Еволюція Землі. Як з’явилася наша планета і що на неї чекає в майбутньому
Ми можемо багато міркувати про космос, але все-таки найважливіший нам тут об’єкт — планета Земля. Подивімось звідки вона взялася і яке на неї чекає майбутнє.
Як з’явилася Земля
Зірки мають протопланетні диски. Це хмари пилу, які обертаються навколо своїх зірок, коли вони тільки утворилися. Протопланетний диск спочатку розжарений. І підживлює зірку речовиною.
Згодом протопланетний диск починає остигати. частинки збираються в щільніші грудки речовини. Спочатку з’являються частинки розміром до 1 сантиметра. Потім з них починають утворюватися брили з льоду та каменю. Вони стикаються один з одним і поступово злипаються.
Брила стає все більшою, речовина починає ущільнюватися все сильніше, збираючи навколишні мікрочастинки.
Формується об’єкт, який в астрофізиці називається планетезималь. Це брила, що нагадує астероїд.
У певний момент, коли маса стає дуже великою, планета починає набувати форми кулі. Це дуже ергономічна форма для об’єкта з великою гравітацією.
Дивно, але процес формування з брили повноцінної планети – дуже швидкий, всупереч космічним відстаням. Планета типу Землі може утворитися лише за 100 тисяч років, що за космічними мірками – буквально, мить. Загалом процес утворення повноцінної планети з мікропилинок займає до 20 мільйонів років.
Паралельно йде зачистка орбіти. Об’єкти з орбітами, що перетинаються, стикаються, в результаті у кожної планети виникає своя, самостійна орбіта.
Так 4,57 млрд років тому з’явилася наша Земля в нинішньому вигляді, відбулося, ймовірно, зіткнення Землі з об’єктом розміром з Марс. В наслідок чого відколовся шматок, який і став нашим супутником – Місяцем.
У розпеченій кульці щільніша речовина занурювалася вниз. У результаті утворилися шари з ядром усередині. Земне ядро складається зі сплаву заліза та нікелю з невеликими добавками. Металеве ядро надалі зіграє величезну роль для життя на Землі.
Така шарувата структура з металевим ядром усередині призвела до появи магнітного поля. Це поле відхиляє космічну радіацію, яка є руйнівною для всього живого. Також магнітне поле захищає атмосферу і не дає їй розсіятися.
Гази, що виходили із земної кори, утворили первинну атмосферу, що складалася переважно з водню та гелію.
Хоч Земля й успішно відбивала радіацію та сонячний вітер, умови на ній були ще не придатні для життя.
Звідки на Землі з’явилася вода?
Тяжке бомбардування: як 4 млрд років тому Земля була розстріляна метеоритами
Пізнє важке бомбардування – так у геофізиці називається період 4 млрд років тому, коли Земля була буквально розстріляна метеоритами.
Метеорити буквально підривали земну кору, оплавляли поверхню. І сильно вплинули на геологію нашої планети та склад корисних копалин.
Оцінити, скільки метеоритів упало на Землю, зараз складно – океани, земля, живі організми внесли корективи. Але масштаб проблеми можна оцінити за Місяцем. У той час на супутнику Землі утворилося понад 22 тисячі великих кратерів, діаметр яких перевищує 20 км. При цьому 40 кратерів перевищує 1 тис. км, є кілька понад 5 тис. км.
Для порівняння: кратер, який знищив динозаврів, у діаметрі сягає 180 км. А кратер, через який, ймовірно, сталося пермське вимирання, коли загинуло 96% видів живих організмів – у діаметрі становить 500 км.
Остання метеоритне бомбардування відбулося 3,8 млрд років тому.
Води Землі дуже мало. Але достатньо для життя
Вважаєте, що наша планета багата на воду?
Якщо зібрати всю воду, що є на Землі, вона поміститься у сферу діаметром 1385 км. Це дві відстані від Ужгорода до Києва
Просто всі океани, льодовики та озера розмазані Землею тонким шаром. На воду припадає лише 0,12% всієї маси нашої планети. І 97,5% цієї води – морська, не придатна для пиття.
Земля, навіть, не лідирує за вмістом води серед планет Сонячної системи. На першому місці – Європа, супутник Юпітера. Європа структурою схожа не нашу планету, але, як бачите на фото, помітно поступається Землі в габаритах. Європа вкрита шаром льоду завтовшки 30 кілометрів. А під цією кригою знаходиться океан з рідкої води.
Але наша планета має іншу важливу властивість – тільки на Землі є вода у рідкому вигляді прямо на поверхні.
Яка форма у нашої Землі
Зрозуміло, не пласка. Але й не…куля! Земля є еліпсоїд. Її діаметр не рівномірний на поверхні. На екваторі діаметр на 43 кілометри більше, ніж на полюсах. Виходить, наша планета трохи сплюснута.
Коли виникло життя на Землі
Вчені сходяться на думці, що життя на Землі з’явилося в період 3,7 – 4 мільярди років тому.
Цікавий факт. Життя змінює Землю
Життя з’явилося на нашій планеті, яке, у свою чергу, сильно впливає на екосистему Землі. Наприклад, на нашій планеті не було кисню у такій кількості, як зараз. Він появився через діяльність мікроорганізмів.
Спочатку життя розвинулося до одноклітинних форм, які тонким шаром покривали дно океану. Харчувалися вони за допомогою фотосинтезу та плавно наповнювали атмосферу нашої планети киснем.
Досить великий період часу планета була вкрита льодом. Причина цього проста – активність Сонця була на третину слабша, ніж у наші дні.
Згодом активність Сонця зростала, льоди відступали. Це стимулювало розвиток життя. Складні багатоклітинні виникли лише 580 мільйонів років тому.
Скільки часу залишилося для життя на землі
Не так багато, як могло б здатися на перший погляд. За різними оцінками, умови на Землі будуть сприятливими для життя у проміжку від 0,5 до 1 мільярдів років.
Якщо врахувати, що життя на Землі з’явилося приблизно 4 мільярди років тому – ми вже давно пройшли половину шляху та плавно рухаємось до заходу Сонця.
Сонце, за оцінками сучасних учених, існуватиме ще як мінімум 7,5 мільярдів років. Що ж таке станеться із Землею і чому жити на нашій планеті стане неможливо?
Що чекає на Землю далі
Сприятливий період для нашої планети триватиме не так довго. Відбудеться низка зовнішніх та внутрішніх змін, які сильно вдарять по всьому живому на планеті.
У листопаді 2021 року вчені Кацумі Одзакі з Університету Тохо, та Кріс Рейнхард з Технологічного інституту Джорджії зробили прогноз на замовлення NASA. Мета була – зрозуміти, скільки ще часу Земля буде придатною для життя. Цифри вийшли сумні. Катастрофічні зміни для біосфери чекають на нас вже через 500 мільйонів років. А за півтора мільярда років умови на Землі стануть абсолютно непридатними для життя.
Активність Сонця продовжить зростати. Вона і зараз набирає обертів. Це відбувається через накопичення гелію – важливу речовину для ядерних реакцій усередині нашого світила. Тому Сонце світить все яскравіше та спекотніше.
Через 1 мільярд років це буде дуже помітно. Температура підніметься настільки, що океани почнуть випаровуватися. Вода на планеті все більше існуватиме не в рідкому і твердому стані, а у вигляді пари. А через 1,1 мільярда років усі океани, швидше за все, випаруються з поверхні планети.
Через 3,5 мільярда років на нашій планеті буде так спекотно, як на Венері.
Крім цього, активність Сонця призведе до зниження концентрації вуглекислого газу в атмосфері планети, оскільки вивітрюватимуться силікатні матеріали. Вуглекислого газу буде мало для фотосинтезу. Саме на цьому факті започатковано прогноз, що життя на Землі почне різко зникати вже через 500 мільйонів років.
Через 1,5 мільярда років нахил осі нашої планети почне хаотично змінюватись, аж до відхилення на 90 градусів. Чому нахил осі змінюватиметься? По-перше, змінюватиметься тертя між внутрішніми шарами, зокрема, між мантією та ядром. По-друге, Місяць поступово віддаляється від Землі майже на 4 сантиметри на рік. І за півтора мільярда років його вплив помітно знизиться.
Якщо Земля буде направлена до Сонця під кутом 90 градусів, то полюси стануть перпендикулярними. Одна половина отримуватиме багато тепла і світла, а інша страждатиме від їх нестачі. Відповідно, у першому випадку клімат буде занадто жарким, коли температура поверхні підніматиметься до 80 градусів. У темній частині планети буде сильний холод.
Земне ядро остигатиме. Це призведе до серйозних кліматичних змін. Як я писав вище, тертя між мантією та ядром зміниться, що вплине на швидкість обертання та кут нахилу.
Доба збільшиться через уповільнення обертання. Через 250 мільйонів років доба триватиме 25,5 години.
Червоний велетень. Якщо життя на Землі дивом виживе, незважаючи на всі ці фактори – приблизно через 5 мільярдів років на нас чекає неминуче.
Сонце почне перетворюватися на червоного гіганта і різко рости в розмірах. Це з падінням тиску всередині світила, оскільки речовина поступово прогорає у надрах. І через 5 мільярдів років червоний гігант досягне орбіти Землі та захопить нашу планету.
Розширюватися до нескінченності не вдасться, і в якийсь момент відбудеться вибух – Сонце вибухне, як наднова зірка і скине оболонку. І доживатиме свій вік у вигляді білого карлика.
Останні дні Землі виглядатимуть так
Але, як я вже писав раніше, жити на Землі буде абсолютно неможливо набагато раніше. Нам відпущено приблизно половину мільярда.
500 мільйонів років… Не так багато нам і залишилося, щоб зуміти розвинутися настільки, щоб відлетіти від катастрофічних змін на нашій планеті.
З іншого боку, уявіть, як люди, вже з іншої зіркової системи, дивляться з боку на збільшення червоного гіганта і розповідають, як колись у цій зірковій системі народилося життя, яке поширилося по всій галактиці!
