Hipotézisek a hidroszféra kialakulásához. Hogyan jelent meg a víz a Földön? Óceán a bolygó belsejében. A víz földi eredete Hol keletkezik a víz a Földön

A Földet gyakran „kék bolygónak” nevezik, nemcsak a légkör összetétele miatt, amely finom kékes árnyalatot ad a bolygónak, hanem a Föld felszínének több mint 70%-át borító óceánok miatt is. Az óceánokban jelent meg az élet, ezért a tudósokat érdekli az a kérdés, hogy mikor és hogyan jelent meg a víz a Földön.

Korábban azt hitték, hogy az óceánok akkor alakultak ki bolygónkon, amikor az már meglehetősen „felnőtt” volt, de a Woods Hall Oceanográfiai Intézetben (USA) végzett legújabb kutatások azt igazolják, hogy a Földön mindig is volt víz.

A korábban létező elmélet szerint a bolygók szárazon jönnek létre, mivel kialakulásuk nagy energiájú és becsapódási folyamatokhoz kapcsolódik. Ha vannak vízmolekulák a „fiatal” bolygókon, azok elpárolognak, amíg a bolygó be nem fejezi a kialakulási szakaszt. A víz a bolygótesteket kialakulásuk befejezése után, az üstökösök és a fagyott vízből és gázokból álló „nedves” aszteroidák zuhanása után éri el. Ezen elmélet szerint a Földön ma létező összes víz több millió évvel a születése után került a bolygóra.

A Woods Hall Institute tudósai kutatásaik során a széntartalmú kondritokhoz fordultak, amelyek egyben a bolygóvíz potenciális forrásai is. Ennek az anyagnak a legegyszerűbb meteoritjai a Napot megszülető por, jég és gázok áramlásában keletkeztek, jóval azelőtt, hogy csillagrendszerünkben más témák is megjelentek volna.

Sune Nielsen, a Woods Hall alkalmazottja szerint a széntartalmú-kondrit meteoritok a leggyakoribb objektumok a Naprendszerben. Meglehetősen sok vízmolekulát tartalmaznak, és korábban bolygónk fő vízforrásának tekintették.

Hogy megtudják, mikor és hogyan jelent meg a víz a Földön, a tudósok megmérték a hidrogén stabil izotópjainak arányát, a normál egy neutronnal és a deutérium két neutronnal. Csillagrendszerünk különböző területein ez az arány eltérő. A kutatók továbbá arra a következtetésre jutottak, hogy a bolygónkkal egy időben kialakult objektumban lévő széntartalmú kondritok arányának összehasonlítása segíthet megválaszolni azt a kérdést, hogy mikor és hogyan jelent meg a víz a Földön.

A 4-Vesta aszteroidák a Földdel azonos területen és vele egy időben keletkeztek. Megkeményedett láva bazaltos rétege borítja őket. Ezek az égitestek rendszerünk legrégebbi hidrogéntározói, hiszen 14 millió évvel a Naprendszer születése után jelentek meg. Ebben az időben bolygónk a kialakulásának szakaszában volt. Mindezen jellemzőknek köszönhetően a 4-Vesta ideális objektummá vált annak meghatározására, hogyan és mikor jelent meg a víz a Földön.

A NASA által gyűjtött minták elemzése után a tudósok arra a következtetésre jutottak: ugyanolyan arányban tartalmazzák a hidrogén- és nitrogénizotópokat, mint a széntartalmú kondritokban és a Föld összetételében. Ez teszi őket a vízmolekulák legvalószínűbb forrásává a Naprendszerben. Következésképpen a vízkészletek a szilárd kőzetekkel egyidejűleg jelentek meg a Földön. Bolygónk vízben született.

A kutatás során a tudósok nem vették figyelembe a bolygóra később bekerült vizet, mivel erre nem volt szükség. A Földön „gyermekkori éveiben” már elegendő vízkészlet volt az óceánok megszületéséhez. A bolygónk kialakulásának hajnalán kialakult egyéb körülményekkel kombinálva ez élet születéséhez vezetett a Földön. Lehetséges, hogy más bolygótesteken elegendő nedvesség volt az élőlények megjelenéséhez, de a klímaváltozás később lakhatatlanná tette őket.

Elég sok víz van a Földön. Különféle becslések szerint bolygónk felszínén körülbelül 1,38 milliárd köbkilométer található. Honnan jött ez a sok víz? Egy új tanulmány azt állítja, hogy a víz is megjelenhetett a Földön a kozmikus porral együtt, amelyből bolygónk körülbelül 4,5 milliárd évvel ezelőtt keletkezett.

A német, a holland és az Egyesült Királyság kutatói érdekes hipotézist állítottak fel. Azt állítja, hogy a víz molekulákban juthatott el a Földre. Egy protoplanetáris felhő porában voltak, amely megelőzte a Naprendszer bolygóinak megjelenését. A tudósok olyan számításokra és szimulációkra támaszkodtak, amelyek új tanulmányuk részét képezték.

Honnan származik a víz a Földön?

A jelentés szerint a csillagászok régóta próbálják megérteni, hogyan jelent meg annyi víz a Földön. Ennek a ténynek az egyik magyarázata szerint a víz üstökösökből és. A Naprendszerbe a kialakulásának korai szakaszában érkeztek. A Földre estek, vizet adva a bolygónak. Egy másik elterjedt magyarázat az, hogy a Föld eredetileg vízben gazdag volt, hiszen azonnal több tíz kilométeres víztartalmú kőzetekből született. Ennek a hipotézisnek nincs kilátása – jegyzi meg a jelentés –, mivel a képesség A nagy sziklák jelentős mennyiségű vizet tartalmaznak, meglehetősen korlátozottan.

Egy új tanulmány újabb reális magyarázatot kínál a víz korai Földön való megjelenésére. Egy kutatócsoport érdekes számításokat végzett. Azt mutatják, hogy az űr azon régiójában, ahol a Föld született, rengeteg apró porrészecskék találhatók. Méretük körülbelül egy milliméter volt, és . Ezek a porszerű szemcsék azután összetapadhatnak, akár kavicshoz hasonlókat alkotva. És ő viszont növekedni kezdett, és nagy mennyiséget ért el.

Ezek a sziklás törmelékek egymásnak ütköztek, és végül létrehozták a Földet. A víz átszivárgott rajtuk, mint egy szivacson, és elöntötte a fiatal Föld felszínét. A leírt események jól megmagyarázhatják a bolygónkon megfigyelt vízmennyiséget.
A számításokat végző tudósok azt is kimutatták, hogy mindössze körülbelül egymillió évbe telik, amíg a kis porszemek összegyűjtik a Földön jelenleg található vízmennyiséget. Ez az egymillió éves időskála beleillik abba az időkeretbe is, amely alatt a Földnek hatalmas kőtörmelékből kellett kialakulnia.

Tetszhetnek ezek a cikkek:

• 
• 
• 
• 
• 
• 
  Egy egyszerű kémiai folyamatot fedeztek fel, amely...
• 
• 
• 
• 
• 

A tudósok régóta vitatkoznak arról, hogyan jelent meg a víz bolygónkon; a legtöbb szakértő ragaszkodik ahhoz az állásponthoz, hogy a víz körülbelül 4-3,6 milliárd évvel ezelőtt került a Földre, még a bolygó aktív kialakulásának szakaszában is, amikor folyamatosan kisebb és nagyobb aszteroidák és üstökösök ezrei támadták.

A tudósok úgy vélik, hogy ezen aszteroidák némelyike ​​meglehetősen nagy volt, és megfelelő mennyiségű vizet tartalmazott gőz, folyadék vagy jég formájában.

Most egy új elmélet született. Japán szakértők szerint a Föld szinte összes víze itt jelent meg, és nem az űrből hozták. A Tokiói Technológiai Intézet geológusai szerint a bolygó kialakulásának kezdeti szakaszában a Föld szerkezetében egész hidrogénből álló rétegek voltak jelen, amelyek kémiai reakcióba léptek a földköpenyben jelenlévő oxigénnel. aminek eredményeként nagy mennyiségben víz keletkezett a bolygón. „A víz elengedhetetlen a földi élet kialakulásához és fejlődéséhez, de honnan származik a bolygón, és miért létezik?” – mondja Hidenori Genda, a Tokiói Technológiai Intézet tudósa.

A geológusok azt sugallják, hogy közvetlenül a bolygó kialakulása után rendkívül meleg és száraz volt. Elméletileg körülbelül 3,8 milliárd évvel ezelőtt több millió vízben gazdag üstökös és aszteroida támadta meg a Földet, ez is megmagyarázza, miért jelentek meg az óceánok a bolygó kialakulásának befejezése után.

A kutatások azonban azt mutatják, hogy a természetes víz szerkezete, különösen az óceánokban és a tengerekben, sok deutériumot tartalmaz, egy olyan elemet, amelyet „nehézhidrogénnek” is neveznek. A deutérium akkor fordul elő, amikor valamilyen reakció játszódik le a hidrogénnel, aminek következtében a hidrogénatomok kis százaléka extra elektronhoz jut, és hatékonyan deutériummá válik. A tudósok szerint ez a tényező a víz szárazföldi eredetét jelzi.

Japán tudósok azt sugallják, hogy a korai Földön vastag hidrogén-atmoszféra volt, amely kölcsönhatásba lép a bolygó szerkezetében lévő oxigénnel, ami víz képződését eredményezte. A szakértők a Föld keringésének elemzése alapján építik fel azt az elképzelést, hogy a bolygónak vastag hidrogénatmoszférája volt. Ma a Föld, valamint a Mars és a Vénusz pályája meglehetősen kerek, de korábban megnyúltabb volt, mivel a Nap gravitációja nem volt olyan erős, és a naprendszer fiatal bolygói hatalmas hidrogénben forogtak. protoplanetáris felhő. Emellett a szakértők szerint a deutérium egy része is a légkör felső rétegeiben lévő kozmikus elemekkel való reakciók eredményeként jött létre.

Ugyanakkor maguk a japán szakértők is azt mondják, hogy elképzelésük egyelőre csak egy elmélet, amelyet részletesen tanulmányozni és elemezni kell. „Lehet, hogy újra kell gondolnunk a víz földönkívüli eredetére vonatkozó elméletet, de valószínűleg a víz megjelent a bolygón, és űrobjektumok hozták ide” – mondja Katherine Altwegg, a Berni Egyetem (Svájc) csillagásza.

Hogyan és mikor jelent meg a víz a Földön? A tudósok még mindig vitatják ezt a témát, de pontos és logikusan bizonyított választ még senki nem adott. A mai napig számos feltételezés létezik arról, hogyan keletkezhetett a folyadék a bolygón. Vannak köztük teljesen abszurd és egészen logikus hipotézisek is, de eddig egyik sem teljesen megbízható.

Hogyan jelent meg a víz a Földön? Röviden a fő hipotézisekről

A víz nagy szerepet játszik a bolygó életének fenntartásában, mivel minden szervezet fő belső környezete. Átlagosan egy személy legfeljebb három napig élhet víz nélkül, és a folyadék 15-20% -ának elvesztése gyakran halálhoz vezet.

Hogyan jelent meg a víz a Földön? Ennek az anyagnak a kialakulására vonatkozó hipotézisek kevések, és egyikük sem kapott még megbízható bizonyítékot. Ennek ellenére csak ők tudják valahogy megmagyarázni bolygónk hidroszférájának kialakulását.

A víz kozmikus eredetének hipotézise

Kutatók egy csoportja azt feltételezte, hogy a víz számos lehulló meteorittal együtt jelent meg. Ez körülbelül 4,4 milliárd évvel ezelőtt történt, amikor a bolygó még gyerekcipőben járt, felszíne száraz, lepusztult föld volt, amely fölött még nem alakult ki légkör.

Arra a kérdésre, hogyan jelent meg a víz a Földön, ennek a hipotézisnek a hívei azt válaszolják, hogy ennek a folyadéknak az első molekuláit meteoritok hozták magukkal. Ezek a molekulák eleinte gáz formájában léteztek és felhalmozódtak, majd később, amikor a bolygó hűlni kezdett, a víz folyékony halmazállapotúvá alakult, és létrehozta a Föld hidroszféráját.

Lehetséges, hogy a víz kémiai képződése primer hidrogén protonokból és oxigén anionokból következett be, de katasztrofálisan kicsi annak a valószínűsége, hogy egy ilyen reakció a későbbiekben a Földre hullott égitestek vastagságában következzen be.

Egy másik hipotézis arról, hogyan jelent meg a víz a Földön

A híres tudós, V.S. által vezetett kutatócsoport javasolta. Safronov. Feltevésének lényege a bolygó beleiben keletkezett víz földi eredetében rejlik.

A számos meteorithullás hatására akkoriban forró bolygónk nagyszámú vulkánt kezdett kialakítani, amelyekből magma tört ki. Ezzel együtt „vízgőz” került a felszínre, ami a Föld hidroszféra kialakulásának oka lett.

Annak ellenére, hogy az elmélet a víz földi eredetén alapul, sok kérdésre nem tud választ adni. Például hogyan olvadtak meg annyira a kőzetek a litoszférában, hogy sok vulkán keletkezett? És hogyan keletkezett a vízgőz? A tudósok eleinte azt feltételezték, hogy akkoriban volt talajvíz, amely vulkáni szellőzőnyílásokon keresztül gáz halmazállapotban távozott a magmával együtt.

A gőzképződésnek ezt az elméletét P. Perrault, a 17. századi természettudós cáfolta. Bebizonyította, hogy a talajvíz a csapadék hatására keletkezett, ehhez pedig légkör jelenléte szükséges. 4,4 milliárd évvel ezelőtt még nem volt légkör.

És az utolsó elmélet

Tehát hogyan jelent meg a víz a Földön? Egy másik hipotézis más oldalról közelítette meg a bolygó hidroszféra kialakulásának kérdését. V.S. korábbi feltételezéséhez hasonlóan. Safronov és szerzőtársai szerint ez a hipotézis a víz szárazföldi eredetén alapul.

A különbség az, hogy a kutatók szerint a Föld protoplanetáris korongjával együtt jöttek létre a vízmolekulák, i.e. magának a bolygónak a kialakulásának pillanatában. A vízmolekulák forrása a deutérium és az oxigén volt.

A deutérium egy közönséges hidrogén, amelynek magjában egy neutron található. Ezt a nehéz izotópot az Északi-sarkvidéken a Baffin-szigeten (1985) felfedezett ősi bazalt mintákban találták meg. Ezek a kőzetek protoplanetáris por részecskéiből képződnek, amelyek nem voltak kitéve a bolygó kialakulása során. A kutatók szerint a deutérium kémiai természete nem tenné lehetővé az izotóp kialakulását a bolygón kívül.

E tudósok szerint így jelent meg a víz a Földön. Ha adataik helyesek, a modern világóceán mintegy 20%-a a protoplanetáris korong kialakulása során keletkezett. Ma a kutatók annak bizonyítását keresik, hogy a világ óceánjainak nagy része, valamint a légköri vízgőz és a talajvíz „protoplanetáris” vízből keletkezett.

Talán már feltetted magadnak a következő kérdéseket: Hogyan keletkezett a víz Mikor jelent meg a Földön az első csepp éltető nedvesség?

Erre a kérdésre a tudósok mindeddig nem tudtak pontos választ adni, amit vitathatatlan tények is megerősítenek, és a víz, mint tudjuk, bolygónk 2/3-át foglalja el.

Hogyan keletkezett a víz

A tudósok szerint a legvalószínűbb a hidroszféra születésének két hipotézise - a „hideg” hipotézis és a „forró” hipotézis:

• A hidegindítás hipotézise azt sugallja, hogy a víz akkor keletkezett a Földön, amikor egy hideg porfelhőt felmelegítettek.
• A „forró” indítás hipotézise azt sugallja, hogy a Föld kezdetben egy forró, magas hőmérsékletű anyagból állt, amely lehűléskor két fázisra, gáznemű és folyékony fázisra hasadt. A hőmérséklet további csökkenése a hidroszféra és az atmoszféra kialakulásához vezetett.

Még mindig heves viták folynak ennek vagy annak az elméletnek a helyességéről. A kutatások eredményeként a tudósok egyre több új adathoz jutnak. Egyre több új vízmintát vizsgálnak, köztük űrobjektumokból nyert vizet, a Föld mélyén nyert vizet... Az iskolából jól ismerjük a víz két elemből álló képletét - H 2 Ó, de valós természeti körülmények között e két elem közönséges izotópjai mellett vannak „nehezebb rokonaik is”. Ezt a tényt már tárgyaltuk az anyagban. A természetes vízben minden 1 000 000 közönséges H2O molekulára 320 olyan molekula jut, amelyben az egyik hidrogénatomot deutérium helyettesíti, 420 molekula oxigénnel O17 és csaknem 2 000 hidrogénből és oxigénből álló molekula O18.

Hideg indítás

Ha feltételezzük, hogy a „hidegindítás” hipotézis helyes, akkor az O 18 izotóp koncentrációja a világóceán vizeiben és a Föld olyan ősi kőzeteiben, mint a gránit és a bazalt, megközelítőleg azonos legyen. De mint kiderült, ez nem így van: észrevehetően több az O 18 izotóp a kőzetekben. Az intrika még nagyobb lett, amikor kiderült, hogy a Föld vizeinek izotóp-összetétele sem egyezik meg a kozmikus üstökösökből kinyert jég izotóp-összetételével, jóllehet a Föld jégtömbökkel történő bombázásának elmélete nagyon népszerű volt és marad is. Más hipotézisek mellett feltételezhető, hogy a víz több, jelenleg még nem nyilvánvaló folyamat eredményeként keletkezett.

Érdekes tény, hogy a Naprendszerben a víz nagy része a Nap előtt keletkezett. Vegyünk egy másik érdekes tényt: a víz izotóp-összetétele a holdkőzetekben és a földi analógokban megközelítőleg azonos. Nagy valószínűséggel feltételezhető, hogy a Hold és a Föld ugyanabból az anyagból keletkezett, és mivel