Атмосферы других планет
В Солнечной системе 8 планет и более 160 спутников. Из них, имеют значимые атмосферы:
- Земля;
- Венера;
- Сатурн;
- Марс;
- Уран;
- Юпитер;
- Нептун;
- Титан (спутник Сатурна);
- Плутон (карликовая планета).
Атмосфера Венеры
Атмосфера Венеры составляет около 96% углекислого газа, а температура поверхности около 464° C. Облака из серной кислоты движутся со скоростью примерно 100 метров в секунду.
Атмосфера Марса
На Марсе есть тонкая атмосфера, состоящая примерно на 95% из углекислого газа, а остальная часть из азота и аргона. Средняя температура приземного воздуха на Марсе -63° C. На Марсе наблюдаются облака как из воды, так и из углекислого газа. Ещё там чётко определены времена года.
Какая планета самая большая?
Самая большая планета Солнечной системы — Юпитер. Она крупнее нашей Земли более чем в 1000 раз. Юпитер находится на очень большом расстоянии от Солнца, поэтому температура на его поверхности составляет около -140 °С.
Крупнейшей планете нашей системы присвоено соответствующее имя — верховного бога римского пантеона Юпитера
Вокруг Юпитера вращается 63 спутника. Имеется у этой планеты и кольцо. Оно очень тонкое, состоит из пыли и мелких камней. Кольцо обращено к Земле ребром, и поэтому мы его не видим.
Храм римского бога Юпитера, именем которого названа планета Юпитер. Баальбек, Ливан
Обладая огромными размерами, Юпитер по своей массе только в 317 раз больше Земли. Существует предположение, что эта планета состоит из сильно сжатого газообразного вещества.
Риасийский период (2,3 — 2,05 млрд. лет назад)
От rhуах — лавовый поток. Внедрение расслоенных интрузий.
Рясий (2290-2075 млн. лет) — время широкого развития эвапоритизации и доломитообразования.
Он характеризуется формированием карбонатных платформ (экспансия строматолитообразователей) на планете.
Это переходный период, когда строматолиты — главная группа биоты до кембрия — характеризуют минимум свободной энергии,
т.е. наиболее стабильные тектонические условия формирования или состояния бассейнов.
Риасийский период (2300 — 2050 миллиона лет назад) приходится ровно на середину между статерийским периодом
(когда образовался единый суперматерик Нуна)
и неоархейской эрой,
когда сложился единый суперконтинент Кенорленд.
Восстанавливая генеалогию цианобактерий (сине-зеленых водорослей, которые, используя только
свет, воду и двуокись углерода, производят в огромных количествах кислород и биомассу)
исследователи сделали вывод, что они начали свою жизнь 2,1 миллиарда лет назад в пресной воде.
Это одна из самых таинственных эпох, когда в атмосфере Земли внезапно
резко повысилась концентрация кислорода — от чрезвычайно низкого уровня (10 %) до практически современного состояния.
Что это такое?
Кислородная катастрофа (революция) — очень глобальное изменение состава атмосферного воздуха, точнее увеличение в нем свободного О2. Данный термин появился только в начале второй половины двадцатого века. Началось все с предположения, так как когда стали изучать осадконакопления, заметили резкое увеличение в них О2.
Как выяснилось позже предположение ученых подтвердилось, они смогли обосновать и найти причины. По мнению ученых происходила она в два этапа, а перерыв между ними — считается временем интенсивного формирования континентов. До сих пор ученые разбираются с тем, что же стало причиной такого изменения. Основной версией многие годы считался появившийся фотосинтез, то есть накопление в результате деятельности фотосинтезирующих организмов, а именно цианобактерий. Но так как фотосинтезировали они уже долгое время, ученые сейчас больше склоняются к другой версии.
Выдвинули ее геофизики из Китая, США и Японии, они обосновывают катастрофу последствием тектонической активности.
Ученые говорят о том, что к моменту кислородной революции цианобактерии находились на Земле уже в районе пятисот миллионов лет, они пытались доказать, что все же фотосинтезирующие бактерии перенасытили атмосферу О2, но им это не удалось, так как ни одна их теория не смогла объяснить из-за чего произошло изменение в карбонатных минералах, а именно смена соотношения изотопов углерода. Данное явление они смогли объяснить только тектонической активностью, которая и привела к кислородной катастрофе и изменению в минералах, так как в результате нее начало образовываться большое количество вулканов, извергающих в атмосферу углекислый газ.
Приблизительно за двести миллионов лет в протерозое концентрация свободного О2 возросла в пятнадцать раз. То есть можно сказать, что кислородная катастрофа растянулась на два периода, но принято считать, что именно данное событие является окончанием архейского эона.
Орозирийский период (2,05 — 1,8 млрд. лет назад)
Орозирий (2075-1860 млн. лет) — от orosira — горный хребет.
Это глобальный орогенный период.
Толеитовый магматизм сопровождается активным газовым делением и рудообразованием (древнейшие «чёрные курильщики»).
Рубеж 1950 млн. лет характеризуется становлением глобальной системы коллизионных орогенов
и образованием раннепротерозойского суперконтинента Пангеи-1.
В Орозирии (2050 — 1800 миллиона лет назад)
Земля испытала два крупнейших из известных
астероидных ударов.
В начале периода, 2023 млн лет назад, столкновение с крупным астероидом привело к образованию астроблемы Вредефорт ЮАР
.
Её диаметр составляет 250—300 километров, что делает этот кратет крупнейшим на планете,
не считая еще не изученного предполагаемого кратера Земли Уилкса в Антарктиде диаметром 500 километров .
Антарктический метеорит был примерно в 6 раз больше Чиксулубского метеорита, вызвавшего вымирание
динозавров
в конце мелового периода.
Метеорит, создавший такой кратер в Антарктиде, мог вызвать
пермско-триасовое вымирание около 250 млн лет назад.
Ближе к концу периода новый удар привел к образованию медно-никелевого рудного бассейна в Садбери (Канада).
Вторая половина периода отмечена интенсивным
горообразованием
практически на всех континентах . .
Вероятно, в течение орозирия атмосфера Земли стала окислительной (богатой кислородом),
благодаря фотосинтезирующей деятельности цианобактерий.
Из каких слоев состоит Солнце
На первый взгляд, Солнце — просто шар, состоящий из гелия и водорода, но при более глубоком изучении видно, что оно состоит из разных слоев. При движении к ядру, температура и давление увеличиваются, в результате этого были созданы слои, так как при различных условиях водород и гелий имеют разные характеристики.
Графическое представление слоев Солнца
Солнечное ядро
Начнем наше движение по слоям от ядра к наружному слою состава Солнца. Во внутреннем слое Солнца – ядре, температура и давление очень высокие, способствующие для протекания ядерного синтеза. Солнце создает из водорода атомы гелия, в результате этой реакции образуется свет и тепло, которые доходят до Земли. Принято считать, что температура на Солнце около 13,600,000 градусов по Кельвину, а плотность ядра в 150 раз выше плотности воды.
Ученые и астрономы считают, что ядро Солнца достигает около 20% длины солнечного радиуса. И внутри ядра, высокая температура и давление способствуют разрыву атомов водорода на протоны, нейтроны и электроны. Солнце преобразовывает их в атомы гелия, не смотря на их свободно плавающее состояние.
Такая реакция называется экзотермической. При протекании этой реакции выделяется большое количество тепла, равное 389 х 1031 дж. в секунду.
Радиационная зона Солнца
Эта зона берет свое начало у границы ядра (20% солнечного радиуса), и достигает длины до 70% радиуса Солнца. Внутри этой зоны находится солнечное вещество, которое по своему составу достаточно плотное и горячее, поэтому тепловое излучение проходит через него, не теряя тепло.
Внутри солнечного ядра протекает реакция ядерного синтеза – создание атомов гелия в результате слияния протонов. В результате этой реакции происходит большое количество гамма-излучения. В данном процессе испускаются фотоны энергии, затем поглощаются в радиационной зоне и испускаются различными частицами вновь.
Траекторию движения фотона принято называть «случайным блужданием». Вместо движения по прямой траектории к поверхности Солнца, фотон движется зигзагообразно. В итоге, каждому фотону необходимо примерно 200.000 лет для преодоления радиационной зоны Солнца. При переходе от одной частицы к другой частице происходит потеря энергии фотоном. Для Земли это хорошо, ведь мы бы могли получать лишь гамма-излучение, идущее от Солнца. Фотону, попавшему в космос необходимо 8 минут для путешествия к Земле.
Большое количество звезд имеют радиационные зоны, и их размеры напрямую зависит от масштаба звезды. Чем меньше звезда, тем меньше будут зоны, большую часть которой будет занимать конвективная зона. У самых маленьких звезд могут отсутствовать радиационные зоны, а конвективная зона будет достигать расстояние до ядра. У самых больших звезд ситуация противоположная, радиационная зона простирается до поверхности.
Конвективная зона
Конвективная зона находится снаружи радиационной зоны, где внутреннее тепло Солнца перетекает по столбам горячего газа.
Почти все звезды имеют такую зону. У нашего Солнца она простирается от 70% радиуса Солнца до поверхности (фотосферы). Газ в глубине звезды, у самого ядра, нагреваясь, поднимается на поверхность, как пузырьки воска в лампадке. При достижении поверхности звезды, происходит потеря тепла, при охлаждении газ обратно погружается к центру, за возобновлением тепловой энергии. Как пример, можно привезти, кастрюля с кипящей водой на огне.
Поверхность Солнца похожа на рыхлую почву. Эти неровности и есть столбы горячего газа, несущие тепло к поверхности Солнца. Их ширина достигает 1000 км, а время рассеивания достигает 8-20 минут.
Астрономы считают, что звезды маленькой массы, такие как красные карлики, имеющие только конвективную зону, которая простирается до ядра. У них отсутствует радиационная зона, что нельзя сказать о Солнце.
Фотосфера
Единственный видимый с Земли слой Солнца – фотосфера. Ниже этого слоя, Солнце становится непрозрачным, и астрономы используют другие методы для изучения внутренней части нашей звезды. Температуры поверхности достигает 6000 Кельвин, светится желто-белым цветом, видимым с Земли.
Атмосфера Солнца находится за фотосферой. Та часть Солнца, которая видна во время солнечного затмения, называется короной.
Исследования атмосферы Венеры
За планетой наблюдают длительное время:
- Первые наблюдения. В XVIII в. Михаил Ломоносов, наблюдая за движением Венеры на фоне солнечного диска, заметил и смог правильно истолковать оптический эффект в виде светлого ореола. По его мнению, это была рефракция солнечных лучей в атмосфере Венеры.
- Начало исследований.С середины XX в. началось исследование Венеры. Мощные спектроскопы позволили определить Руперту Вильдту, что химический состав атмосферы резко отличается от земного, и что количество углекислого газа в ней свидетельствует о высокой температуре.
- Радары и телескопы на Земле.Исследования проводились с помощью наземных радаров и телескопов в разных диапазонах волн. Это позволило заглянуть под облака и сфотографировать элементы рельефа планеты.
- Выход в космос.С помощью космических зондов серий «Венера» и «Маринер» удалось изучить все слои атмосферы. Некоторые устройства достигли поверхности Венеры и передавали данные на Землю.
Кислородная катастрофа: событие, запустившее эволюцию жизни на Земле
Недавно ученым удалось отыскать фактор, который, судя по всему, вызвал значительный эволюционный скачок миллиарды лет назад. «Кислородная революция» изменила химический состав поверхности планеты и подготовила ее к появлению более сложных форм жизни.
Василий Макаров
21 сентября 2017 11:15
В ранних океанах и даже в атмосфере молодой Земли не было свободного кислорода, хотя за счет фотосинтеза цианобактерии и продуцировали его как побочный продукт метаболизма. Свободный кислород не вступает во взаимодействие с другими распространенными на планете элементами, такими как азот или углерод, а вот человеку он жизненно необходим. Ученые подсчитали, что небольшие «карманы» свободного кислорода начали появляться на Земле примерно три миллиарда лет назад, а около 2,4 миллиардов лет назад уровень кислорода в атмосфере резко увеличился: за 200 миллионов лет кислорода стало больше в 10 000 раз! Это событие исследователи окрестили Кислородной катастрофой (Great Oxidation Event, букв. Великое окисление) и именно оно полностью изменило характер поверхностных химических реакций Земли.
Кислородная революция: преобразившаяся Земля
Геолог из Университета Британской Колумбии Мэттис Смит (Matthijs Smit) и его коллега, профессор Клаус Мезгер (Klaus Mezger) из Университета Берна, посвятили новую работу исследованию этого феномена. Зная, что Кислородная катастрофа также трансформировала и породы, из которых состоят континенты, ученые начали изучать результаты геохимического анализа вулканической активности по всему миру, что в конечном итоге позволило им отобрать 48 000 образцов, возраст которых исчисляется миллиардами лет.
В своем пресс-релизе Смит отмечает, что с того момента, как в океане начал появляться свободный кислород, в составе континентов произошли ошеломляющие изменения. Горные породы на территории современной Исландии и Фарерских островов по составу примерно похожи на те, что были на молодой Земле до Кислородной катастрофы: они богаты магнием, а вот содержание кремнезема в них довольно низкое. Породы прошлого содержали минеральный оливин, который инициировал кислородные химические реакции при контакте с водой. По мере того, как континентальная кора развивалась и увеличивалась в размерах, оливин практически исчез, а с ним прекратились и реакции. Кислород начал накапливаться в океанах, а когда вода насытилась им, то газ стал уходить и в атмосферу.
Смит уверен, что именно это и стало отправной точкой для развития жизненных форм такими, какими мы их знаем сегодня. После насыщения кислородом Земля стала не только более пригодной для жизни в целом, но и куда лучше подходящей для развития сложных организмов. Причина изменений континентальной структуры пока остается неизвестной, но ученые отмечают, что тектоника плит началась примерно в этот период, а потому между этими событиями может быть прямая связь.
Значение открытия
Речь не идет об эволюции и абиогенезе — вопросы изначального зарождения жизни на Земле все еще остаются открытыми. Однако кислород — важнейший элемент, обеспечивший существование белковой жизни. Зная, как он изменил Землю, ученые смогут применить тот же принцип в исследовании экзопланет и в будущем выбрать для человечества идеальную планету для заселения: к примеру, уже сейчас астрономы подозревают, что две планеты в системе TRAPPIST-1 покрыты огромными океанами. Зная, как кислород влияет на формирование континентов, можно будет значительно сузить круг поисков и целенаправленно искать максимально подходящий нам новый мир.
Состав Солнца
Основными элементами, из которых состоит наша звезда, являются водород (73,5% солнечной) и гелий (24,9%). На все остальные элементы приходится примерно 1,5%.
Химический состав светила непостоянен – он меняется из-за превращений, происходящих во время термоядерных реакций. На заре своего существования Солнце почти полностью состояло из водорода. В ходе термоядерных реакций этот элемент превращается в гелий, поэтому его массовая доля падает. Гелий также превращается в более тяжелые элементы, однако, однако в целом его доля возрастает. Изменения химического состава звезд оказывают огромное влияние на процессы их эволюции.
Сидерийский период (2,5 — 2,3 млрд. лет назад)
От sideros. Обилие железистых кварцитов.
Сидерий (2505-2290 млн. лёт) — характеризуется, по Е.Е.Милановскому, заложением в апогалактии палеорифтовых зон
в коре гетерогенных протоплатформ в виде линейных грабенообразных прогибов.
Сидерийский палеоклимат и оледенение
В Сидерии (2500 — 2300 миллиона лет назад) было самое продолжительное в истории Земли
Гуронское оледенение,
длившееся, по одним оценкам 2,4-2,1, по другим — 2,5-1,95 миллиард лет назад.
Т.е., оно продолжалось весь сидерийский и последующий риасийский период (почти полмиллиарда лет!).
Следующим по крутости было только полное обледенение в криогении —
пусть продолжавшееся всего 200 миллиона лет (а по другим оценкам — более 400 млн. лет),
но покрывшее Земной шар от макушки до макушки с небольшими прогалинами.
Кислородный переворот в сидерии
Также к этому периоду относят кислородную катастрофу (2,4 млрд. лет назад) —
резкое повышение кислорода в атмосфере Земли.
.
Почему-то это совпало по времени с Гуронской ледниковой эпохой.
Может быть, из-за повышения концентрации кислорода исчез парниковый эффект?
Или, наоборот, метан стал окисляться с разложением на углекислый газ и воду — вся Земля окуталась облаками,
увеличился парниковый эффект, пошли проливные дожди и снегопады, стали расти полярные и высокогорные ледники.
Ведь, как известно, кайнозойские оледенения тоже начинались по этой схеме —
с потепления и, как следствие — с увеличения осадков.
В 50-х годах XX века стали накапливаться данные о раннепротерозойском кислородном скачке — Кислородной катастрофе,
или «Великом кислородном событим» (Great Oxigenation Event).
Геохимические данные говорили о том, что ранняя атмосфера планеты была восстановительной, а затем 2,6–2,2 млрд лет назад
атмосфера и океан постепенно стали наращивать свободный кислород за счёт жизнедеятельности фотосинтетиков.
Проверка и уточнение этой гипотезы заняли следующие четыре десятка лет. Она получилась сложнее и интереснее.
Фотосинтетические организмы, выделяющие кислород, зародились на заре архейской жизни,
но свободный кислород на рубеже архея и протерозоя появился благодаря изменениям характера земного вулканизма.
90% своей жизни планета имела практически бескислородную гидросферу и атмосферу, при этом в протерозое
содержание кислорода оказывается намного меньшим предполагаемого прежде, и очень непостоянным.
Примерно 2,45 млрд лет назад, когда за короткое с точки зрения истории Земли время (несколько миллионов лет)
концентрация кислорода в атмосфере выросла примерно в тысячу раз, это называют «Великим кислородным событием» или кислородной катастрофой.
Начиная с раннего протерозоя в атмосфере и океане Земли окончательно установился кислородный режим.
Однако имеются многочисленные свидетельства того, что еще в конце архея, за 50–100 млн лет до кислородной катастрофы
на шельфе океана появлялись локальные участки с кислородной средой.
Ученые не раз фиксировали в породах архейского возраста всплески концентрации кислорода, которым дали имя
«аномальные эпизоды оксигенации» (anomalous oxygenation episode), или «кислородные дуновения» (whiff of oxygen).
Судя по всему, аномальные зоны оксигенации (насыщение водной толщи кислородом) возникали в замкнутых мелководных водоемах
или на отдельных участках шельфа, где временно устанавливались условия насыщения кислородом.
Это был как бы переходный период, «битва» между двумя геохимическими режимами — прежним бескислородным и новым кислородным.
И, прежде чем 2,45 млрд лет назад окончательно победил последний, инициатива несколько раз «переходила из рук в руки».
Сколько весит Земля?
Планету на весы, конечно, не положишь, одна ко учёные и без этого сумели вычислить количество вещества, из которого состоит наша Земля то есть её массу. В основе расчётов лежал за кон всемирного тяготения, открытый Исааком Ньютоном ещё в XVII веке. Согласно ему, сила притяжения двух тел зависит от их масс и расстояния между ними.
Иными словами, учёные определили силу, с которой Земля притягивает груз определённой массы, например, тонну свинца, а это позволило определить массу самой планеты. Оказалось, Земля весит 6,6 секстиллиона тонн. Если записать это число без сокращения, получится 6 600 000 000 000 000 000 000.
Какая планета кажется самой яркой?
Ещё в глубокой древности, задолго до изобретения телескопа, люди умели отличать планеты от звёзд. Дело в том, что звёзды кажутся неподвижными, а положение планет на небосводе заметно меняется из-за их движения вокруг Солнца и движения самой Земли .И уже древним шумерам было известно, что самая яркая из всех планет это Венера — правда, такое название она получила уже позже.
Есть у неё и другое образное название — «утренняя звезда», поскольку она появляется на небосводе рано утром. Теперь-то мы, конечно, знаем, что планеты, в отличие от звёзд, сами не светятся, а отражают солнечный свет. Венера ближе к Солнцу, чем Земля, поэтому и отражает много света.
Поделиться ссылкой
Статерийский период (1,8 — 1,6 млрд. лет назад)
От statheros — «стабильный». Стабилизация кратонов и окончательная кратонизация складчатых поясов.
Статерий (1860-1645 млн. лет) — в апогалактии характеризуется мощными тектоно-магматическими событиями
с образованием континентальных рифтов, внедрением расплавов различного состава и метаморфизмом.
Статерий (1800 — 1600 миллиона лет назад) характеризуется появлением новых платформ и окончательной кратонизацией складчатых поясов.
В этом периоде произошла максимальная сборка суперматерика
Нуна
(другие названия — Колумбия, Хадсонленд, а раньше — Мегагея).
Считается, что в течение статерийского периода
сформировались ядерные живые организмы (эукариоты).
Главная
Науки о природе
Биология :
Протерозой:
О протерозое |
Палеопротерозой (2,5) |
Мезопротерозой (1,6) |
Неопротерозой (1,0) |
Галактические года
На правах рекламы (см.
условия):
|
Алфавитный перечень страниц: |
|
|
Ключевые слова для поиска сведений об эволюции жизни в палеопротерозойскую эру: На русском языке: палеопротерозой, палеопротерозойская эра, сидерий, риасий, орозирий, статерий, На английском языке: Paleoroterozoic. |
«Сайт Игоря Гаршина», 2002, 2005.
Пишите письма
().
Страница обновлена 12.03.2019
История развития
Воздух кажется нам однородным, но на самом деле это смесь огромного количества газов. Если считать только те, которые представляют не менее тысячной доли от общего объема, то мы получим 12 наименований. Если же считать все, то мы обнаружим в воздухе все элементы из периодической таблицы. Такое многообразие появилось не сразу, наша атмосфера очень сложная по строению ввиду того, что на планете есть жизнь.
В свои ранние годы земля выглядела не так как сейчас. Ее газовая оболочка была очень тонкой, и через нее легко проходили метеориты. Поверхность была покрыта круглыми озерами, они образовывались при падении метеоритов.
4,3 млрд лет назад оболочка состояла из водорода и гелия, это соответствует атмосфере Юпитера и других газовых гигантов. Такой же состав у туманности, которая когда-то создала Солнце и все планеты в его системе. На настоящий момент земная атмосфера включает в себя 0,00002% водорода и 0,0005% гелия. В недрах таилось множество соединений, они рвались наружу. Вулканы выбрасывали много аммиака, метана, углекислоты. Позднее аммиак и метан создали азот, и на него сейчас приходится 78% от общего объема.
Но ни одно явление не было настолько решающим, как появление кислорода. Естественный путь его появления связывают с тем, что мантия выталкивала газообразные соединения, скопившиеся под корой. Был и другой тип формирования: вулканы создавали водяные пары, которые под ультрафиолетовым действием распадались на водород и кислород. Но этот кислород не смог сохраниться надолго, он реагировал со свободным железом, серой и другими веществами, эти реакции ускоряло солнце. Ситуация осталась бы такой же, если бы на Земле не появилась жизнь.
Последствия кислородной катастрофы[править | править код]
Биосфераправить | править код
Поскольку подавляющая часть организмов того времени была анаэробной, неспособной существовать при значимых концентрациях кислорода, произошла глобальная смена сообществ: анаэробные сообщества сменились аэробными, ограниченными ранее лишь «кислородными карманами»; анаэробные же сообщества, наоборот, оказались оттеснены в «анаэробные карманы» (образно говоря, «биосфера вывернулась наизнанку»). В дальнейшем наличие молекулярного кислорода в атмосфере привело к формированию озонового экрана, существенно расширившего границы биосферы, и привело к распространению более энергетически выгодного (по сравнению с анаэробным) кислородного дыхания.
Атмосфераправить | править код
В результате изменения химического состава атмосферы после кислородной катастрофы изменилась её химическая активность, сформировался озоновый слой, резко уменьшился парниковый эффект. Как следствие, планета вступила в эпоху Гуронского оледенения.
Кислородная катастрофа, или кислородная революция в истории Земли
Атмосфера на ранней Земле значительно отличалась от той, которая нам известна сегодня. Считается, что первая атмосфера Земли состояла из водорода и гелия, подобно газообразным планетам и Солнцу. После миллионов лет извержений вулканов и других внутренних земных процессов возникла вторая атмосфера. Эта атмосфера была полна парниковых газов, таких как диоксид углерода, диоксид серы, а также содержала другие типы паров и газов, таких как водяной пар и, в меньшей степени, аммиак и метан.
Бескислородная атмосфера
С возникновение Земли первая комбинация газов была очень негостеприимной для большинства форм жизни. Хотя существует множество теорий, таких как «Теория первичного бульона», «Теория гидротермальных источников» и «Гипотеза панспермии» о том, как началась жизнь на Земле, и они объясняют, что первым организмам, населявшим Землю, не нужен был кислород для существования, поскольку его еще не было в атмосфере. Большинство ученых согласны с тем, что строительные блоки жизни не смогли бы образоваться, если бы в то время в атмосфере присутствовал кислород.
Углекислый газ
Однако растения и другие автотрофные организмы смогли процветать в атмосфере, заполненной углекислым газом. Двуокись углерода является одним из основных реагентов, необходимых для проведения фотосинтеза. С углекислым газом и водой автотрофы могли производить углеводы для получения энергии и выделять кислорода в качестве побочного продукта. После того, как многие растения эволюционировали на Земле, в атмосфере появился свободный кислород.
Предполагается, что ни одно живое существо на Земле в то время не использовало кислород. Фактически, изобилие кислорода было токсичным для некоторых автотрофов, и они вымерли.
Ультрафиолет
Несмотря на то, что кислородный газ не мог использоваться непосредственно живыми существами, кислород не был вредным для организмов, живущих в то время.
Кислородный газ поднимался к вершине атмосферы, где он подвергался воздействию ультрафиолетовых (УФ) солнечных лучей. Это УФ-излучение разделило молекулы двухатомного кислорода и помогло создать озон, который состоит из трех атомов кислорода, ковалентно связанных друг с другом. Озоновый слой помог блокировать некоторые УФ-лучи от поверхности Земли. Это создало более безопасные условия для жизни организмов на суше. До образования озонового слоя жизнь находилась в океанах, где была защищена от суровой жары и радиации.
Первые потребители
С появлением защитного озонового слоя, многие гетеротрофы смогли развиваться. Первыми потребителями стали простые травоядные животные, которые могли питаться растениями, выжившими в атмосфере, насыщенной кислородом. Поскольку на этих ранних стадиях колонизации суши кислород был в больших количествах, многие из предков известных нам сегодня животных, выросли до огромных размеров. Имеются данные о том, что некоторые виды насекомых были больше, чем современные виды крупных птиц.
Поскольку появилось больше источников пищи, начали развиваться потребители других уровней пищевой цепи. Эти гетеротрофы выделяли углекислый газ в качестве побочного продукта их клеточного дыхания.
Развитие автотрофов и гетеротрофов позволили сохранить уровни кислорода и углекислого газа в атмосфере устойчивыми. Этот процесс продолжается и сегодня.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Ультрафиолет
Несмотря на то, что кислородный газ не мог использоваться непосредственно живыми существами, кислород не был вредным для организмов, живущих в то время.
Кислородный газ поднимался к вершине атмосферы, где он подвергался воздействию ультрафиолетовых (УФ) солнечных лучей. Это УФ-излучение разделило молекулы двухатомного кислорода и помогло создать озон, который состоит из трех атомов кислорода, ковалентно связанных друг с другом. Озоновый слой помог блокировать некоторые УФ-лучи от поверхности Земли. Это создало более безопасные условия для жизни организмов на суше. До образования озонового слоя жизнь находилась в океанах, где была защищена от суровой жары и радиации.
Критика концепции кислородной катастрофы[ | код]
В настоящее время сам феномен кислородной катастрофы (заключающийся в том, что начало деятельности фотосинтетических организмов, связанное с этим накопление кислорода и превращение условий на поверхности планеты из восстановительных в окислительные) подвергается серьёзной критике. Установлено, что фотосинтетические организмы-продуценты кислорода появились ещё в начале архея, но свободный кислород в атмосфере Земли на рубеже архея и протерозоя появился благодаря изменениям характера земного вулканизма и это был постепенный и растянутый во времени процесс, но никак не единомоментное событие. Накопление органического углерода, отражающее жизнедеятельность древних организмов-фотосинтетиков, в архее проходило практически на таком же уровне, как и в последующие геологические эпохи. Но образовывавшийся на протяжении всего архея кислород не накапливался в атмосфере, а быстро расходовался на окисление каких-то веществ. Этими веществами были, вероятно, вулканические газы (сероводород, сернистый газ, метан и водород) и соединения двухвалентного железа (Fe2+). Изменения в характере вулканизма в конце архейской эры, связанные с формированием и стабилизацией континентальных плит, уменьшили поступление этих газов в атмосферу древней Земли, и кислород в итоге начал накапливаться. Но на протяжении большей части следующего за археем протерозоя уровень кислорода в земной атмосфере не повышался и в целом оставался низким, наблюдались даже периоды его снижения. И лишь в конце протерозоя по неизвестным причинам произошёл второй кислородный скачок, с которым связывается появление многоклеточных организмов. По одной из версий новый рост содержания кислорода в биосфере в конце протерозойской эры был вызван тем, что планктонные организмы-обитатели гидросферы приобрели способность осаждать органику, образующуюся при отмирании живых организмов, из толщи воды на дно (т. н. пеллетная транспортировка), тем самым выводя её из биологического круговорота. Поэтому значительная часть кислорода, тратившаяся на окисление мертвого органического вещества до углекислого газа и воды, высвободилась и, в итоге, кислород стал накапливаться.
Все это вместе говорит о том, что «Великое кислородное событие» следует рассматривать как сильно растянутый во времени процесс, продолжительностью не менее 1,5 млрд лет, имевший два выраженных скачка (около 2,5 млрд и 0,8—0,9 млрд лет назад) и как минимум одно падение (около 2,1 млрд лет назад) в содержании атмосферного кислорода. И все эти события являлись, преимущественно, результатом изменений вулканических процессов и геохимических соотношений, а не сдвигов биологической активности и метаболизма.
Интересной особенностью кислородных скачков являются наступавшие вслед за ними глобальные оледенения (Гуронское оледенение и Криогений). Как предполагается, Гуронское оледенение было вызвано снижением содержания метана в атмосфере вследствие уменьшения его выбросов от вулканической деятельности на фоне дополнительного его окисления появившимся в атмосфере кислородом. Наступление же Криогения было вызвано, как предполагается, распадом древнего суперконтинента Родинии, что привело к падению содержания в атмосфере углекислого газа (в ходе распада, по краям разломов, происходили массивные излияния базальта, который химически связывал атмосферный углекислый газ). Вызванное этим снижение концентрации парниковых газов приводило к глобальным охлаждениям Земли различного масштаба и продолжительности.
Изучение Солнечной системы
Долгое время человечество было убеждено, что все звёзды и планеты вращаются вокруг Земли. Система мира с неподвижной Землёй в центре была разработана греческим учёным Птолемеем во 2 веке до нашей эры и просуществовала более полутора тысяч лет.
В 1453 году польский астроном Николай Коперник доказал, что Земля, как и другие планеты (на тот момент их было известно шесть), вращаются вокруг Солнца. Однако вплоть до XVII века церковь считала это учение ересью и боролась с его последователями.
Одним из них был итальянский монах Джордано Бруно. В 1584 году он опубликовал исследование, в котором утверждал, что Вселенная бесконечна, а Солнце подобно остальным звёздам, просто находится гораздо ближе к Земле. Бруно был схвачен инквизицией и приговорён к сожжению на костре как еретик.
Другим последователем Коперника стал итальянский учёный Галилео Галилей. Он создал первый телескоп, который позволил увидеть кратеры Луны, пятна на Солнце, открыть четыре спутника Юпитера и установить, что планеты вращаются вокруг своей оси. Чтобы не повторить судьбу Бруно, Галилей был вынужден отречься от своих идей.
В XVII веке немецкий астроном Иоганн Кеплер открыл законы движения планет — ему удалось установить связь между скоростью вращения планеты и её расстоянием от Солнца. Его идеи воспринял знаменитый английский физик Исаак Ньютон, создатель теории всемирного тяготения.
В XVIII—XIX веках открытия в области оптики позволили создать более мощные телескопы, которые позволили учёным узнать больше о солнечной системе. Были открыты планеты Уран и Нептун.
В 1951 году Советский Союз вывел на орбиту Земли первый искусственный спутник. С этого момента началась Космическая эра — эпоха практического изучения солнечной системы.
В 1961 году Юрий Гагарин стал первым человеком, побывавшем в космосе, а в 1969 году космический корабль «Аполлон-11» доставил людей на Луну.
В 1970-х годах Советский Союз и США запустили несколько десятков аппаратов для исследования Марса, Венеры и Меркурия, а запущенные в 1980-х аппараты «Вояджер-1» и «Вояджер-2» позволили получить данные о дальних планетах — Юпитере, Сатурне, Уране, Нептуне и их спутниках. Большую роль в изучении солнечной системы сыграл вывод на орбиту Земли космического телескопа «Хаббл» в 1990 году.
В нынешнем десятилетии космические агентства разных стран планируют пилотируемый полёт на Марс. Экспедиция на другую планету станет величайшим событием в истории освоения солнечной системы. И всё же пока человечество находится в самом начале пути изучения космоса.
