Как и когда возникла Земля, что ученым известно о ее строении и как магнитное поле планеты защищает человечество от солнечного ветра?
На фестивале Science Bar Hopping эксперт по геологии в Научно-техническом центре «Газпром нефти» Мария Кунцевич рассказала, как российские геологи научились делать цифровой рентген Земли. «Бумага» поговорила с исследовательницей о возникновении и развитии планеты и выбрала самые интересные факты о Земле.
Science Bar Hopping — бесплатный научный фестиваль, который проводят «Бумага» и Фонд инфраструктурных и образовательных программ (группа РОСНАНО). Инновационный партнер — «Газпром нефть».
Согласно гипотезам ученых, Земля возникла из облака межзвездной пыли и газа. Воде, которую мы пьем, — миллиарды лет
Туманность, из которой 4,5 миллиарда лет назад возникла Земля, состояла из пыли, газа и космического мусора — в основном, кремнистых частиц. Такие соединения ученые называют молекулярными облаками. В космосе они двигаются вокруг своей оси, уплотняются. В процессе скорость вращения увеличивается — до такой степени, что вся энергия, которая поступает туда, заставляет центр облака плавиться и нагреваться. Таким образом, например, получилось Солнце.
В невесомости возникает электростатический заряд, который тут же начинает образовывать уплотнения. Например, если вы потрете о волосы воздушный шарик, передав ему заряд, и прикрепите к стене, он какое-то время будет держаться на ней — за счет обмена электронами.
Объединение частиц, из которых состояла будущая Земля, достигло критической массы, и у него появилось собственное гравитационное поле. Оно затягивало окружающую космическую пыль. Изначально Земля была раскалена, и ее бомбардировало огромное количество космических объектов.
— Земля выглядела так, как мы представляем себе ад. Вместо привычного нам воздуха был углекислый газ, азот, сера и водяной пар; вместо суши — огненное расплавленное море.
Со временем внешняя часть планеты стала затвердевать, а внутренняя осталась расплавленной. Ее потоки раскололи затвердевшую «скорлупу», которая превратилась в тектонические плиты. Они продолжают двигаться до сих пор.
Есть различные теории, объясняющие возникновение воды на планете. Одна из них — что воду принесли астероиды или метеориты. Согласно исследованиям, метеорное вещество действительно содержит капли воды.
Ученые знают, как выглядит ядро планеты — но ни разу его не видели. В данный момент это невозможно
В XVII веке Галилей предположил, что Земля — полая, и под ее корой ничего нет. Современная геофизика давно доказала, что это не так. Земля разделена на слои, разные по химическим и механическим свойствам: это земная кора, верхняя мантия, мантия, внешнее ядро (жидкое) и внутреннее ядро (твердое). Масса коры Земли занимает десятые доли процентов от общей массы, и при этом половина приходится на кислород — из-за того, что в ее составе встречаются окиси: например, железа и магния.
Самое глубокое вторжение человека в земную кору — скважина на Кольском полуострове недалеко от Мурманска. Ее глубина — 12,261 метра.
Строение Земли геофизики и сейсмологи изучают благодаря сейсмическим волнам, возникающим из-за землетрясений. Время их распространения, преломления дают представление о том, что происходит за пределами земной коры. Однако там, где тектонические плиты расходятся, мантия практически подходит к поверхности и ее также можно изучать.
— Меня часто спрашивают: почему нельзя пробурить Землю до ядра и изучить его? Дело в увеличении температуры и давления при движении вглубь. Температура внешнего ядра колеблется от 4 до 6 тысяч градусов по Цельсию. Для того чтобы добраться туда, нам нужны какие-то невероятные материалы, способные выдержать такие испытания.
Магнитное поле Земли защищает нас от солнечного ветра. Иначе человечество бы не выжило
Внутреннее и внешнее ядро трутся друг о друга, пропускают ток — и возникает магнитное поле. При этом оно асимметрично из-за влияния Солнца, солнечного ветра — огромного потока заряженных частиц (в основном — гелиево-водородной плазмы).
Эти частицы исказили магнитное поле — со стороны Солнца оно находится под давлением. Поле захватывает заряженные частицы, которые попадают к полюсам — так образуется эффект северного сияния. Без магнитного поля солнечный ветер сдует нашу атмосферу и вся вода испарится.
Континенты продолжают двигаться — и однажды снова соединятся в суперконтинент
Тектонические оболочки сформировались еще 3,5 миллиарда лет назад, и новые континенты с тех пор не образовывались. При этом плиты двигаются из-за конвекционных потоков в других слоях планеты — они распадались и несколько раз собирались в суперконтинент.
Есть различные оценки движения плит: средняя скорость — сантиметр в год. Самым быстрым считается уход Австралии от Антарктиды — порядка 14 сантиметров в год. Большая часть исследователей сходится во мнении, что в ближайшем будущем — через 200–300 миллионов лет — все материки снова соединятся в суперконтинент. Для него придумали название Пангея Ультима — «Последняя Пангея».
Рельеф Земли очень сильно меняется. Процессы, которые на него влияют, делятся на два типа: эндогенные (внутренние — например, движение плит) и экзогенные (внешние — выветривание, действие текучих вод, микроорганизмы).
Книги, которые рекомендует Мария Кунцевич
В. А. Обручев: «Занимательная Геология», «Происхождение гор и материков»
Дж. Д. Макдугалл: «Краткая история планеты Земля. Горы, животные, огонь и лед»
Ю. Н. Харрари: «Sapiens. Краткая история человечества»
