4 млрд лет — то есть он сформировался примерно через 600 млн лет после формирования планеты. Если это действительно так, он возник еще до того, как Землю начали бомбардировать обломки объектов, оставшихся от формирования Солнечной системы, — и до того, как на планете появилась вода. Однако найти веские доказательства существования континентов до Гондваны ученым пока не удавалось.

Большинство исследователей сходятся в том, что порядка полумиллиарда лет назад на Земле доминировал суперконтинент Гондвана, который существовал до Юрского периода и распался на части около 180 млн лет назад.

В состав Гондваны входили Африка, Южная Америка, Антарктида, Австралия, Новая Зеландия, а также Аравия, Мадагаскар и Индостан. Она образовалась в конце докембрия в результате раскола суперконтинента Родиния.

Примерно 3 млрд лет назад, в период, описываемый авторами исследованиями, на Земле заканчивалась геологическая эпоха архея (2,5–4 млрд лет назад). Считается, что в это время в атмосфере планеты практически отсутствовал свободный кислород, а количество парниковых газов многократно превышало нынешние показатели.

Жизнь на Земле появилась еще в начале архея, а к 3 млрд лет назад доминирующей формой жизни на Земле были цианобактериальные маты (строматолиты) и археи.

Строматолиты внешне напоминали камни, но в действительности представляли собой конгломераты живых бактерий. В них входили аэробные и анаэробные бактерии, которые в процессе фотосинтеза преобразовывали солнечный свет и воду в глюкозу — простую форму сахара. В ходе этого процесса в качестве побочного продукта высвобождался кислород.

Ученые считают, что современная тектоника плит с ее зонами субдукции, центрами распространения, землетрясениями и всеми другими известными нам особенностями, вероятно, также началась в эпоху архея — около 3,2 млрд лет назад.

Это доказывают образцы пород древней земной коры возрастом от 3,9 млрд до 2,5 млрд лет, найденные учеными на Юго-Западе Гренландии. Исследователи провели анализ количества нейтронов в атомах гафния, чтобы выяснить, как долго каждый образец был частью земной коры.

По мере того, как породы на поверхности расплавляются и перерабатываются, содержание в них изотопов гафния меняется. Ученые обнаружили, что концентрация гафния в более старых породах, возраст которых превышает 3,2 млрд лет, существенно отличается от количества в более молодых. Эту разницу ученые объясняют тем, что примерно в это время на Земле началась тектоника плит.

Согласно одной из теорий, в начале эпохи архея вертикальные струи очень горячей магмы в мантии, вероятно, доставляли материал прямо на поверхность Земли, образуя первые куски континентальной коры.

Постепенно — между 3,2 и 3,5 млрд лет назад — мантия остыла и горячих магматических шлейфов стало меньше. Исследователи полагают, что в мантии сформировались устойчивые конвекционные ячейки, которые начали управлять движениями и субдукцией плит, а тектоника плит начала формировать поверхность Земли.

С тех пор большая часть новой коры проникла на поверхность Земли в тех местах, где расположены центры распространения, и в зонах субдукции. Одним из примеров является зона субдукции Мариана, где образовалась Марианская островная дуга и расположена Марианская впадина — самое глубокое место в океане.

Источник

История Земли за полчаса

30 минут – примерно столько вы потратите на прочтение этого текста. Для вас пройдет всего полчаса, а для планеты Земля – это миллиарды лет.

Рождение Земли

Начнем с самого начала: 5 млрд лет назад. Но где же прекрасная голубая планета? Нашему взору предстает лишь только что родившееся Солнце, окруженное протопланетарной пылью. Промотав ленту времени немного вперед, мы заметим миллиарды кружащихся вокруг Солнца камней, которые путем аккреции стягивает вместе. Пройдут миллионы лет – и эти камни станут, по меньшей мере, сотней планет, вращающихся вокруг Солнца.

4 млрд 540 млн лет назад – Земля появляется на свет. Удивительно, но на заре времен «жизнь» на нашей планете больше похожа на ее конец – тот, каким видит его религия. Твердой «суши» почти нет. Вместо нее – огненное море расплавленной породы. Вместо воздуха – углекислый газ, азот, сера и водяной пар.

В свое время религиозные схоласты рассчитали, что возраст Земли – не менее 6 тыс. лет. Только к началу XIX века геологи начали догадываться, что наша планета – настоящая «старушка». В этом им помогла Южная Африка – в одном из ее районов сохранились останки древнейшей континентальной плиты. Ученые поняли – породы в этой местности очень древние.

Вооружившись данными о скорости остывания материалов, идеей о том, что Земля изначально была расплавленным шаром, и многими годами, потраченными на расчеты, британский физик и механик лорд Кельвин в XIX веке сделал вывод о том, что Земле, скорее всего, от 20 до 40 млн лет.

Это был большой прогресс. Но для геологов-практиков даже эта цифра показалась слишком маленькой. Неизвестно, как долго бы наука пребывала в сомнениях, если бы к молодому ученому Эрнесту Резерфорду не пришло понимание того, что внутри нашей планеты находятся радиоактивные элементы. Все они создают большое количество тепла. Это в корне подрывало расчеты Кельвина, ведь выяснилось, что Земля не остывала постепенно – наоборот, в ней сокрыты постоянные источники тепла. Но главное – распад радиоактивных элементов позволил рассчитать точный возраст Земли.

Рождение Луны

Прошло несколько миллионов лет (младенческий возраст по меркам планеты) после рождения Земли, а ее уже ждали совсем «не детские» испытания. Молодая планета под названием Тейя размером с Марс несется прямо на нас. Считается, что Тейя хоть и столкнулась с Землей, но, по счастью, прошла по касательной. Тем не менее, этого хватило, чтобы обе планеты стали напоминать жидкие шары: по Земле прокатывались настоящие волны породы, а в космос выбросило триллионы тонн обломков. В этой космической катастрофе Земля уцелела. И не только уцелела, но и обрела «украшение»: очень быстро сила тяжести нашей планеты превратила обломки, оставшиеся от катастрофы, в кольцо.

Из этого кольца постепенно формируется шар – Луна. Она гораздо ближе, чем та Луна, которую знаем мы. Сейчас она находится примерно в 400 тыс. км от нас, тогда же она была всего в 22 тыс. км. Можно только представить какой вид открывался с Земли по ночам! Увы, этими красотами не суждено было насладиться никому.

У Земли воистину было «трудное» детство. 3 млрд 900 млн лет назад ее бомбардируют обломки, оставшиеся от формирования Солнечной системы. Именно они, по мнению многих ученых, и принесут на планету воду. В каждом из них заключено крошечное количество воды, но они атакуют нашу планету более 20 млн лет. Поэтому Земля постепенно покрывается океанами. Когда в следующий раз вы будете утолять жажду прохладной живительной минералкой – вспомните, что каждой капле воды, каждой луже на Земле – миллиарды лет.

Ядро планеты остается расплавленным, а поверхность остыла до 70-80° C. Из-за очень быстрого вращения Земли (Солнце садится спустя всего 3 часа после рассвета!), на ней дуют страшные ветры. Их скорость превышает скорость самого разрушительного современного урагана. Гигантское притяжение близко расположенной Луны поднимает огромные волны, которые прокатываются по планете. Но со временем спутник отдаляется, волны успокаиваются, и Земля начинает вращаться медленнее.

Бактерии

3 млрд 800 млн лет назад – Земля полностью покрыта водой. Но если приглядеться – можно увидеть крошечные острова – это расплавленная горная порода, вулканами прорывающаяся через океан. Со временем такая лава остынет, образуя вулканические острова. Позже они соединятся, сформировав первые континенты. Впрочем, атмосфера по-прежнему токсична, стоит невыносимая жара – вряд ли нам понравилось бы проводить здесь отпуск.

Метеориты бомбят Землю с момента ее появления на свет, но 3 млрд 800 млн лет назад наступила еще более ожесточенная стадия. Видимо, что-то повредило орбиты этих метеоритов – они градом посыпались на Землю.

И все-таки наша планета страдала не зря – метеориты уже принесли сюда воду, но ученые считают, что в них было и еще кое-что – минералы, простейшие белки и аминокислоты. Сейчас, когда стихли ураганы, а Земля остыла, вероятно, пришло их время.

Одна из популярных гипотез гласит, что жизнь на нашей планете появилась вблизи подводных горячих источников. На глубине, куда почти не проникают солнечные лучи, а температура опускается до отметки чуть выше ноля, подводные трубы извергают нечто похожее на сизый дым. На самом деле это не дым, а горячая жидкость. Морская вода даже на дне океана способна просачиваться еще дальше – через трещины в коре, по пути собирая газы и минералы. Вся эта подогретая смесь и выбрасывается назад в океан. Там ее уже поджидает «бульон» из минералов и химических веществ, оставленных метеоритами.

Из этой биохимии, по мнению многих исследователей, и появилась жизнь. Каким-то образом все эти вещества соединились и образовали одноклеточные бактерии – самые ранние формы жизни на Земле. Есть, впрочем, предположения, что жизнь на нашей планете зарождалась бесчисленное количество раз, пока, наконец, не приобрела привычные для нас формы. Жизнь появилась. И что же? Проходят миллионы лет, но кардинально ничего не меняется – эволюция, похоже, не спешит порождать более сложные организмы.

Строматолиты

3 млрд 500 млн лет назад. Если мы посмотрим на мелководную зону океана, то увидим под водой нечто напоминающее камни. На самом деле это цианобактериальные сообщества, представляющие собой конгломераты живых бактерий. Останки этих матов называют строматолитами. Их питание происходит с помощью фотосинтеза, превращающего солнечный свет и воду в глюкозу – простую форму сахара. В ходе этого превращения высвобождается побочный продукт – кислород. Миллионы лет эти невзрачные «камни» творили чудеса, наполняя кислородом океаны и атмосферу. Если бы не они, то на Земле, вероятно, не существовало бы почти ничего живого, включая и нас с вами.

Источник