Химическая эволюция Земли

В процессе эволюции Земли складывались определенные пропорции различных элементов.
В веществе планет, комет, метеоритов, Солнца присутствуют все элементы периодической системы, что доказывает общность их происхождения, однако количественные соотношения различны. Количество атомов какого-либо химического элемента в различных природных системах принято выражать по отношению к кремнию, поскольку кремний принадлежит к обильным и труднолетучим соединениям.

С ростом порядкового номера распространенность элементов убывает, но не равномерно. Примечательно, что элементы с четным порядковым номером, особенно элементы с массовым числом кратным 4 более распространены. К ним, в частности, относятся: He, Cо, Ne, Mg, Si, S, Ar, Ca. Дело в том, что этим массовым числам соответствуют устойчивые ядра. Американские космохимики Г. Юри и Г. Зюсс писали по этому поводу следующее: “...распространенность химических элементов и их изотопов определяется ядерными свойствами, и окружающее нас вещество похоже на золу космического ядерного пожара, из которого оно было создано”.

К важнейшим свойствам Земли, определяющим ее происхождение и химическую эволюцию, относится радиоактивность. Все первичные планеты были сильно радиоактивны. Нагреваясь за счет энергии радиоактивного распада, они подвергались химической дифференциации, которая завершилась формированием внутренних металлических ядер у планет земной группы.

Литофильные элементы, т.е. элементы, образующие твердые оболочки планет (Si, O, Al, Fe, Ca, Mg, Na, K) переходили вверх, выделение газов из расплавленного вещества мантий при выплавлении легкоплавких фракций, приводила к базальтовым расплавам, которые также изливались на поверхность планет. Газовые компоненты, вырывающиеся вместе с ними, дали начало первичным атмосферам, которые смогли удержать только сравнительно крупные планеты, к которым относилась и Земля. Схема формирования структуры Земли показана на рис.1.

Рис. 1. Схема формирования структуры Земли

Земля прошла сложнейший путь химической эволюции. Ею были усвоены и сложные органические соединения, обнаруженные также и в метеоритном веществе. Эти вещества образовались еще на последних стадиях остывания протопланетного облака. Впоследствии на Земле они привели к возникновению жизни.

Геохронология. Русский геохимик А.Е. Ферсман (1883-1945) разделил время существования атомов Земли на три эпохи:

- эпоху звездных условий существования;

- эпоху начала формирования планет;

- эпоху геологического развития.

Для обозначения времен и последовательности образования горных пород Земли в эпоху ее геологического развития принят термин геохронология.

Геохронология – (от греч. Geо - земля + Chronos - время + Logos - слово, учение) геологи-ческое летоисчисление, построенное на учении о временной последовательности формирования горных пород, слагающих земную кору. Различают относительную и изотопную геохронологии. Геохронология базируется на абсолютном летоисчислении в тысячах и миллионах лет, опирающемся на знание скорости распада радиоактивных элементов.

В 1881 г. в Болонье на Международном геологическом конгрессе были введены термины эра, эпоха, период, век, время и принята геохронологическая шкала.

Следует подчеркнуть, что геологическая история Земли неотделима от ее биологической эволюции, она совершилась в тесной связи и под влиянием развивающейся жизни. Эти связи отражены и в геохронологии.

По степени изученности геологической и биологической истории Земли, все время ее существования делится на две неравные части:

1. Криптозой (criptos – тайный), эта часть охватывает огромный интервал времени (от 570 до 3800 млн лет назад). Это период со скрытым развитием органической жизни, включающая архейскую и протерозойскую эры.

2. Фанерозой (греч. рhaneros “явный” + zoe “жизнь”), более поздняя составляющая 570 млн лет и включающая палеозойскую, мезозойскую и кайнозойскую эры;

Поворотной точкой в истории биологической эволюции Земли явился кембрийский период палеозойской эры. Если докембрийская эпоха была временем единоличного господства однокле-точных организмов, то послекембрийская стала эпохой многоклеточных форм. В кембрийский период впервые в истории эволюции возникли многоклеточные организмы современного типа, сложились все основные характеристики тех телесных "планов", по которым эти организмы строятся до сих пор, были заложены предпосылки будущего выхода этих организмов из морей на сушу и завоевания ими всей поверхности Земли.

До сих пор представляется загадочным тот факт, что появление новых форм не растянулось на всю кембрийскую эпоху или хотя бы значительную ее часть, а произошло почти одновременно, в течение каких-нибудь трех-пяти миллионов лет. В геологических масштабах времени это совершенно ничтожный срок - он составляет всего одну тысячную от общей длительности эволюции. Этот эволюционный скачок получил название "Кембрийский взрыв".



Оглавление
Структурные уровни организации материи. Мега- и макромир.
Дидактический план
Предисловие
Структурность и системность материи
Микро-, макро- и мегамир
Основные представления о мегамире
Возникновение Вселенной. Теория Большого Взрыва
Модель расширяющейся Вселенной
Образование Солнечной системы
Проблема существования и поиска внеземных цивилизаций
Основные направления поиска внеземных цивилизаций
Современный анализ проблемы внеземных цивилизаций
Солнечная система
Галактики
Планеты Солнечной системы
Внешние планеты Солнечной системы
Планеты земной группы
Сравнительная характеристика планет земной группы
Гипотезы о происхождении планет Солнечной системы
Форма и размеры Земли
Современные представления о строении Земли
Образование Земли
Возраст Земли
Геосферы Земли
Химическая эволюция Земли
Природные ресурсы и их использование
Неисчерпаемые природные ресурсы
Исчерпаемые природные ресурсы
Концепции пространства и времени в современном естествознании
Развитие представлений о пространстве и времени
Теория относительности
Специальная теория относительности
Общая теория относительности
Свойства пространства и времени
Всеобщие свойства пространства и времени
Общие свойства пространства
Общие свойства времени
Специфические (локальные) свойства пространства
Все страницы