Внутреннее тепло Земли

Следует отметить, что тепло привносится на поверхность Земли не только сверху (с солнечным излучением), но и снизу, из недр планеты, правда, поток тепла из глубин значительно меньше. Происхождение глубинного тепла, по-видимому, связано с распадом радиоактивных элементов, содержащихся в коре. Однако измерения показывают, что полностью объяснить наблюдаемый поток тепла этой причиной не удается. По-видимому, часть потока тепла приходит сквозь литосферную плиту из мантии. Вещество мантии все время движется. Холодный и более плотный компонент тонет, горячее вещество всплывает. В мантийных слоях действует тепловая конвекция.

Откуда берется тепло в мантии? Одна из версий — оно сохранилось с времен формирования планеты 4,6—4,4 млрд лет назад. Столкновения крупных космических тел (планетезималей) размерами в десятки, сотни и даже тысячи километров должны были приводить к огромным выделениям тепла, прогреву и плавлению вещества (возникновению океанов раскаленной магмы глубиной в сотни километров). Расчеты показывают, что тепла должно хватить на много миллиардов лет. Возможны и другие источники тепла: распад радиоактивных элементов в ядре и мантии (их концентрация там практически неизвестна), кристаллизация вещества и его гравитационная дифференциация.

Биосфера Земли.

Планета Земля отличается от других тел Солнечной системы наличием биосферы. Самые древние свидетельства существования примитивных микроорганизмов датируются рубежом в 4 млрд лет назад. Другими словами, уже через 600 млн лет (а возможно, и раньше) после образования планеты Земля на ней присутствовала жизнь. В настоящее время на Земле обитает более 1 триллиона (1000 млрд) различных видов живых организмов — от разнообразных бактерий до растений, насекомых, птиц, рыб, млекопитающих. Генетический анализ показывает, что все виды живых организмов на Земле произошли от единого предка, а затем мутации и естественный отбор породили огромное разнообразие видов живых существ. Данные генетики и палеонтологии показывают, что на Земле шел процесс эволюции. Мутациями порождались новые наследственные признаки, а естественный отбор приводил к сохранению полезных изменений и вытеснению вредных. В результате 99% всех видов, живших в разное время на Земле, уже не существуют сегодня.

Современные исследования показывают, что некоторые формы жизни на Земле существуют в условиях, о которых ранее не было известно, в частности, на больших глубинах в недрах земной коры. Так, например, в кольцевой структуре озера Сильян в Швеции в 1986— 1991 гг. были заложены две скважины глубиной 6,5 и 6,7 км. По всей глубине обнаружен метан, на глубине 5,2—5,5 км найдена нефть того же состава, что и в приповерхностных слоях. Исследования показали, что нефть подвергалась воздействию микроорганизмов. В нефти были обнаружены теплолюбивые анаэробные бактерии.

В 1990;е гг. микроорганизмы были обнаружены в земной коре под трехкилометровой толщей воды в Атлантике во время глубоководного бурения, осуществленного британскими специалистами. Эти микроорганизмы существуют в полном отрыве от всего остального живого мира при высоких давлении и температуре. Специфические формы жизни обнаружены и на дне океана возле мест выхода горячих вулканических газов («черные курильщики»). По-видимому, нужно учитывать потенциальную возможность существования микроорганизмов и в недрах других небесных тел, включая их гидросферы, даже если условия на их поверхности не позволяют жизни существовать.

Эксперименты на борту Международной космической станции МКС показали, что живые организмы (бактерии, личинки комаров и т. д.) могут сохранять жизнеспособность даже на внешней поверхности станции в условиях космического вакуума, радиации и значительных перепадов температуры. Таким образом, живые организмы на Земле демонстрируют потрясающую приспособляемость к внешним условиям в широком диапазоне давлений, температур и уровней радиации.

Биосфера Земли существенно изменила многие параметры оболочек планеты, включая состав ее атмосферы, радикальные изменения поверхности, присутствие в коре новых включений типа залежей биогенного каменного угля и т. д. Существенное влияние на свойства геосистемы оказывает своей деятельностью человечество.

Контрольные вопросы и задания

• 1. Объясните эффект смены времен года на Земле. Почему этот эффект не наблюдается на Меркурии и Венере?
• 2. Что такое прецессия? Как объясняется этот эффект?
• 3. Что такое нутация? Как объясняется этот эффект?
• 4. У Меркурия и Венеры нутация и прецессия не обнаружены. С чем это связано?
• 5. Изложите сущность феномена неравномерности вращения Земли. Укажите и поясните причины этого феномена.
• 6. Что такое озоновый слой и озоновые дыры? Изложите существующие гипотезы о происхождении озоновых дыр и трудности этих гипотез.
• 7. Какие существуют версии, объясняющие эффект глобального потепления на Земле?
• 8. Дайте краткое описание атмосферы Земли (химический состав, основные слои). Каково происхождение свободного кислорода в атмосфере Земли?
• 9. Каковы современные представления о внутреннем строении Земли?
• 10. Изложите гипотезы о причинах разительных различий между соседними планетами (Венерой и Землей) по общему количеству воды.
• 11. Количество крупных ударных кратеров на Луне значительно превышает их число на Земле. С чем это может быть связано?
• 12. Опишите факты, отражающие динамику магнитного поля Земли.