Многие думают, что знают всю необходимую научную информацию о планете Земля со школьной скамьи, поэтому не проявляют к ней интереса, считая, что все необходимые новые достижения, поступающие в наше время через Интернет и другие виды СМИ, легко доступны для ознакомления, да и данная тема касается только ученых. Такое убеждение одобрить невозможно, т.к. является ошибочным, и вот почему: современный обыватель может что-то подзабыть из школьной программы в данной области знаний, или при изучении ее в ученические годы отсутствовал на уроках по некоторым причинам, а, будучи взрослым, не получилось ввиду каких-то обстоятельств услышать или узнать из средств массовой информации новые открытия или сообщения.
Источник: Рос. Википедия, свободная энциклопедия
В связи с такими пробелами в знаниях на современном этапе, возможно, единицы смогут назвать, например, возраст нашей планеты, как она появилась; или когда, сколько и какие ледниковые эпохи сменили друг друга, каковы причины их возникновения, когда и почему вымерли одни жители Земли и их сменили другие, где и в какой период появился первый человек на планете?
Зачем нужно знать об этом? Для науки, например, эти знания, особенно точного возраста планеты, важны для дальнейшего научного изучения, чтобы понимать историю Земли, появление и эволюцию разных видов живых существ, возникновение и развитие климатических систем; знание точного возраста Земли просто необходимо для восстановления хронологии ключевых геологических и биологических событий, а также происхождения Солнечной системы; сведения, например, о произошедших природных катаклизмах и катастрофах в доисторические эпохи продолжат способствовать поиску точного понимания их возникновения, чтобы быть готовыми принять своевременные меры и установить сроки устранения подобной надвигающейся угрозы для человечества. Таким образом, имеющаяся база знаний как основа широко используется в самой геологии и во многих других научных сферах: географии, геофизики, геохимии, биологии, метеорологии, экологии, истории, археологии, астрономии и даже лингвистике. Для обычных же людей (не относящихся к научной деятельности) вся эта информация не менее важна: во-первых, просвещенность в данной базе знаний не помешает, а только обогатит их кругозор и станет одной из общих тем для дискуссий и диспутов, во-вторых, даже для беседы представителей разных увлечений, предпочтений, но желающих интересного общения и взаимопонимания. Например, можно обсудить такие вопросы: что послужило перерождению обезьяны в человека, почему не происходит этих изменений сейчас; или как, когда и почему первые люди оказались на разных континентах мира, какой континент на их пути был первым; или что способствовало появлению разных народов на земном шаре?
Каковы научные сведения о Земле?
1. Длительные поиски доказательств возраста планеты Земля.
По сведениям современных геологов, возраст Земли насчитывает в общей сложности 4, 6 млрд. лет. К этому факту ученые не сразу пришли. Начиная с 18 века н.э. вносились на обсуждение среди научного сообщества разные версии. Первым, кто применил научный подход в определении возраста Земли, был французский дипломат Бенуа де Майе, проживавший в 18 веке; правда, его работа опубликована посмертно в 1748 году. Основываясь на геологических данных, Бенуа получил цифру 2, 4 миллиарда лет, что являлось, по его мнению, доказательством периода существования планеты Земля.
Через 100 с лишним лет, в 1860 году, геолог Джон Филлипс путем исследования осадочных пород получил результат возраста нашей планеты в 96 миллионов лет. В этом же веке, но спустя несколько лет позже, английский лорд Кельвин в 1868 году, разработав свою модель остывания Земли, пришел к выводу, что ей в пределах 20 – 400 миллионов лет. Еще несколько лет спустя, в 1895 году, ирландский математик и инженер Джон Перри опроверг теорию Кельвина. Он, подробно указав на недостатки его теории, предложил свою версию возраста планеты Земля: 4 миллиарда лет.
В середине XX века н.э. в этой дискуссионной теме, набирающей обороты с XIX века, научные исследователи провели ряд лабораторных работ с образцами взятых пород, содержащими радиоактивный изотоп. Через время, благодаря наблюдениям за распадом атомов этого химического элемента, был получен результат: дождавшись полураспада конкретного атома, с данными которых математически рассчитали возраст исследуемой породы.
Чуть позже, используя эту идею, в 1948 году американские геохимики Клер Паттерсон и его помощник Джордж Тилтон взялись за разработку нового радиоизотопного метода для определения возраста планеты. Благодаря получению нового метода измерения возраста магматических пород уран-свинцовым и свинец-свинцовым методами, примененном на взятом образце метеорита Каньон-Дьябло, очень скоро они добились успеха. Их результаты работы показали, что планете Земля 4,5 миллиарда лет. Метод этих ученых прошел оценку экспертной комиссии, которая провела необходимый процесс перепроверки. В 1953 году был получен практически тот же результат, о чем было сообщено миру о признании расчетов возраста Земли в 4, 54 миллиарда лет с момента ее образования (с погрешностью в ± 1%), сделанные геохимиками Клером Паттерсоном и его помощником Джорджем Тилтоном. Так было сделано одно из великих открытий 20 века, что принесло мировую славу американским ученым, а наука мира обогатилась новыми знаниями и умениями. Вскоре расчеты были еще раз уточнены до 4, 55 млрд. лет (± 70 млн. лет). Такое решение справедливо, т.к. подтверждает современные расчеты и других геологов, которые определили своими исследованиями возраст планеты Земля в 4, 6 млрд. лет. Официально же существование нашей планеты считается по-прежнему 4, 54 млрд лет.
2. Геологическая история зарождения планеты Земля.
Вопрос образования нашей планеты интересует человечество давно, как известно, с эпохи Просвещения (18 век н.э.) – периода активного интереса к разным наукам, видам искусства и истории прославленных древних цивилизаций на Земле.
С тех времен (18 века н.э.) до нынешних было немало гипотез, но ни одна из них до сих пор не признана, т.к. каждая имеет свои недостатки. Главный недостаток – отсутствие полной картины эволюции Земли от зарождения до нашей современности. Все теории подразделяются на идеи (гипотезы), по сведениям отечественных ученых Лялюцкой М. Ю. и Снежко А. А., «горячего и холодного происхождения».
Первым ученым, проявившим интерес в этом вопросе, стал Бюффон, житель Франции в 18 веке. Он предполагал, что Земля образовалась от выброса солнечного вещества, ставшего следствием столкновения одной огромной кометы с Солнцем. Эта гипотеза вскоре была отвергнута, т.к. имела много противоречий.
В том же веке немецкий философ И. Кант изложил свою версию возникновения Земли. По его мнению, Солнечная система образовалась из разряженного пылевого облака, в котором под действием сил притяжения собирались сгустки этой пыли, и, пройдя процесс уплотнения, сформировались планеты. Эта гипотеза, имеющая ошибки и неточности, тоже была отвергнута. Тем не менее в дальнейшем на ее основе появились теории возникновения «Солнца и планет из туманности (небулярные теории)». К сожалению, немало сторонников этой теории имеется и в наше время.
Среди других похожих идей с небольшими отличиями была и советская, предложенная О.Ю. Шмидтом, научно доказавшим образование планеты Земля (в том числе всех других планет Солнечной системы) из твердых раздробленных и холодных пылевых частиц. Остальные его доводы не убедили научное сообщество, т.к. большинство высказало несогласие.
На современном этапе ученые придерживаются пока мнения о происхождении планеты Земля из протопланетного облака (молекулярное вещество, собранное естественным образом из космической газообразной и пылевой материи, в дальнейшем преобразованное в форму диска) 4,54 миллиарда лет назад, вращающегося вокруг новорожденной звезды – Солнца (процесс зарождения Солнечной системы с 9-ю планетами на периферии проходил одновременно, что является характерным для всех зарождаемых звезд и образования с ними новых планет). По мнению научных исследователей, в период образования нашей планеты (подобным образом и других), участвующие в облаке «легкие» и «тяжелые» элементы первоначально не перемешаны хорошо, но далее, по теории физики, грузные части под воздействием силы притяжения постепенно опускались к центру будущей планеты, формируя таким образом ядро, а более «легкие» выдавливались на поверхность. Этот процесс был назван «гравитационной дифференциацией» (т.е. разделение неоднородного магматического расплавленного вещества под влиянием притяжения, сопровождающегося выделением энергии). Так возникло ядро «зародыша» планеты Земля из преимущественно твердых частиц и соединений кремния и железа, собранных в протопланетном облаке и вступивших в химико-физическое взаимодействие. Эти процессы (взаимодействие твердых частиц и соединений после снижения их в слое «тяжелых» элементов) вызвали автоматическое увеличение энергии, что привело к нагреву «тела» будущей планеты до + 1 200 ℃.
В связи с тем, что космос самый совершенный холодильник, то поверхность облака из «легких» элементов быстро остыла, превратив образовавшийся жидкий расплав в твердое вещество. Так была уже создана земная кора.
В новой округлой и закрытой форме «зародыша» нашей планеты еще долго продолжалось энергетическое притяжение разделенного неоднородного магматического расплавленного вещества, сохраняя высокую температуру и образуя мантию будущей Земли. Прошло время, и она приняла облик, известный нам теперь.
Кроме недостатков, уже названных гипотез происхождения относительно Земли (теории «холодного и горячего», «выброса солнечного вещества», «небулярные теории») и других теорий, известных в научных трудах, и эта теория «разогрева до высоких температур» тоже среди ученых считается, что имеет свои недостатки, т.к. подобна тому, как находящиеся молекулы в разных местах одного «большого чайника» внезапно, по необъяснимым причинам собираются в одном месте этого сосуда, после чего он начинает вращение с последующим закипанием, «чуть ли не до красного каления». Дойдя до этой степени нагрева, кипение вдруг прекращается, и «чайник» со временем остывает.
Так что современная наука до сих пор ищет убедительные ответы на вопросы: как образовалась наша планета Земля и как появилась на ней жизнь? Особенно активно эта работа ведется с начала 21 века: разработаны технологии, создана оптическая аппаратура. Все эти современные нововведения помогают определить, например, дальние расстояния до небесных тел, рассмотреть их и даже разные их детали, определить возраст, проследить в течение нескольких лет изменения, происходящие в них.
Так с комплексом ALMA успешно осуществлено изучение протопланетных дисков (сформированных из молекулярных облаков) ближайших звезд, т.к. эта новая аппаратура предполагает работать в диапазоне 0,3 – 10 мм, а также не только может определить температуру до 50° Кельвина, но и в отличии от оптических и инфракрасных телескопов легко различает самые холодные частички пыли и молекулы газов протопланетных облаков. Результаты работы 1-го этапа в этом направлении были получены еще в 2018 г., чем данные открытия оказали ошеломительное впечатление во всем мире и в первую очередь на научное сообщество. Такой фурор возник среди одних ученых в период наблюдения за звездой HD 141569A из созвездия Весов, а других – уже после полученных результатов от первых коллег. Так во время отслеживания любых изменений в избранных звездах, в какой-то момент с одной звездой они начались (изменения). Специалисты предположили, что вокруг нее формируется планетная система, т.к. стал образовываться протопланетный диск из облака, состоящего из газа и пыли. Подобный процесс обнаружили ученые и у многих других молодых звезд. Это явление подтвердило предположение астрономов и других специалистов, изучающих небесные тела, о происхождении новой небесной системы, подобно Солнечной. Данное событие немного приблизило ученых к пониманию образования нашей планеты и возникновения жизни на ней.
© Wikipedia / Mikhail Marov, 2018
Концептуальная схема происхождения Солнечной системы: 1, 2 — распад молекулярного облака и формирование протопланетного диска; 3 — расщепление протопланетного диска на отдельные кольцевые скопления твердых частиц; 4 — рождение планетезималей; 5 — столкновения и взаимодействия планетезималей приводят к образованию планет
Также, помимо этого, с помощью телескопа ALMA во 2-м этапе работы впервые были засняты протопланетные диски ок. 20 молодых звезд, предположительно от одного до нескольких миллионов лет. Снимки передали множество сложных элементов протопланетных дисков: кольца, концентрические разрывы, спиральные структуры, двойные системы. Благодаря сверхчувствительности радиотелескопов удалось выявить детали в несколько астрономических единиц, учитывая, что одна такая единица равна среднему расстоянию от Земли до Солнца ок. 150 млн. километров. Увиденные результаты вызвали у многих ученых мнение о более скором формировании планет в протопланетных дисках, чем считалось ранее, а у некоторых появились предположения, что подобное, возможно, могло произойти относительно и нашей Земли. Дальше дискуссии эти мысли не пошли.
Параллельно с поисками ответов на вопросы о происхождении планеты Земля и возникновении жизни на ней ученые старались найти аналог нашей планеты в Солнечной системе, но результаты убедили, что таковой нет. Этот факт привел научное сообщество мира к решению, изучать Вселенную больше, чтобы узнать, есть ли подобные астрономические системы, подобно Солнечной и аналог нашей Земли в ней (т.е. несолнечной системе).
Такая работа началась с 2011 года с помощью космического телескопа «Кеплер». Забегая вперед, следует сообщить, что в целом результаты поиска не совсем дали положительный ответ на поставленные задачи. Положительное в том, что другие световые системы нашли, а отрицательное – они уступают в яркости нашему Солнцу. Было выявлено немало планет (экзопланет), подобных нашей по размерам, количеству часов в сутках и дней в году (отмечена небольшая разница) и географическим условиям – это тоже положительно. Относительно последнего сходства в вопросе долговечности водных ресурсов сведения неутешительные (вода имеется, но качество ее неизвестно, да и самих источников не так много, как на нашей Земле). Нет уверенности у ученых и в вопросе возможности жить человеку на этих экзопланетах, ими высказаны лишь предположения – и это досадно.
Итак, в 2015 году была обнаружена первая планета размером с нашу планету, вращающуюся вокруг своей звезды, которую ученые назвали Kepler-452b, а 11.01.2023 г. научными представителями NASA было сообщено о выявлении еще одной экзопланеты земного типа, которой присвоили имя LHS 475b, она же является первой планетой этого типа внесолнечной системы, открытой космическим телескопом «Джеймс Уэбб».
Таким образом, на современном этапе, начиная с 80-х годов прошлого века и продолжая до наших дней 21 века, учеными целенаправленно ведется поиск доказательств образования нашей планеты и создание жизни на ней (т.е. как именно произошло создание первой жизни). Сделано для этого немало. К тому же неизвестно, сколько предстоит еще сделать, а главное, как скоро станут известны ответы на поставленные вопросы?
(Продолжение следует)
Уважаемые читатели! Подписывайтесь на канал. Если вас устраивает статья, ставьте лайки. Пишите в комментариях свое мнение: что для себя взяли нового, интересного, познавательного? (для меня очень важна обратная связь)
* Предлагаю посмотреть на канале 3 видео с обращениями к гражданам нашей страны и принять участие в обсуждении изложенных вопросов по окончании просмотра:
1. «Серьезная проблема в стране с информацией об исторических деятелях»
2. «Защита отечественной истории»
3. «Знак верного пути»
*Только о положительном результате при набранных не менее 100 тыс. мнений будет сообщено в Министерство науки и высшего образования Российской Федерации для рассмотрения возникших проблем в стране и устранения их причин.