Как возник Мировой океан?
в первые этапы истории Земли
Происхождение вод Мирового океана тесным образом связано с первыми этапами истории Земли. Еще совсем недавно представления о возникновении и первых этапах земной эволюции основывались главным образом на предположениях. Сегодня в науке о Земле умозрительные гипотезы уступили место теориям, основанным на фактических данных. Современные представления о происхождении Земли облечены в стройную систему доказательств, подтверждающих все основные стороны этой сложной проблемы.
Согласно одной из наиболее обоснованных теорий, выдвинутой академиком О. Шмидтом, Солнце и все планеты солнечной системы образовались из холодного, медленно вращавшегося газопылевого облака. Когда часть первичного газопылевого облака уплотнилась и образовала плотный земной шар, на нем еще не было водной оболочки. В момент формирования нашей планеты вода будущего океана находилась в связанном состоянии в виде гидроокислов.
О первом миллиарде лет существования Земли, который ученые называют катархеем, известно не очень много. Однако можно с уверенностью утверждать, что по крайней мере во второй половине катархея уже имела место активная вулканическая деятельность. В этот период недра нашей молодой планеты разогрелись в результате гравитационного сжатия и радиоактивного распада долгоживущих изотопов, которых тогда было в 4— 7 раз больше, чем теперь. Это привело к расплавлению верхней мантии планеты и вызвало мощные вулканические процессы.
Известно, что при извержении современных вулканов наряду с твердыми частями (пеплом, вулканическими бомбами) и жидкой горячей лавой в изобилии выделяются газы. Обычно над кратером «живого» вулкана даже в относительно спокойный период его деятельности поднимается облако. Эта характерная особенность отразилась в названии вулканических островов — Курильские; вершины их гор постоянно дымят, курятся. Газовые облака над вулканами на 75— 80 процентов состоят из паров воды, кроме того, в них имеются окись углерода, аммиак, метан, соединения серы, хлора и некоторые другие вещества. Большинство этих газообразных соединений поступает в атмосферу, а пары воды конденсируются и падают вниз в виде дождя.
Как только на Земле начали действовать вулканы, она окуталась облаками, у нее появилась оболочка из газов и дыма. Современные тонкие и очень точные методы анализа позволили установить состав первичной атмосферы, для чего были исследованы крошечные полости в древнейших кварцитах. Как показал анализ, маленькие пузырьки газа, пребывавшие в «законсервированном» состоянии 3,5—4 миллиарда лет, совершенно лишены свободного кислорода, но содержат двуокись углерода, сероводород, двуокись серы, аммиак, соляную и плавиковую кислоты, а также небольшое количество азота и инертных газов.
Если не считать отсутствия воды, то содержимое пузырьков, впаянных в древние кварциты, по химическому составу почти не отличается от современных вулканических газов. Но куда в таком случае делась вода? Объясняется это крайне просто. Вычисления показали, что к концу катархея температура на поверхности Земли в среднем равнялась 15 градусам тепла и водяные пары вулканических газов должны были немедленно превращаться в жидкую воду.
Когда история Земли вступила в следующую фазу и на смену катархею пришел архей (он также длился целый миллиард лет отдельные лужи и озера слились воедино и образовали первичный океан. Правда, он был еще совсем небольшим: по глубине и по общему объему впятеро меньше современного.
Как это ни парадоксально, но океан с первых дней своего существования был соленым, хотя и образовался из совершенно чистой дистиллированной воды. Дело в том, что в воду незамедлительно переходили некоторые другие составные части вулканических газов, главным образом галоидные кислоты и двуокись углерода, а также сероводород и аммиак. Растворенные в воде кислоты реагировали с горными породами, извлекая из них соответствующие количества натрия, калия, кальция и других элементов с образованием солей, благодаря чему в растворе поддерживалось кислотно-щелочное равновесие.
Вот почему соленая океанская вода всегда была нейтральной. Положение о том, что все анионы морской воды возникли из продуктов дегазации мантии Земли, а катионы из разрушенных горных пород, наиболее детально обосновано в трудах крупнейшего специалиста в области геохимии океана академика А. Виноградова.
В результате перехода части вулканических газов в растворенное состояние атмосфера Земли продолжала оставаться очень тонкой, и потому температура на поверхности планеты все время держалась ниже 100 градусов, но выше ноля, то есть такой, при которой вода пребывает в жидком состоянии. Таким образом, Земля во все время своего существования, начиная с конца катархея, обладала жидкой оболочкой — гидросферой, в чем и заключается ее главное отличие от других планет солнечной системы. Крайне разреженная атмосфера Марса (ее плотность в 500—800 раз меньше, чем на Земле) способствует излучению тепла в мировое пространство, и потому на красной планете царит вечный холод. Причем температура поверхности днем даже на экваторе только на короткий срок поднимается до 25 градусов выше ноля, но вскоре опускается до минус 55, а ночью даже до минус 100.
Понятно, что ни о какой жидкой оболочке на Марсе не может быть и речи. Плотность атмосферы на Венере превосходит земную примерно в 90 раз. Это привело к сильному увеличению так называемого парникового эффекта, в результате чего температура у поверхности нашей соседки составляет около 460 градусов выше ноля. Стало быть, жидкой воды там тоже нет, а где нет воды, нет и жизни. Земля, расположенная между горячей Венерой и холодным Марсом, по температурным условиям оказалась в «золотой середине».
Океан создал условия для зарождения и поддержания жизни на нашей планете, для образования ее биосферы, в чем заключается второе существенное отличие Земли от других известных небесных тел.
Имеется несколько доказательств существования океана на протяжении всей геологической истории Земли. Еще в катархее благодаря круговороту воды между океаном, атмосферой и сушей начали образовываться осадочные породы. Английские геологи С. Мурбат, Р. О'Найон и Р. Панкхерстон недавно нашли на юго-западе Гренландии осадочный бурый железняк, возраст которого оценивается в 3760 миллионов лет. По-видимому, это самое древнее свидетельство существования гидросферы.
Советский вулканолог Е. Мархинин подсчитал, что при извержении вулкана на долю водяных паров приходится примерно 3 процента массы изверженных веществ. Соотношения между массами современной гидросферы и земной коры почти точно соответствует этой величине, в чем заключается второе доказательство постоянного присутствия гидросферы на земном шаре. Можно представить себе, что по мере утолщения земной коры пропорционально увеличивался и океан, пока он не достиг современного состояния.
Поскольку вулканическая деятельность на Земле не прекратилась, объем гидросферы продолжает постепенно нарастать.
Третьим доказательством извечного и непрерывного существования океана служат находки останков и отпечатков тел живых организмов. Жизнь на нашей планете, ни на мгновение не прерываясь, существует в течение трех миллиардов лет, и ее процветание обеспечивается океаном.
|
|
Читайте в рубрике «Вода океана»: |