Откуда взялась вода на Земле
Ученые до сих пор спорят о появлении воды на Земле. Один товарищ занялся поисками гипотез. Нашел аж шесть штук. Нет согласия в этом мире! Откуда вода на Земле — варианты ответа.
Гипотезы о происхождении воды на Земле
Первая гипотеза. Горячее происхождение Земли
Считается, что некогда Земля была расплавленным огненным шаром, который, излучая тепло в пространство, постепенно остывал. Появилась первородная кора, возникли химические соединения элементов и среди них соединение водорода с кислородом, или, проще говоря, вода.
Пространство вокруг Земли все более заполнялось газами, которые непрерывно извергались из трещин остывающей коры. По мере охлаждения пары образовывали облачный покров, плотно окутавший нашу планету. Когда температура в газовой оболочке упала настолько, что влага, содержащаяся в облаках, превратилась в воду, пролились первые дожди.
Тысячелетие за тысячелетием низвергались дожди. Они-то и стали тем источником воды, которая постепенно заполнила океанические впадины и образовала Мировой океан.
Вторая гипотеза. Холодное происхождение Земли
Была Земля холодная, а потом начала разогреваться. Разогрев стал причиной вулканической деятельности. Извергаемая вулканами лава выносила на поверхность планеты пары воды. Часть паров, конденсируясь, заполняла океанические впадины, а часть образовала атмосферу. Как теперь подтверждено, главной ареной вулканической деятельности на первых стадиях эволюции Земли действительно являлось дно современных океанов.
Согласно этой гипотезе вода содержалась уже в той первичной материи, из которой сложилась наша Земля. Подтверждением такой возможности является наличие воды в падающих на Землю метеоритах. В «небесных камнях» ее до 0,5 %. На первый взгляд мизерное количество. Как то не убедительно!
Третья гипотеза
Третья гипотеза опять же исходит из «холодного» происхождения Земли с последующим ее разогревом.
На какой-то стадии разогрева в мантии Земли на глубинах 50— 70 км из ионов водорода и кислорода начал возникать водяной пар. Однако высокая температура мантии не позволяла ему вступать в химические соединения с веществом мантии.
Под действием гигантского давления пар выжимался в верхние слои мантии, а затем и в кору Земли. В коре более низкие температуры стимулировали химические реакции между минералами и водой, в результате разрыхления пород, образовались трещины и пустоты, которые немедленно заполнялись свободной водой. Под действием давления воды трещины раздавались, превращались в разломы, и вода через них устремлялась на поверхность. Так возникли первичные океаны.
Однако деятельность воды в коре Земли этим не исчерпывалась. Горячая вода довольно легко растворяла в себе кислоты и щелочи. Эта «адская смесь» разъедала все и вся вокруг, превращаясь в своеобразный рассол, который и придал морской воде присущую ей и поныне соленость.
Тысячелетия сменяли друг друга. Рассол вширь и вглубь неумолимо расползался под гранитными основаниями континентов. Проникнуть же в собственно гранит ему дано не было. Пористая структура гранита, подобно тонкому фильтру, задерживала взвеси. «Фильтр» засорялся, а засорившись, начинал играть роль экрана, преграждавшего путь воде.
Если все это имело место, то под материками на глубине 12— 20 км расстилаются океаны сжатой и насыщенной растворенными солями и металлами воды. Вполне возможно, что такие океаны раскинулись и под многокилометровой толщей базальтового дна наземных океанов.
В пользу приведенной гипотезы свидетельствует резкое возрастание скорости сейсмических волн на глубине 15—20 км, т. е. как раз там, где должна пролегать граница предполагаемого раздела между гранитом и поверхностью рассола, граница резкого изменения физико-химических свойств вещества.
Приведенную гипотезу подтверждает и так называемый дрейф материков. Гранитные громады материков перемещаются. Они «плывут», хотя скорость их движения составляет всего несколько сантиметров в столетие. Отчего же не предположить, что океаны рассолов выполняют роль своеобразной пленки под «днищами» материков, подобно пленке масла в подшипнике между цапфой и валом.
Если рассолы существуют, то в будущем человечество наверняка использует их как богатейшую жидкую руду, в которой растворены ценнейшие элементы и их соединения.
Четвертая гипотеза английского астрофизика Хойла
Она была опубликована сравнительно недавно, в 1972 г. Гипотеза представляет собой следствие из гипотезы происхождения Солнечной системы.
Суть ее такова: конденсация протопланетного облака, окружавшего наше прото-Солнце, протекала неравнозначно на разных расстояниях от Солнца. Чем дальше от него, тем температура облака была ниже. Ближе к Солнцу могли конденсироваться, скажем, металлы как вещества более тугоплавкие. А там, где проходят орбиты Урана, Нептуна и Плутона, по расчетам Хойла, температура составляла примерно 350 К, что уже достаточно для конденсации паров воды.
Именно этим обстоятельством можно объяснить «водную» природу Урана, Нептуна и Плутона, образовавшихся в процессе слияния частиц льда и снега. «Водную» природу указанных планет подтверждают новейшие астрономические наблюдения.
Однако в процессе формирования внешних планет имело место гравитационное «выталкивание» глыб льда в область внутренних планет. Те из глыб, которые обладали достаточными размерами, не успев полностью испариться от солнечных лучей, достигали Земли и падали на нее в виде своеобразного ледяного «дождя». Очевидно, такие «дожди» были более обильными на Марсе и весьма скудными на Венере.
Расчеты, выполненные Хойлом, подтверждают возможность образования земных океанов из ледяных дождей, для чего потребовалось всего несколько миллионов лет.
Пятая гипотеза
Она, как и четвертая, предполагает чисто космическое происхождение воды, но из других источников. Дело в том что на Землю из глубин космоса непрерывно низвергается ливень электрически заряженных частиц. И среди этих частиц изрядную долю составляют протоны — ядра атомов водорода. Пронизывая верхние слои атмосферы, протоны захватывают электроны и превращаются в атомы водорода, которые тут же вступают в реакцию соединения с кислородом атмосферы. Образуются молекулы воды. Расчет показал, что космический источник такого рода способен дать почти 1,5 т воды в год, и эта вода в виде осадков достигает земной поверхности.
Полторы тонны… По глобальным меркам — ничтожное количество. Но следует иметь в виду, что образование такой космической воды началось одновременно с возникновением планеты, т. е. более 4 млрд. лет назад.
Шестая гипотеза
Как установлено учеными, примерно 250 млн. лет назад на Земле был единый континент. Затем, неизвестно по каким причинам, он треснул, и части его начали расползаться, «уплывать» друг от друга.
Доказательствами существования некогда единого материка является не только подобие береговых линий, но также сходство флоры и фауны, сходство геологических структур побережий. Короче говоря, ныне мало кто сомневается в единстве континентов Земли в прошлом. Недоумение вызывает другое: как могут, подобно гигантским «айсбергам», уплывать друг от друга глыбы материков, если их корни уходят вглубь на десятки километров? И что приводит их в движение?
Исследования последних лет подтвердили: да, материки «плывут», расстояние между ними непрерывно увеличивается. Передвижение материков блестяще объясняет гипотеза расширяющейся Земли. Гипотеза утверждает: первоначально Земля имела радиус вдвое меньший, чем сейчас. Материки, слитые тогда воедино, опоясывали планету.Океанов не существовало. И вот на границе протерозоя и мезозоя (250—300 млн. лет назад) Земля начала расширяться. Единый материк дал трещины, которые, наполнившись водой, превратились в океаны. И с тех пор по наше время радиус Земли увеличился вдвое!
Изобретение атомных часов позволило с абсолютной точностью определить долготу и широту земных объектов по звездному небу. Измерения показали, что наша планета… продолжает расширяться!
Расширяется, например, Европа. Москва и Ленинград «плывут» на восток со скоростью 1 см в год. А Гамбург, расположенный в центре Европы, остается на месте.
Скорость расширения европейского континента огромна. Ведь за каких-нибудь 20 млн. лет (ничтожнейший срок для геологической эпохи) в результате такого перемещения может образоваться чаша будущего океана шириной в 4000 км.
Однако до сих пор у сторонников гипотезы расширяющейся Земли не было доводов, с помощью которых они могли бы объяснить, почему Земля расширяется.
Теперь такие доводы есть.
Напомним прежде всего (и мы к этому еще вернемся), что Вселенная на 98 % состоит из водорода, т. е. из элемента, рождающего воду. На 98 % из водорода состоит и наша Земля. Он пришел к нам вместе с теми частицами холодной космической пыли, из которой образовались все планеты Солнечной системы. А среди этих частиц находились и атомы металлов.
Вот тут-то мы и сталкиваемся с интереснейшим явлением. Оказывается, металлы способны поглощать огромное количество водорода — десятки, сотни и даже тысячи объемов на один свой объем. Далее: чем больше водорода поглощает (или присоединяет) металл, тем плотнее он становится, т. е. все более уменьшается в объеме. Да, мы не оговорились — уменьшается. Так, щелочные металлы, присоединяя водород, уменьшаются в объеме в 1,5 раза уже при атмосферном давлении. Что же касается других металлов (например, железа и никеля, из которых, по мнению ученых, сложено ядро Земли), то при нормальном атмосферном давлении (105 Па) уменьшение объема у них весьма незначительно.
Однако по мере уплотнения пылевого облака происходило его гравитационное сжатие, и давление внутри прото-Земли возрастало. Соответственно росла и степень поглощения водорода металлами группы железа. Сжатие порождало антипод давления — разогрев.
А так как наибольшему сжатию подвергались центральные области образовавшейся планеты, то там стремительнее росла и температура.
И вот на какой-то стадии разогрева, когда температура в ядре Земли достигла определенного критического значения (переход количественного роста в новое качественное состояние!), начался обратный процесс — выделение водорода из металлов.
Распад металловодородистых соединений, т. е. восстановление металлических структур, вызвал резкое увеличение объема вещества ядра Земли. Расширение металлического ядра проявилось с такой силой, что мантия и кора планеты, не выдержав, дали трещины.
Таким образом, дегазация водорода сопровождалась расширением Земли. Между тем водород, пронизывая огромную толщу планеты, захватывал по пути атомы кислорода, и на поверхность ее вырывались уже пары воды. Конденсируясь, вода заполняла разломы в коре. Постепенно образовались океаны.
Итак, шесть гипотез происхождения земной воды. Со временем выяснится, в какой из них истина. Возможно, окажутся верными все шесть, в какой-то степени каждая. Пока же вопрос «Откуда взялась вода на Земле?» остается открытым.
Источник
Происхождение воды, самого загадочного вещества на земле.
Вода является, безусловно самым нужным природным ресурсом на Земле, поскольку около 72% поверхности планеты покрыто ею. Это также является движущим фактором происхождения жизни, поскольку мы еще не знаем о форме жизни, которая не основана на воде.
Мы знаем об организмах, которые не нуждаются в свете, кислороде, тепле или даже атмосфере Земли, чтобы выжить – так же, как многие микробы могут оставаться живыми в космосе, хотя каждый из них нуждается в воде для функционирования.
1. Необъяснимо высокое поверхностное натяжение воды
Одним из самых уникальных – и умопомрачительных-свойств воды является ее поверхностное натяжение. Хотя само по себе это не является чем-то необычным, поскольку каждая жидкость обладает некоторой поверхностной тягой, которая удерживает ее молекулы вместе в этом состоянии, поверхностное натяжение воды намного выше, чем у любой другой известной нам жидкости.
Это уникальное свойство имеет некоторые далеко идущие последствия для эволюции жизни на Земле. Например, это то, как кровь – более 80% которой состоит из воды – может преодолеть силу тяжести и циркулировать вокруг тела.
2. Мы не знаем, почему вода расширяется при охлаждении.
То, что вещи расширяются при нагревании и уменьшаются в размерах при охлаждении, является одним из фундаментальных правил природы. Мы можем видеть это вокруг нас, и многие наши инфраструктуры принимают это правило во внимание. Почти каждое здание имеет компенсаторы, что позволяет ему вдыхать или выдыхать в зависимости от сезона.
Правила, однако, не распространяются на воду, так как она остается единственным известным веществом, которое расширяется при охлаждении и уменьшается при нагревании, почему? Это даже не трудно проверить. Просто возьмите немного льда в контейнер, отметьте его общий объем и подождите, пока он прогреется и расстает. Он всегда будет занимать меньше места, чем его твердая форма, что также является одним из самых странных свойств воды .
Наука уже некоторое время пытается ответить на этот вопрос, хотя потенциальные ответы – как и все остальное о воде – делают все это еще более загадочным.
3. Никто не может договориться о ее структуре
Большинство из нас, вероятно, не поверит в это, но вода – возможно, самый изученный природный материал в истории – вызывает некоторые довольно сильные мнения в научном сообществе по той простой причине, что до сих пор существует много споров о том, как именно она структурирована.
Многие его странные свойства можно было бы объяснить, если бы мы только знали, как водородные и кислородные связи в воде взаимодействуют друг с другом.
Удивительно, но даже с нашими современными исследовательскими методами мы все еще не имеем об этом ни малейшего представления.
4. Откуда вообще взялась вся земная вода?
Как мы уже убедились, без воды на Земле не было бы жизни. Мы до сих пор не знаем, как появилась вода на Земле. Некоторые утверждают, что она появилась на спине кометы в виде льда, хотя, учитывая, что у Земли не было атмосферы в то время, вся эта вода испарилась бы в открытую вселенную.
Другая теория гласит, что горячие пары, выходящие из трещин на поверхности Земли, уступили место первым облакам, впервые установив цикл испарения, образования облаков и дождей в движении. Хотя опять же, это все еще только теория.
5. Вода даже не должна быть жидкостью
Вода состоит из атомов водорода и кислорода. Если вы посмотрите на расположение водорода в периодической таблице-при условии, что вы знаете, как читать периодическую таблицу, – вы заметите что-то странное. Водород существует прямо рядом с газами, такими как сероводород «газы» являются ключевым словом. Если бы вода вела себя подобно другим химическим веществам с подобными свойствами, она вообще не была бы жидкостью, особенно при земной температуре.
Как уже ясно, вода может существовать во всех трех состояниях при температурах, приемлемых для жизни человека. Он также может оставаться жидким при удивительно низкой температуре, при условии, что она не содержит никаких примесей. Если бы у воды не было более высокого поверхностного натяжения, чем у других жидкостей, она не могла бы прилипать и циркулировать среди корней растений.
Ее способность расширяться при замерзании позволила водным объектам в древние ледниковые периоды замерзать сверху вниз, позволяя жизни под поверхностью выжить и адаптироваться к тому, когда это закончилась. А если бы она превращалась в лед со дна, убивая любые признаки жизни?
Спасибо, за каждый лайк и каждый комментарий.
Источник
