- Земля - это место, которое мы называем домом. Это место, где мы работаем, едим, спим и занимаемся своей повседневной жизнью. Но насколько хорошо мы на самом деле ее знаем? Нам нравится думать о Земле как о голубом мраморе, стабильном мире с умеренным климатом, гостеприимном для жизни. Но на самом деле это всего лишь снимок динамичной и развивающейся планеты. Если мы уменьшим масштаб космической временной шкалы, то обнаружим, что наш дом был бы неузнаваем для нас в большинстве других периодов его истории. Итак, давайте посмотрим, сможем ли мы реконструировать, как могла выглядеть Земля в далеком прошлом. Давайте представим, что инопланетные ученые, которые никогда не видели Землю такой, какой она является сегодня, посещали ее на разных этапах ее развития. В зависимости от того, когда прибыли эти посетители, у них сформировались бы совершенно разные представления о том, какой была планета Земля. Что бы они увидели 4,5 миллиарда лет назад? 2 миллиарда лет назад? Полмиллиарда лет назад?
- Присоединяйтесь ко мне сегодня, когда мы воссоздадим древнее прошлое Земли и представим, как могла выглядеть планета в разные моменты времени.Теперь, прежде чем мы начнем, небольшая оговорка: чтобы ответить на эти вопросы, нам нужно опереться на некоторые модели, с которыми согласны не все наши ученые. Путешествие в чрезвычайно отдаленное прошлое всегда сопряжено с некоторыми ошибками. В некоторых научных достижениях я почти уверен, другие вещи все еще обсуждаются. Итак, давая волю своему воображению, давайте не будем забывать, что некоторые из этих утверждений все еще разрабатываются и подвергаются тщательному сомнению, как и должно быть. Но, насколько мне известно на данный момент, именно такой могла бы быть наша планета. Раз уж мы отправляемся в прошлое, мы могли бы также вернуться далеко назад. Давайте начнем с 4,5 миллиардов лет назад. Это не самое начало, но довольно близко к нему. В настоящее время Земля, по сути, представляет собой горячий, вязкий шар из расплавленной породы. И я сомневаюсь, что наши инопланетные гости захотят задержаться здесь надолго.
- Земля все еще молода, ей еще нет и 100 миллионов лет, что с планетарной точки зрения является младенческим возрастом. Разреженная атмосфера Земли состоит в основном из водорода и гелия, большая часть которых удаляется солнечным ветром, поскольку Земля еще не сформировала магнитное поле. В результате молодая планета имеет слабую
защиту от космических лучей Солнца, и планета является очагом радиации. Земля также постоянно подвергается бомбардировке астероидами и кометами, которые увеличивают ее массу, процесс, называемый аккрецией. Просто представьте себе большой шарик жевательной резинки, в который вы постоянно добавляете свежие комочки жвачки, и вы поймете идею. Итак, молодая Земля не только горячая и липкая, она еще и растет. Но это не единственные воздействия, с которыми приходится сталкиваться планете. В недавнем прошлом произошло катастрофическое событие, в результате которого протопланета столкнулась с Землей, что привело к образованию нашей Луны.
- Если бы наши инопланетные гости увидели Землю в таком состоянии, когда они видят ее потенциал, я не уверен, что сделал бы это на данном этапе. Но, несмотря на эти зловещие зачатки, семена перемен пускают корни. На борту этих приближающихся астероидов находится особое соединение, которое сыграет решающую роль в истории Земли - вода. Хотя не вся вода на Земле поступает из этих метеоритов, ученые полагают, что большая ее часть поступает. Согласно этой теории, ионы водорода в солнечном ветре воздействуют на эти метеориты, выбрасывая атомы кислорода под их поверхность, тем самым производя воду. В результате этих частых столкновений образуется большая часть воды молодой планеты. Затем, по мере остывания планеты, более тяжелые элементы опускаются к центру Земли, а более легкие соединения, такие как вода, поднимаются
на поверхность. Извержения вулканов выбрасывают в атмосферу другие газы, такие как углекислый газ, аммиак и дополнительный водяной пар. В конечном счете, весь этот накапливающийся водяной пар приведет к образованию океанов Земли и ее зрелой атмосферы.
- Таким образом, даже если Земля в данный момент является опасным местом для пребывания, наши инопланетные гости могут увидеть какой-то неиспользованный потенциал и вернуться на Землю, как только она еще немного побудет в духовке. Давайте представим, что ученые вернулись на Землю 2,5 миллиарда лет назад, чтобы посмотреть, изменилось ли что-нибудь. Прошло два миллиарда лет, и вместо расплавленной планеты они обнаружили то, что наши ученые называют бледно-оранжевой точкой. Земля
сформировала твердую кору и магнитное поле, которые сохранили богатую метаном атмосферу с отчетливой бледно-оранжевой дымкой, очень похожую на Титан Сатурна. На Земле также есть обширные океаны жидкой воды, образовавшиеся в результате осадков. Посмотрев вверх, наши инопланетные ученые видят ужасающе огромную луну над головой, гораздо ближе, чем она есть сегодня. Вот забавный факт: луна медленно удалялась от Земли в течение последних 2,5 миллиардов лет и все еще удаляется от нас со скоростью 3,8 сантиметра в год. Этот дрейф в конечном счете прекратится, но не раньше, чем через несколько миллиардов лет. Но 2,5 миллиарда лет назад Луна была намного, намного ближе, и эта близость приводит к гораздо более сильным приливным силам в океанах.
- Хотя этот снимок Земли, вероятно, больше похож на Землю, чем предыдущий снимок, мне он кажется почти более чужим, чем раньше. Земля, должно быть, выглядела как бесплодный мир грез, гораздо ближе к сюрреалистической картине Сальвадора Дали, чем команда planet, которую мы знаем сегодня. Имея опыт в области астробиологии, наши инопланетные
ученые берут несколько проб сине-зеленой воды и находят причину этой оранжевой дымки - фотосинтезирующие бактерии, называемые цианобактериями. Они взволнованы, обнаружив, что на Земле развилась жизнь. Эти примитивные бактерии живут сообществами на мелководье, которые, в свою очередь, выделяют кислород в атмосферу в результате события, называемого Великим окислением.
- В рамках этой трансформации, земля теперь имеет защитный озоновый слой, который защищает жизнь от вредного воздействия солнечного излучения. Бактерии также производим необычные скальные структуры, называемые строматолиты, похожие на современные, расположенные в Западной Австралии в заливе Шарк. Строматолиты образуются путем склеивания
зерен осадка вместе с биопленками, или, другими словами, микробной слизью. Строматолиты - одна из биологических сигнатур, которую, по словам астробиологов, нам следует искать на других планетах, хотя у них могут быть небиологические причины, поэтому вы должны посмотреть на них в микроскопическом масштабе, чтобы убедиться в этом. Безраздельно властвуют цианобактерии, не имеющие конкурентов. Используя солнечную энергию, они преобразуют углекислый газ и воду в питательные вещества, насыщая атмосферу кислородом в качестве побочного продукта. Бактерии в настоящее время являются неоспоримыми правителями планеты Земля, и они навсегда изменили свою атмосферу таким образом, что сделали возможным наш нынешний образ жизни.
- Воодушевленные будущим Земли, наши инопланетные ученые решают вернуться на Землю 650 миллионов лет назад. И боже, какая разница в 1,9 миллиарда лет. Планета сейчас находится в криогенном периоде, в то время, которое ученые называют Землей Снежного кома. Согласно этим моделям, Земля полностью замерзла. Подумайте о последнем плейстоценовом ледниковом периоде, только намного холоднее. На самом деле, вся поверхность Земли и половина всей океанской воды полностью замерзли. Земля стала настолько холодной, что температура на экваторе сравнялась с температурой в современной Антарктиде. Хотя ученые не уверены, что вызвало это понижение глобальных температур, некоторые теории включают крупное извержение вулкана, которое выбросило пепел в атмосферу, значительное сокращение выбросов парниковых газов из-за фотосинтезирующих форм жизни и циклов Миланковича. Конечно, вполне вероятно, что это глобальное похолодание усилилось из-за сочетания факторов.
- Интересно, что под всем этим ледниковым покровом находится единый суперконтинент под названием Паннотия с центром на южном полюсе. Однако, учитывая обширный ледниковый покров, нашим инопланетным посетителям трудно отличить сушу от океана. На заметку, не путайте этот суперконтинент с Пангеей. Тектоника плит в конечном итоге расколет
Паннотию и преобразует этот более поздний суперконтинент через несколько сотен миллионов лет, но давайте не будем забегать вперед. Наши космические гости приземляются и бродят по огромным, бесконечным ледникам, поражаясь тому, что этот замерзший ландшафт когда-то был покрыт расплавленной породой. Сначала они думают, что суровый климат,
возможно, уничтожил зарождающуюся жизнь на Земле, но эта жизнь оказалась удивительно устойчивой. Цианобактерии остаются в океане, возможно, группируясь вокруг горячих гидротермальных источников, во многом подобно черным курильщикам, которые в настоящее время находятся на Срединно-Атлантическом хребте. Существуют также недавно
эволюционировавшие микробные формы жизни, такие как красные водоросли.
- Сложная многоклеточная жизнь остается неуловимой, но тот факт, что жизнь нашла способ пережить самое суровое на сегодняшний день замораживание планеты, свидетельствует о ее стойкости. В этот момент я хотел бы представить, как наши инопланетные гости спорят между собой. Самый молодой и темпераментный из группы впадает в истерику. Сначала шар из лавы, затем бесплодная площадка для бактерий, а теперь шар изо льда, восклицает он. Почему мы продолжаем возвращаться сюда? Но старший из группы
обхватывает рукой, щупальцем или сочлененной конечностью, по нашему предпочтению, своего младшего товарища. Терпение, говорит мудрый инопланетный турист своему дерзкому партнеру, у меня такое чувство, что эту планету ждут серьезные потрясения. Давайте вернемся еще через несколько сотен миллионов лет, я думаю, это того стоит. Итак, дав планете время измениться, наши инопланетные ученые решают вернуться в девонский период на 360 миллионов лет назад и они шокированы тем, что видят.
- Планета полностью оттаяла, и температура на ней, как правило, выше, чем в наши дни. По оценкам ученых, температура поверхности тропического моря колеблется от 30 градусов по Цельсию до 21 градуса по Цельсию позже в девоне. Понижение температуры, совпадающее с уменьшением уровня углекислого газа из-за увеличения роста растений. Суперконтинент распался и образовал несколько континентов, крупнейшим из которых является Гондвана. Занимая Южный полюс и большую часть Южного полушария,
Гондвана включает в себя большую часть современной Африки, Южной Америки, Антарктиды, Австралии и Индии, так что она довольно большая. Но самое разительное изменение, которое замечают наши посетители, заключается в том, что жизнь уже претерпела кембрийский взрыв - быстрое расширение биологического разнообразия, которое наполнило моря
всевозможными видами сложной жизни. Океаны сейчас кишат трилобитами, похожими на моллюсков брахиопод и сложными морскими позвоночными, такими как рыбы.
- Среди наиболее устрашающих экземпляров - dungliestias, массивная панцирная рыба длиной 10 метров, и tatanicthus, еще один гигант, питающийся более мелкой добычей, такой как криль и зоопланктон. Учитывая присутствие этих рыб, которые выглядят как большие белые акулы, скрещенные с бронированными подводными лодками, наши инопланетные
ученые решают не купаться, несмотря на манящие теплые воды. Тем временем растения полностью преобразили то, что когда-то было бесплодной континентальной корой. В отсутствие крупных травоядных растительность беспрепятственно разрастается в густые, раскидистые леса, которые образовали слой стабильного, богатого питательными
веществами верхнего слоя почвы. Но для нас эти деревья выглядели бы очень необычно. Это сосудистые растения. Родственник современных папоротников и некоторых хвойных, существует также огромный древовидный гриб, называемый прототакситами, который достигает около 8 метров в высоту. Весьма вероятно, что эти таинственные древовидные
структуры являются плодовыми телами гораздо более крупных подземных организмов, которые не сохранились.
- У нескольких морских видов даже развились конечности и они начинают ходить по суше, например, Итио Стегар,довольно очаровательное четвероногое позвоночное, похожее на современную амфибию, чьи крепкие конечности и легкие позволяют ему перемещаться по болотистым местообитаниям. Когда наши инопланетные гости покидают Землю девонского периода, они, наконец, получают представление об экологическом разнообразии и умеренном климате, которые последуют за этим. Некогда расплавленная планета превратилась в бледно-оранжевую точку, превратившуюся в гигантский снежный ком, теперь чем-то напоминающий голубой мрамор, который мы знаем сегодня. Конечно, другие большие изменения еще впереди. Массовое вымирание вскоре уничтожит морскую флору и фауну и в конечном итоге приведет к усложнению адаптации наземных животных. Температура снова упадет, положив начало позднепалеозойскому ледниковому периоду, прежде чем снова повысится и сложная жизнь продолжит развиваться замечательными способами. Среди новых видов будут амфибии и некоторые гигантские рептилии, о которых вы, возможно, слышали, называемые динозаврами.
Интересно, когда наши инопланетные ученые посетят Землю в следующий раз, как далеко они будут в будущем? Встретятся ли они с нами? Обменяются ли советами о межгалактических путешествиях с нашими будущими потомками? Я думаю, нам придется отложить эту главу земной саги на другой день. Я надеюсь, вам понравилось это путешествие по планетарной эволюции. Интересно ли вам узнать больше о прошлых и будущих эпизодах Земли? Если да, дайте мне знать в комментариях. Когда мы узнаем о том, что происходило миллионы лет назад, мы неизбежно сталкиваемся со смесью фактов и теорий. Ученые лучше всего догадываются о том, какими были условия. Но когда я узнаю о сегодняшнем мире, я не хочу путаницы в том, что является фактом, а что мнением.
