Возникновение атмосферы и гидросферы

Атмосфера и гидросфера состоят из легких и летучих веществ, содержание которых в вещественном составе Земли в целом очень незначительный, - гораздо меньше, чем в космосе. Этот дефицит легких и летучих веществ возник, очевидно, то в протопланетном облаке, из которого впоследствии сформировалась Земля. Причинами образования дефицита могли быть нагрева части протопланетного облака солнечным излучением и короткоживущие-ми радиоактивными изотопами.

В момент формирования Земли из протопланетного облака все элементы ее будущей атмосферы и гидросферы находились в связанном состоянии в составе твердых веществ: вода - в гидроксил, азот - в нитрид, возможно в нитриты, углерод - в графит, карбид и карбонатах.

Дальнейшее наращивание атмосферы и образования гидросферы связано с выплавлением базальтов, водяного пара и газов из верхней мантии в процессе вулканических извержений, которые продолжаются уже 0,5-1 млрд лет на протяжении существования Земли как результат разогрева ее недр вследствие гравитационного сжатия и распада радиоактивных изотопов . Интенсивность современных вулканических процессов на Земле является вполне достаточной для образования в течение всего времени существования Земли всей ее коры, гидросферы и атмосферы. Интенсивность современного вулканизма составляет, согласно приблизительным оценкам, 6-10 млрд тонн вещества в год. Газы, выделяющиеся в процессе современной вулканической деятельности, содержат преимущественно водяной пар. Таким образом, можно утверждать, что в результате дегазации лав на поверхность Земли поступали значительные количества водяного пара, соединений галоидных и борной кислот, водород, аргон и некоторые другие газы.

Эта первичная атмосфера была сначала, разумеется, чрезвычайно тонкой, поэтому ее температура у поверхности Земли была очень близкой к температуре лучистого равновесия потока солнечного тепла, которое поглощала поверхность, и потока излучения, уходило от поверхности Земли. Эта температура в среднем равна 15. Итак, почти вся водяной пар, который поступала с вулканическими газами, должна была конденсироваться, превращаясь в жидкую воду, и тем самым формировать гидросферу.

В первичный океан переходили, растворяясь в воде, также и другие составные части вулканических газов - большая часть углекислого газа, кислоты, сера и ее соединения, а также часть аммиака.

Свободного кислорода в древней атмосфере и в океане не было. Одним из самых убедительных объяснений этого факта является большое значение отношения FeO / Fe2O3, закиси железа в оксидного в продуктах древних извержений, а также в осадочных породах. Аналогичными являются свидетельства о наличии у древних породах и других легкоокисляемых, но не окисленных веществ. Свободный кислород мог образовываться в первичной атмосфере в результате фотодиссоциации небольшой части молекул водяного пара, то есть их разложения под действием жесткого компонента солнечного излучения. Однако, по расчетам, такое образование свободного кислорода должно было быть очень ограниченным, так как кислород сам поглощает излучение, которое расщепляет молекулы воды. В случае равновесия между этими двумя процессами содержание кислорода в атмосфере не мог превышать одной тысячной современного содержания.

Под действием жесткого излучения Солнца в океане образовался ряд сложных органических веществ - до аминокислот включительно. Одними из первых организмов на Земле были микроскопические одноклеточные водоросли, начиная с самых примитивных - сине-зеленых, которые осуществляли фотосинтез органических веществ из углекислого газа и воды, выделяя при этом свободный кислород. Такая деятельность водорослей, а затем и наземных растений привела в конце концов к образованию на Земле кислородной атмосферы - этого геохимического чуда, не имеет аналогов на других планетах Солнечной системы.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   След >