Екологія: біологія взаємодії. 2.10. (доповнення) Еволюція Всесвіту, Сонячної системи і Землі
Вік Землі (і Сонячної системи) — 4,6 мільярда років. Сонце і планети утворилися з газопилової хмари, результату руйнування попередніх зір. Ядерні перетворення в попередніх зорях — причина різноманіття хімічних елементів на Землі, що робить можливим існування життя.
Українська (найновіша версія) / Російська мова (оновлення припинено)
2.09. Біогеохімічний цикл фосфору
Д. Шабанов, М. Кравченко. Екологія: біологія взаємодії
Розділ 2. Біосферологія
2.11. (доповнення) Що таке життя?
2.10. (доповнення) Еволюція Всесвіту, Сонячної системи і Землі
Поки ти відчуваєш зорі як щось «над тобою», ти ще не володієш поглядом того, хто пізнає.
Фрідріх Ніцше
В описі виникнення й розвитку Всесвіту наука виявила одночасно і силу, і слабкість. Ми маємо детальні описи еволюції Всесвіту, що відповідають різним теоріям. У цих теоріях використовується найскладніший математичний апарат; події, які в них описуються, цілком суперечать здоровому глузду. Проте жодна з теорій не є загальнопереконливою; подальші дослідження нашого Всесвіту призводять до нових, часто парадоксальних відкриттів.
Вік Всесвіту становить приблизно 13,8 мільярда років (рис. 2.10.1). Він виник унаслідок так званого «Великого вибуху» — події, яка не вкладається в межі здорового глузду. Результатами цієї події стало не тільки виникнення Всесвіту, а й поява простору й часу (тому запитання, що міститься зовні Всесвіту, або що було до його виникнення, логічно суперечливі).
Рис. 2.4.1. Деякі етапи історії земного життя
Досі відкритим залишається питання, що очікує Всесвіт у майбутньому. Утім, з часом (дуже різним у різних моделях) Всесвіт перестане бути місцем, придатним для життя. Він може «схлопнутися», деградувати в безкінечному розширенні або переродитися — поки що вибір відображає радше смаки та інтуїцію вчених, ніж точні дані. Принаймні, «сіль» нинішнього етапу розвитку Всесвіту полягає в існуванні в ньому зір і галактик.
Уся відома нам історія Всесвіту — це історія його розширення. У ході цього розширення в ньому виникли елементарні частинки, атоми (водню) і зорі, зібрані силою гравітації. У зорях речовина досягає такого ступеня стиснення і нагрівання, що в них починаються термоядерні реакції — злиття ядер легких елементів. Так, найпоширеніша термоядерна реакція у Всесвіті — утворення ядер гелію внаслідок злиття ядер водню. При злитті ядер елементів першої половини таблиці Менделєєва (до заліза) відбувається вивільнення енергії. Ця енергія, що безперервно виділяється, не дає зорям стискатися. Будь-яка зоря (і наше Сонце) балансує між двома процесами — гравітаційним стисненням і розширенням через виділення термоядерної енергії.
Зорі, у яких «вигорає» весь водень, стискаються сильніше, і в них можуть початися термоядерні реакції злиття ядер гелію.
Отже, елементи, що стоять у таблиці Менделєєва до заліза, можуть утворюватися під час термоядерних реакцій. А як виникають елементи другої половини цієї таблиці? Іноді під час стиснення зорі в ній починають іти реакції, унаслідок яких кількість енергії, що виділяється, різко збільшується. Така зоря вибухає як термоядерна бомба, перетворюючись на наднову. Речовина наднової з колосальною енергією розкидається в космосі. Як отримують важкі елементи в прискорювачах? Розганяють одні ядра і бомбардують ними інші. За дуже високої швидкості зіткнення ядра можуть злитися в одне. Те саме відбувається під час вибухів наднових.
«Зорі — це механізм, засіб еволюції, результатом якої є важкі елементи» (В. Снитников, В. Пармон, 2004)
...Коли людство отримує енергію, здійснюючи ядерну реакцію розпаду урану, воно вилучає енергію, накопичену під час вибухів наднових.
Отже, щоб у Всесвіті з'явилися різноманітні елементи, мав пройти певний час, достатній для народження й загибелі зір. Сонячна система, Земля і навіть наші тіла містять елементи, що пройшли через загиблі зорі.
Вік Землі (і Сонячної системи) — 4,6 мільярда років. Сонце й планети утворилися з газопилової хмари, результату руйнування попередніх зір. Ядерні перетворення в попередніх зорях — причина різноманіття хімічних елементів на Землі, що робить можливим існування життя.
Зараз Сонце перебуває на середині строку свого існування. Приблизно через 5 мільярдів років воно спочатку збільшиться в розмірах до орбіти Землі, а потім стиснеться і, нарешті, вибухне. Із речовини, що утвориться, виникнуть нові зорі.
На Землі недоступні гірські породи, що збереглися з періоду її виникнення. Однак про її вік можна судити за віком метеоритів. Це фрагменти «матеріалу» Сонячної системи, які не ввійшли до складу планет. Вони досі рухаються в Сонячній системі й періодично падають на поверхню Землі. Найпоширеніші метеорити — залізокам'яні. Дуже спрощуючи, можна сказати, що вони складаються із силікатів («каменю») і металів («заліза»). Щільність «заліза» вища. Земля утворилася як грудка з такого матеріалу. Під час зіткнень він нагрівався, і щільніша речовина («залізо») переміщувалася вглиб, до центру планети. Легкі речовини («камінь»), навпаки, витіснялися на поверхню. Від цього виділилася значна кількість енергії, і Земля сильно розігрілася. У результаті планета набула структури, подібної до сучасної: ядро оточене в'язкою мантією, на поверхні якої плаває кора. Почався рух літосферних плит — фрагментів кори. Від їхнього зіткнення утворилися гори. Результатом руйнування гір, а також перенесення речовини водою і повітрям стало утворення осадових порід.
Земна поверхня охолола до температури нижче 100°C близько 4 млрд років тому. Із цим було пов'язане виникнення океану. Ще близько 800 млн років після цього океан був дуже гарячим — понад 90°C. Найдавніші відомі нам мінерали на Землі мають вік 4,2 млрд років, але не є осадовими. Найдавніші осадові породи з формації Ісуа в Гренландії мають вік 3,8 млрд років. У них уже є сліди життя (вуглецеві частинки біологічного походження). Це означає, що життя з'явилося на Землі відразу, щойно склалися хоч трохи придатні для нього умови. Історія земного життя почалася в окропі!
2.09. Біогеохімічний цикл фосфору
Д. Шабанов, М. Кравченко. Екологія: біологія взаємодії
Розділ 2. Біосферологія
2.11. (доповнення) Що таке життя?