Материал:

В течение последних трехсот лет, начиная от Рене Декарта, было высказано несколько десятков космологических гипотез, в которых рассматривались самые разнообразные варианты ранней истории Солнечной системы. В наше время принято считать, что около пяти миллиардов лет назад в огромном газово-пылевом облаке, пронизанной магнитными силовыми линиями, образовалось сгущение протосолнца, которое медленно сжималось. Другая часть облака - с массой примерно в 10 раз меньше - медленно вращалась вокруг него. В результате столкновений атомов, молекул и частиц пыли туманность сплющивалась и разогревалась. Так вокруг протосолнца образовался вытянутый диск, пронизанный магнитным полем.

Под действием давления легкие химические элементы водород и гелий оставляли ближайшие окрестности Солнца. В конечном итоге это и обусловило существенные различия в химическом составе планет и их разделение на две группы. Достигая критической плотности, "пылевой диск распадался на отдельные сгущения.

Все это время протосолнца проявляло высокую активность. В результате мощных вспышек оно выбрасывало потоки заряженных частиц, которые, двигаясь вдоль магнитных линий, переносили момент движения от Солнца к протопланетного облака. Кроме того, при столкновениях частиц происходили ядерные реакции. В результате столкновений одни сгущения увеличивались, другие дробились. Расчеты показывают, что увеличение размеров Земли длилось не менее 100 000 000 лет.

Выпадение Отдельных сгущений на Землю и ее сжатие привели к постепенному разогреву недр планеты. В начале формирования Земли температура в ее центральной зоне не превышала 800 К на поверхности - 300 К, но в результате процессов радиоактивного распада, которые сопровождались выделением энергии, отдельные участки разогрелись до плавления. При этом тяжелые соединения и элементы опустились вниз, легкие поднялись вверх. На ранней стадии протоземля была окружена облаком небольших спутников, из которых впоследствии сформировался Луну. Аналогично формировались и другие планеты.

Основные характеристики Земли

По форме Земля приближается к эллипсоида вращения. Экваториальный радиус Земли составляет 6378,16 км, полярный радиус - 6356,78 км. Составными частями нашей планеты являются:

1) внутреннее ядро, радиус которого около 1300 км, где вещество, по всем данным, находится в твердом состоянии;

2) внешнее ядро, радиус которого составляет примерно 3400 км; здесь, в толще, которая имеет мощность около 2100 км, вещество находится в жидком состоянии;

3) оболочка (мантия), мощность которой около 2900 км;

4) кора, толщина которой под океаном 4-8 км и 30-60 км - под материками.

Кору и мантию разделяет так называемая поверхность Мохоровичича, на которой плотность вещества резко возрастает от 3,3 до 5,2 г / см3.

Земное ядро является источником магнитного поля Земли. Предполагают, что геомагнитное поле обусловлено электрическими токами, которые циркулируют во внешнем ядре. Возможно, эти токи возникают вследствие гидродинамических движений в жидком проводящей среде ядра. Силовые линии магнитного поля Земли образуют своеобразные «ловушки» для заряженных частиц, которые движутся к ней. Задержанные магнитным полем Земли, эти частицы формируют огромные радиационные пояса, которые окутывают нашу планету вдоль геомагнитного экватора. Выявлено три таких пояса радиации: первый - на высоте, от 2400 до 5600 км, второй - от 12000 до 20000 км и третий - на высоте от 50 до 60 000 километров. Заряджени.часткы, источником которых являются преимущественно Солнце, "скользя" вдоль магнитных силовых линий, проникают в атмосферу у полюсов Земли. Сталкиваясь с атомами и молекулами атмосферы, они вызывают свечение, которое мы наблюдаем в виде живописных полярных сияний.

Жидкая оболочка Земли, которая покрывает 70,8% ее поверхности, называется гидросферой. В океанах содержится = 97% мировых запасов, воды. По современным представлениям, наличие больших водоемов на Земле имела решающее значение для возникновения жизни. Часть воды, объем которой примерно 24 млн. Км3, находится в твердом состоянии (лед). Если этот лед растает, то уровень Мирового океана поднимется на 62 м. С водой, а точнее с водяным паром, связан так называемый парниковый эффект. Дело в том, что солнечное излучение, максимум которого приходится на длину волн порядка 0,55 мкм, почти не поглощаясь, проходит через атмосферу, достигает земной поверхности и нагревает ее. Такое же количество энергии излучает и поверхность Земли, но в инфракрасной части спектра. Излучение этих длин волн в значительной степени поглощает водяной пар, частично оно переизлучается назад по направлению к земной поверхности. В результате температура поверхности Земли превышает ту температуру, которую она должна была бы иметь при отсутствии атмосферы.

Основные требования к условиям, которые обеспечивают возникновение и развитие жизни

Чтобы на планете возникла жизнь, она должна иметь определенные размеры и получать энергию от какой-либо звезды. Масса планеты не должна быть слишком большой, так как энергия атомного разгара природных радиоактивных веществ может привести к перегреву планеты или, что еще более важно, к радиоактивному загрязнению среды, несовместимо с жизнью. В то же время в слишком маленьких планет - другой недостаток. Они не способны удерживать около себя атмосферу, так как сила тяжести в них невелика (например, Луна).

Для возникновения жизни и ее дальнейшего существования необходима энергия. Постоянно и равномерно получать необходимое количество энергии может и планета, которая движется вокруг какой-нибудь звезды по круговой или близкой к круговой орбите. Кроме того, необходима постоянная интенсивность излучения светила. Это очень важно, так как в противном случае поток лучистой энергии, поступающей на планету, а не будет равномерным. Неравномерность потока энергии приведет к резким колебаниям температуры, а это будет препятствовать возникновению и развитию жизни, потому что существование живых организмов возможно лишь в пределах незначительных температурных колебаний (ведь все живое на 70-80% состоит из воды). Все эти условия существуют на планете Земля.

Таким образом, около 5 млрд. Лет назад на Земле появились космические, планетарные и химические условия для более высокого уровня развития материи - ее эволюции в направлении возникновения жизни.

Основные этапы химической эволюции, предшествовавших абиогенеза

Эти этапы включают образование химических элементов и простых неорганических соединений. Образование химических элементов при возникновении звездных систем, в том числе и таких, как наша Солнечная система, - закономерное явление в эволюции материи. С помощью спектрального анализа доказано, что водород является наиболее распространенным элементом во Вселенной. На первом этапе в результате реакций ядерного синтеза из водорода образуется гелий, из которого, в свою очередь, образуется углерод. В результате присоединения к ядру углерода других ядер гелия возникают изотопы кислорода, неона магния и других элементов. Таким образом, возникновение атомов химических элементов, из которых состоит основная масса звезд, планет и их атмосфера, является лишь начальным этапом неорганической эволюции.

Биогенные элементы - водород, углерод, кислород, азот и фосфор - достаточно распространены в космосе. Существует высокая вероятность того, что они будут вступать в реакции, в результате чего будут образовываться простые неорганические соединения. Это следующий этап неорганической эволюции. Благоприятным фактором является поступление от звезд энергии в виде электромагнитного излучения и тепла.

Начальный этап существования Земли отмечался интенсивными термоядерными процессами, высокими температурами (более 1000) и активной химической деятельностью. Охлаждение планеты сопровождалось интенсивными процессами дифференциации вещества: тяжелые элементы опускались к ее центру, а более легкие соединения (Н2, СО2, СН. И др.) Оставались на поверхности. Металлы и другие элементы, способные к окислению, соединялись с кислородом, поэтому в древней атмосфере планеты свободного кислорода не было. Вся атмосфера ранней Земли состояла из свободного водорода и его соединений и поэтому имела восстановительный характер. Именно эта атмосфера - не окислительная, а восстановительная - и начала возникновения жизни. Она состояла из водяного пара, метана (СН4), диоксида углерода (СО2), оксида углерода (СО), аммиака (NH3), азота (N2), сероводорода (H2S) и др.

Многочисленные эксперименты показали, что при наличии метана, воды и аммиака вполне естественно могут образовываться такие соединения, как цианистый водород (HCN) и формальдегид (НСНО). Именно эти молекулы и было обнаружено в межзвездном пространстве. Это свидетельствует о том, что они могли возникнуть из первичных газовых смесей в результате реакций, которые всегда сопровождают образования новых звезд.

Все эти химические превращения в оболочках ранней Земли подготовили третий этап эволюции, который непосредственно и начал процесс абиогенеза.

Источник: https://studbooks.net/7244/estestvoznanie/kontseptsii_sovremennogo_estestvoznaniya

Смотрите также:








ЦЕНОВАЯ ПОЛИТИКА ПРЕДПРИЯТИЯ НА ПРИМЕРЕ ООО «ДНС РИТЕЙЛ»
_archivetempпротивовоспалительные
_Роджерс Карл, Брак и его альтернативы