|
|
|||
|
БІОСИСТЕМИ. БІОСФЕРА
ЕКОСИСТЕМИ. ПОПУЛЯЦІЇ
ОРГАНІЗМИ У ДОВКІЛЛІ
ЛЮДСТВО ТА ЙОГО ДОЛЯ
|
|||
|
II-10. (доповнення) Еволюція Всесвіту, Сонячної системи та Землі |
|||
II-10. (доповнення) Еволюція Всесвіту, Сонячної системи та Землі
Поки ти відчуваєш зорі як щось «над тобою», ти ще не опанував погляд того, хто пізнає.
Фрідріх Ніцше
В описі виникнення й розвитку Всесвіту наука проявила водночас і силу, і слабкість. Ми маємо детальні описи еволюції Всесвіту, що відповідають різним теоріям. В цих теоріях використано дуже складний математичний апарат; події, які в них описані, здаються фантастичними. З усім тим, жодна з теорій не є цілковито переконливою; подальші дослідження нашого Всесвіту призводять до нових, часто парадоксальних відкриттів.
Вік Всесвіту складає приблизно 13,8 мільярда років (рис. 2.10.1). Він виник у результаті так званого «Великого вибуху» — події, яка не вкладається в рамки здорового глузду. Результатами цієї події стало не тільки виникнення Всесвіту, але й поява простору і часу (тому питання, що знаходиться зовні Всесвіту, чи що було до його виникнення, логічно суперечливі).
Рис. 2.10.1. Деякі етапи історії життя на Землі та у Всесвіті
Досі відкрите питання, що очікує Всесвіт у майбутньому. Втім, з часом (дуже різним в різних моделях) Всесвіт перестане бути місцем, придатним для життя. Він може «скластися», деградувати в нескінченному розширенні або переродитися — поки що вибір відбиває швидше смаки та інтуїцію вчених, аніж точні дані. Принаймні, «сіль» нинішнього етапу розвитку Всесвіту полягає в існуванні в ньому зір та галактик.
Вся відома нам історія Всесвіту — це історія його розширення. В ході цього розширення в ньому виникли елементарні частинки, атоми (Гідрогену) і зібрані силою гравітації зорі. В зорях речовина досягає такого ступеня стиснення і нагрівання, що в них починаються термоядерні реакції – злиття ядер легких елементів. Таким чином, найрозповсюдженіша термоядерна реакція у Всесвіті — утворення ядер Гелію в результаті злиття ядер Гідрогену. При злитті ядер елементів першої половини таблиці Менделєєва (до Феруму) відбувається вивільнення енергії. Ця енергія виділяється безперервно і не дає зорям стиснутися. Будь-яка зоря (і наше Сонце у тому числі) балансує між двома процесами — гравітаційним стисненням і розширенням через виділення термоядерної енергії, тобто фактично балансує на межі термоядерного вибуху.
Зорі, в яких «вигорає» весь Гідроген, стискуються сильніше, і в них можуть розпочатися термоядерні реакції злиття ядер Гелію.
Отже, елементи, які стоять у таблиці Менделєєва до Феруму, можуть утворюватися при термоядерних реакціях. А як виникають елементи другої половини цієї таблиці? Іноді при стисненні зорі в ній починаються реакції, в результаті яких кількість виділеної енергії 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. При дуже високій швидкості зіткнення ядра можуть злитися в одне. Те ж саме відбувається при вибухах наднових.
«Зорі — це механізм, засіб еволюції, результатом якої є важкі елементи» (В. Снитніков, В. Пармон, 2004)
…Коли людство отримує енергію, проводячи ядерну реакцію розпаду Урану, воно витягує енергію, накопичену при вибухах наднових.
Отже, щоб у Всесвіті з’явилися різноманітні елементи, мав проминути певний термін, достатній для народження та загибелі зір. Сонячна система, Земля, і навіть наші тіла містять елементи, що пройшли крізь загиблі зорі.
Вік Землі (й Сонячної системи) — 4,6 мільярда років. Сонце й планети утворилися з газопилової хмари, результату руйнування попередніх зір. Ядерні перетворення в колишніх зорях – причина різноманіття хімічних елементів на Землі, що робить можливим існування життя.
Зараз Сонце знаходиться в середині терміну свого існування. Приблизно через 5 мільярдів років воно спочатку збільшиться в розмірах до орбіти Землі, а потім стиснеться і, нарешті, вибухне. З отриманої речовини виникнуть нові зорі.
На Землі недоступні гірські породи, що збереглися з періоду її виникнення. Однак про вік Землі можна судити за віком метеоритів. Це фрагменти «матеріалу» Сонячної системи, які не увійшли 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 з силікатів («каменю») і металів («заліза», Феруму). Щільність «заліза» вище. Земля утворилася як клубок з такого матеріалу. При зіткненнях він нагрівався, і більш щільна речовина («залізо») переміщалася вглиб, до центру планети. Легкі речовини («камінь»), напроти, витіснилися на поверхню. Через це виділилася значна кількість енергії, й Земля сильно розігрілася. Зрештою планета набула структури, схожої на сучасну: ядро оточене в'язкою мантією, на поверхні якої плаває кора. Почався рух літосферних плит — фрагментів кори. Від їх 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. Це спричинило виникнення океану. Ще близько 800 млн років по тому океан був дуже гарячим — понад 90°C. Найдавніші з відомих нам мінералів на Землі мають вік 4,2 млрд років, але не є осадовими. Найдавніші осадові породи з формації Ісуа у Гренландії сягають віку 3,8 млрд років. У них вже є сліди життя (вуглецеві частинки біологічного походження). Це означає, що життя з'явилося на Землі відразу, як тільки склалися хоч скількись придатні для неї умови. Історія земного життя почалася в окропі!