Возникновение Земли и ее предполагаемое развитие в Катархее

1. Возникновение Земли и ее предполагаемое развитие в Катархее

2. ПЛАН:

1. Строение Вселенной и Солнечной
системы.
2. Образование Солнечной системы
3. Образование планет
4. Катархейский этап развития Земли

3.

Никто не может рассказать
нам точно, как образовалась
наша Земля, так как ни
один ученый не мог
наблюдать это сам.
(с) Академик В. А. Обручев
Но мы все же попробуем..

4. 1. Строение Вселенной и Солнечной системы

• Вселенной или космосом (греч. «космос» -мир) называется
весь окружающий материальный мир
• Вселенная бесконечна в пространстве и во времени.
Материя во вселенной распределена неравномерно и
представлена звездами, планетами, пылью, метеоритами,
кометами, газами. Доступная для изучения часть
Вселенной называется Метагалактикой, включающая свыше
миллиарда звездных скоплений галактик (греч. «галактика» молочный, млечный).
• Наша Галактика носит
название Млечного пути и
относится к типу спиральных
и включает свыше 150 млрд.
звезд и представляет собой
широкую белесую
полосу звезд. Возраст
Галактики ~ 12 млрд. лет.

5. Спасибо за внимание!

• Солнечная система — это планетная система,
которая состоит из центральной звезды Солнца и
Спасибо
за
внимание!
окружающих его спутников - планет, астероидов
(малых планет), комет, метеоритов и бесчисленных
мелких метеорных частиц и пылинок.
• В зависимости от расстояния от Солнца различают две
группы планет:
1. Планеты земной группы
2. Планеты внешней группы

6. 1. Планеты земной группы

• К ним относятся планеты
Земного типа: Меркурий,
Венера, сама Земля и
Марс.
Основными отличительными
характеристиками планет
этой группы является:
площадь, твердость,
небольшое количество
спутников. Состоят из
силикатной коры, мантии и
металлического ядра.

7. 2. Планеты внешней группы

• К ним относятся планеты-гиганты: Юпитер, Сатурн,
Уран, Нептун.
• Состоят преимущественно из водорода и гелия. Для них
характерно наличие колец, состоящих из ледяной пыли и
множества скалистых кусков.

8.

• Солнце представляет собой гигантский огненный шар
состоящий из плазмы (ионизированного газа).
• В центре Солнца температура достигает 14 млрд градусов.
В солнечном ядре происходит превращение водорода в
гелий с выделением огромного количества энергии. Из-за
этого на поверхности Солнца постоянно происходят яркие
вспышки и взрывы колоссальной силы.
• Солнечная атмосфера имеет толщину 500 км. и называется
фотосферой.
• Поверхность Солнца - пузырчатая.
Эти пузыри называются Солнечной
зернистостью, и разглядеть ее можно
только через специальный солнечный
телескоп.
• Сильное гравитационное поле Солнца
удерживает планеты на своих местах.
От энергии солнца зависит погодные
условия и климат на планетах.

9.

• Ещё в XVI в. Джордано Бруно
предположил, что звезды, подобно
Солнцу, окружены множеством планет и
эти миры непрерывно рождаются,
развиваются и умирают.
• Два века спустя в работах немецкого
философа Иммануила Канта и
французского математика Пьера Симона
Лапласа зародилась космогония - наука о
происхождении небесных тел и делится
на планетарную и звездную.
• Планетная космогония изучает
проблемы возникновения Земли и планет
в целом, а звёздная - рассматривает
происхождение звёзд, и прежде всего
Солнца.

10. Хронология событий может быть восстановлена:

• На стадии формирования Солнца - из теории
звездной эволюции;
• На стадии развития планет, в частности Земли
- по модельным расчетам и хондритам;
• На более поздних стадиях - по данным
геологии и геохронологии.
Выяснение происхождения и развития Земли
имеет большое принципиальное и практическое
значение.

11.

2. Образование Солнечной системы
• По современным представлениям, время образования
солнечной системы 10-18 млрд. лет, в результате
гигантского взрыва вещества образовалось плотное,
холодное газо-пылевое облако, состоящее из водорода и
гелия.
• Сначала 90% вещества собралось в центре облака и
возникло Солнце. Из остатков облака путем холодного
слипания образовались планеты.
Холодное слипание происходило медленно и прошло
через стадию планетезималей.
Планетезимали - тела, по
размерам близкие к метеоритам
и астероидам, - сформировали
твердые части планет. В случае
планет земной группы твердая
часть - это вся планета целиком.
В случае планет-гигантов - это их
ядро.

12.

Возраст Солнечной системы определяется по хондритам.
Хондриты – это группа метеоритов, подвергшихся лишь
незначительным изменениям с момента формирования,
характеризуются наличием хондры - округлых образований
размером в среднем 0,5-1,0 мм, являющихся главным
структурным элементом (90%) этих метеоритов. Хондры
представляют собой быстро затвердевшие капли
расплавленного силикатного вещества;
Хондриты - это древнейшая
известная материя. Они
образовались одновременно
с Солнечной системой в
первичной туманности, в
форме сфероподобных
образований, и в
последующие 4,5 млрд. лет
почти не претерпели
изменений.

13.

Эволюция допланетного облака:
а) опускание пыли к центральной
плоскости;
б) формирование пылевого диска;
в) распад пылевого диска на
пылевые сгустки;
г) формирование из пылевых
сгустков компактных тел;
д) эволюция тел, с множественными
столкновениями и объединением
тел;
е) формирование зародышей
планет;
ж) диссипация газа из облака и его
аккреция на Юпитер и Сатурн;
з) современная планетная система.
По Б.Ю. Левину (1964 г.)

14. Основные закономерности солнечной системы

1. Упорядоченное
движение планет в одном
направлении (кроме
Венеры, которая
вращается в обратном
направлении, и Урана,
который вращается
«лежа» на боку;
2. Закономерное
увеличение расстояний
планет от Солнца;
3. Деление планет по физикохимическим характеристикам
на две группы: планеты
земного типа (Меркурий,
Венера, Марс и Земля) и
планеты-гиганты
(Юпитер,Сатурн, Уран и Нептун);
4. Неравномерное
распределение массы и
момента импульса между
Солнцем и планетной
системой: Солнце содержит в
себе 99,866% массы
Солнечной системы, а на
планеты приходится около 98%
момента импульса.

15.

Планетные тела
Метеороиды
Кометы
Метеорные
тела
Астероиды
Планетоиды
Гиганты
Ледяные
Силикатные
Кентавры
Планеты
Силикатноледяные
Землеподобные

16.

3. Образование планет
Различные стадии образования
протопланет
• Вначале возрастание массы
планетезималей происходит
вследствие случайных
столкновений. Но чем больше
становятся планетезимали, тем
более сильной гравитацией они
обладают и тем интенсивнее они
начинают поглощать своих
соседей с небольшой массой.
• Так возникают тела, которые
называют протопланетами. Они
обладают большими массами и
перехватывают оставшиеся
планетезимали из полосы вдоль
своей орбиты.
• Когда большая часть
планетезималей поглощена, рост
протопланеты прекращается.

17. Аккреция

• Аккреции (от лат. «приращение») – то есть слипание
частиц и дальнейшее падения обломков размером
от нескольких мм до нескольких км из космического
пространства на формирующиеся космические тела
под воздействием сил взаимного притяжения.

18. Две модели образования планет:

Гетерогенная («холодная»)
аккреция
Гомогенная («горячая»)
аккреция
допускает вначале
образование ядра Земли в
результате слипания
железистых частиц и
метеоритов, затем
формирование вокруг него
мантии за счёт падения
каменных метеоритов, а
далее и земной коры
предусматривает
образование планет из
однородного,
недифференцированного
вещества, поэтому и
планеты в момент своего
«рождения» представляют
недифференцированные
тела.

19.

• В результате различие между планетами земной
группы и планетами гигантами определяется
действием солнечного излучения.
Работают два фактора:
1) Ближе к Солнцу туманность теплее и легкие
газы улетучиваются. Силы притяжения твердой
части планеты недостаточно, чтобы их
удержать.
2) Ближе к Солнцу эффективно действует
световое давление, которое сносит легкие газы
на периферию туманности.

20.

• Под влиянием названных факторов планеты земной
группы оказываются практически лишенными летучих
веществ, а планеты-гиганты содержат их очень много
(в основном это водород и гелий - главные
составляющие первичной туманности). Если бы не
действовали эти факторы, Земля имела бы массу и
строение Сатурна: в центре железо-каменное ядро
размером с нашу планету, а снаружи гигантская
водородо-гелиевая оболочка

21. Строение первичной Земли две точки зрения :

Молодая Земля была
довольно быстро
расслоена на ядро,
мантию и кору
Доказывает первоначальную
гомогенность земного
вещества, а его
дифференциация
происходила на протяжении
всей геологической истории
планеты и этот процесс
продолжается до сих пор

22. Образование прочих космических тел

• Кометные ядра, метеорные тела, кентавры и
астероиды образовались из протопланетного облака
на значительном расстоянии от Солнца, где уцелело
огромное число мелких и мельчайших
планетезималей: так возникли кометные пояса меж
орбитами планет-гигантов.
• Значительную часть кометных ядер была
"выброшена" гравитационными возмущениями
формирующихся планет-гигантов на окраины
Солнечной системы и, частично, в межзвездное
пространство: так образовались пояс Койпера и
окружающее Солнечную систему сферическое
облако Хиллса и квазисферическое облако Оорта.

23.

Строение солнечной системы

24.

• Метеорит Вилламетт железно-никелевый метеорит,
весом 15,5 тонн. Является
самым большим метеоритом на
территории США, а также
шестым по величине в мире.
Обнаружен в штате Орегон.
Вмятины метеорита вызваны не
сгоранием во время падения в
земной атмосфере, а сотнями
миллионов лет ржавения во
влажных лесах западного
Орегона.

25. Луна

• Луна - силикатный планетоид, спутник планеты Земля.
Масса Луны в 81 раз меньше массы Земли; радиус
1737,4 км; возраст 4,51 ± 0,02 млрд. лет.
• Среднее расстояние от Луны до Земли 384000 км Мы
видим всегда только одно полушарие Луны, Температура
на лунном экваторе колеблется от +130 С в полдень до 170 С ночью.
• Внутреннее строение Луны: кора толщиной 60-100 км.;
верхняя мантия до 250 км; средняя мантия 300-800 км;
нижняя мантия 200-500 км, и металлическое ядро
диаметром до 320-420 километров.
• Основной формой лунного рельефа являются кратеры,
большая часть которых имеет ударное (метеоритное)
происхождение и время образования свыше 3,5-3,2
млрд. лет назад

26. Современное представление о происхождении Луны

(основные четыре точки зрения)
• Луна возникла одновременно с Землей из одного и
того же материнского газопылевого облака.
• Луна образовалась далеко от Земли, совершенно в
другом районе первичной небулы.
• Луна оторвалась от Земли на ранней стадии её
истории, когда Земля была расплавленной и
быстро вращалась.
• Луна откололась от Земли за счёт косого удара
(импакта) крупного метеорита размером примерно с
Марс.

27. 4. Катархейский этап развития Земли

28. Этапы развития литосферы по В.Е. Хаину (1873 г.):

I. догеологический (4,6 -4,5 млрд. лет);
II. лунный; от образования земной коры до формирования
гидросферы (4,5 -4,0 млрд. лет);
III. катархейский, образуется первичная континентальная
литосфера, слагающая ядра будущих материков (4,0 -3,5
млрд. лет);
IV. подзднеархейско-раннепротерозойский или
раннегеосинклинальный: образование
протогеосинклиналей и первых платформ (3,5 -2,0 млрд.
лет);
V. среднепротерозойский-раннерифейский или
раннеплатформенный, консолидация первичной
континентальной коры, 2,0 -1,4 млрд. лет;
VI. позднепротерозойский-палеозойский или
геосинклинально-платформенный; обособление древних
платформ и их развитие (1,4 -0,2 млрд.лет);
VII. мезозойско-кайнозойский или континентальноокеанический; оформление современных континентов,
создание на палеозойских и раннемезозойских складчатых
структур молодых платформ; образование молодых
океанов (0,2 млрд. лет).

29. Доархей ( = Гадей, Хэдий, Катархей, Азой, Преархей, Приской)

• Катархей (др.греч: ниже древнейшего) — самый
первый геологический эон в истории развития
Земли.
• Начался с самого начала формирования Земли и
длился на протяжении 600 миллионов лет, то есть
начался 4,6 млрд лет назад и закончился 4
миллиарда лет назад.
• Так как этот период является самым первым,
учёные не находят отложения данного эона, что
делает невозможным изучить его с геологической
точки зрения. Первоначальная поверхность
катархея, по выводам учёных, была уничтожена в
последующий период (архей) в результате того, что
погрузилась в расплавы верхней мантии.

30.

• Внешне Земля катархея была похожа на Луну.
• В период до 4 млрд. лет назад на планете ещё не
сформировалась твёрдая поверхность и температура
достигала 230 °C.
• В те времена не существовало океанов, не было
атмосферы и гидросферы. Также не было вулканов,
так как им было просто негде появится.
• Земля состояла из первичного вещества с толстым
слоем реголита на поверхности.
• В начале катархея сутки длились 6 часов.
• Луна в то время вращалась на расстоянии от Земли
около 17 тыс. километров. К концу первого эона Луна
отдалилась от Земли на расстояние около 150 тыс.км
(сегодня — 384 467 км).

31. Предполагаемый облик Земли на догеологическом этапе

32.

• Реголит (от греч. «покрывало») разнозернистый обломочнопылеватый материал, который
сформировался из раздробленных
и спекшихся частиц,
образовавшихся в результате
падения многочисленных
планетезималей.
• Поверхностные слои нашей планеты
в течение периода её
формирования состояли из
мелкопористого реголита, постоянно
возникавшего за счёт оседания
тонкодисперсной пыли и
испарявшегося при ударных
взрывах вещества, падавших на
Землю планетозималей.

33.

• Как таковой земной коры на поверхности Земли
на этом этапе истории Земли не существовало
или она была очень тонкой и постоянно
ломалась, обрушивалась и перерабатывалась
(переплавлялась).
• На поверхности земли в это время
формировался первоначальный «базальтовый»
слой коры и существовали первичные вулканоплутонические кольцевые структуры,
заполненные базальтовой лавой. С ними
соседствовали крупные и мелкие метеоритные
кратеры.
• Сравнение с Луной, имеющей базальты с
возрастом 4,2 млрд лет, подтверждает наличие
базальтового слоя коры на Земле.

34. Выводы:

• Формирование Земли, как планеты Солнечной
системы, произошло порядка 4,6 млрд. лет назад
из протопланетного облака.
• Шла крупномасштабная дифференциация
вещества: еще до завершения аккумуляции
планеты "тонувшие" тяжелые элементы и их
соединения образовали первичное ядро и мантию,
а "всплывшие" легкие элементы и их соединения
образовали тонкую первичную кору, состоявшую как
у всех планет земной группы, из вулканических
базальтов, перекрытых сверху толщей отложений,
родственных по составу каменным метеоритам.
• Первичная Земля не имела ни гидросферы, ни
настоящей атмосферы. В те периоды молодая
Земля могла обладать лишь разряженной
атмосферой из смеси газов, со следами азота.

35.

• Земля напоминала суровую пустыню с чёрным
небом и слабо греющим Солнцем.
• Луна в то время была гораздо ближе к Земле,
ещё не успела остыть и излучала свою
тепловую энергию, заметно обогревая земную
поверхность.
• Древнейшие каменные породы Земли имеют
возраст 3,96 млрд. лет. Под действием
высоких температур и давлений базальты
метаморфизировались, переплавлялись,
обогащались кремнеземом и
преобразовывались в гранитно-гнейсовые
породы.

36. Спасибо за внимание!