Начальное состояние Земли

Начало геологической эволюции Земли тесно связано с процессом её образования. Если бы наша планета образовалась "огненно-жидким" способом, как представлялось ещё в начале XX в., она бы сразу расслоилась на оболочки по химическому составу и стала "тектонически мёртвой". Против такого взгляда выступали Владимир Иванович Вернадский и другие известные учёные. Концепция О. Ю. Шмидта о первоначально холодной Земле родилась именно из-за противоречий между нынешней тектонической жизнью Земли и той моделью, которая следовала из горячего, расплавленного начального состояния.

Современные расчёты показали, что рождающаяся Земля не была ни расплавленной, ни холодной. Гравитационная энергия могла нагреть Землю до 40 тыс. Кельвинов, если бы она мгновенно собралась из кусков в одно тело. Но рост Земли продолжался 100 млн лет, так что температура поверхности даже на стадии активного роста не превышала 350-400 К Небольшая часть гравитационной энергии перешла в тепловую энергию земных глубин. Её недра прогрелись до 1000-2000 К благодаря тому, что в аккумуляции участвовали очень крупные тела (радиусами до сотен километров). Падение таких тел вызывало образование огромных ударных кратеров, под которыми до глубин 1-2 тыс. километров создавались области повышенной температуры. Иногда температура достигала точки плавления горных пород. Тогда они разделялись по составу: тяжёлые элементы (железо и другие металлы) опускались к центру, а лёгкие всплывали. Дополнительное нагревание произошло в недрах Земли от сжатия её пород вышележащими слоями.

Но основной источник нагревания недр Земли - тепло, выделяемое при распаде радиоактивных элементов: урана, тория и калия с атомным весом 40, которые в малых количествах присутствуют в каменистом веществе планеты. В настоящее время в центре Земли температура достигает по меньшей мере 5000 К, т. е. она намного выше, чем в конце аккумуляции.

Вследствие высоких давлений в недрах Земли большая часть её массы находится в твёрдом состоянии, лишь внешняя область железного ядра расплавлена. В земной коре также обнаружены вкрапления расплавленной магмы - вулканические очаги. Из-за убывания температуры от центра планеты к поверхности в мантии Земли возникает тепловая конвекция. Поскольку вещество мантии в основном твердое и неоднородно по составу, конвективные движения происходят очень медленно, создавая большие напряжения на границе с корой. Горообразование, землетрясения, перемещения континентов и отдельных блоков земной коры - результаты внутренних процессов в мантии.

Атмосфера и гидросфера постепенно выделились из недр нашей планеты, поскольку газы и вода входили в состав земных пород. Вначале, в процессе соударений, из твёрдых планетезималей высвобождались летучие соединения. На последующем этапе летучие соединения связывались в породах. Расслоение Земли на железное ядро, силикатную мантию и кору из изверженных пород началось ещё при аккумуляции и продолжается в течение всей геологической истории планеты.

Сегодня благодаря данным, полученным космическими аппаратами, можно узнать геологическую историю не только Земли, но и других планет и их спутников.

Другое по теме

Малогабаритный взрывной генератор СВЧ импульсов для метеорологического применения
В статье рассматриваются взрывные генераторы, преобразующие механическую энергию ударной волны, распространяющейся в рабочем теле, в электромагнитную энергию. Основным элементом таких генераторов является рабочее тело, выполненное из ферромагнитного или из сегнетоэлектрического материала. Ударная волна в рабочем теле ф ...

Ньютон и методология естествознания
Научная революция восемнадцатого века привела к возникновению естествознания как специфического феномена духовной культуры. Начавшись с работ Коперника, Галилея и Декарта, она получила свое относительное завершение в творчестве Исаака Ньютона и, конечно, прежде всего в его знаменитых "Математических началах натура ...