Геологические этапы и развитие жизни на Земле

Эра Период Главнейшие группы организмов Абсолют. возраст (млн лет)
Кайнозой- ская     Антропоге-новый     Неогеновый     Палеоге- новый Человек, млекопитающие, морские и пресноводные моллюски, кораллы, морские ежи и лилии, губки, фораминиферы.   Млекопитающие, в т.ч. человекообразные обезьяны и трехпалые лошади.   Господство млекопитающих (появление низших обезьян); пресмыкающиеся. Из беспозвоночных пелеци- поды, гастроподы, …
нуммулиты, орбитолиды; из водорослей — диатомовые.
0-1,6(2,0) 1,6-24,6   24,6-65  
Мезозой- ская   Меловой   Юрский     Триасовый     Млекопитающие; в массовом количестве пресмыкающиеся. Рас- цвет и гибель динозавров — на суше, в воде и воздухе. Костистые рыбы; птицы. Из беспозвоночных — крупные аммониты, устрицы, белемниты, кораллы, губки, мелообразующие гло-бигерины, орбитолины. Покрытосемянные и голосемянные растения.   Массовое развитие пресмыкающихся — амфибий; примитивные млекопитающие; костистые рыбы, рифообразующие кораллы, аммониты, устрицы; насекомые.   Первые млекопитающие (мелкие сумчатые). Костистые рыбы. Господство пресмыкающихся — наземных, водных, летающих; первые ящерицы, черепахи, крокодилы, змеи. Динозавры. Ихтиозавры. Птерозавры. Археоптерикс. Из беспозвоночных — морские лилии, аммониты, белемниты, беллерофоны, кораллы и др. 65-144   144-213   213-248
Палеозой- ская Пермский     Карбоно- вый   Девонский     Силурий-ский   Ордовикский   Кембрий-ский   Вымирают трилобиты и панцирные рыбы. Амфибии, примитивные пресмыкающиеся; беспозвоночные – брахиоподы, гониатиты, аммониты, пелециподы, мшанки. Гибнут леса папоротников и хвощей. Боль- шинство споровых растений (плауновых, хвощевых) заменилось голосемянными в виде первичных хвойных.   Расцвет земноводных и насекомых. Позвоночные — акуло-подобные рыбы; из беспозвоночных — брахиоподы, гониатиты, наутилоидеи; из растений — семенные папоротники и кордаиты, плауновые, ка-ламиты, клинолистники. Много амфибий — стегоцефалы и др. Первые пресмыкающиеся и бескрылые насекомые.   Первые амфибии; первые акулы, кистеперые и двояко-дышащие рыбы, панцирные рыбы. Из беспозвоночных — расцвет четырехлучевых кораллов и кальцеол, спирифериды, пентамериды, гониатиты, трилобиты, морские лилии. Первые бескрылые насекомые. Псилофитовая флора к концу периода вытесняется папоротниками, плаунами, хвощами. Первые голосемян-ные растения.   Выход на сушу скорпиона и многоножек. Позвоночные – хрящевые рыбы, примитивные рыбообразные бесчелюстные. Из беспозвоночных — многообразные плеченогие, моллюски, членистоногие (ракообразные, трилобиты), граптолиты, четырехлучевые кораллы, появление морских лилий и морских ежей.   Первые рыбоподобные бесчелюстные позвоночные. Панцирные рыбы; ракообразные — остракоды, листоногие раки; трилобиты, граптолиты, четырехлучевые и трубчатые кораллы; плеченогие, ранние представители мшанок; наутилоидеи. Массовое развитие водорослей. В раннем и среднем кембрии массовое развитие археоциат, к концу периода археоциаты вымирают.   Трилобиты и ракообразные. Появление граптолитов, губок, строматопороидей, брахиопод, примитивных наутилоидей и морских звезд. Появление скелетных организмов. Массовое развитие археоциат. Обилие красных и сине-зеленых водорослей. 248-286     286-360     360-408     408-438     438-505     505-570 (590)  
Протеро- зойская Венд   Рифей   Карелий Массовое развитие одноклеточных и многоклеточных бактерий, сине-зеленых, реже красных и зеленых водо- рослей. В конце эры появление ран- них археоциат, губок, червей, медуз. 570-2600
Архей- ская   Появление примитивных бактерий и водорослей. 2600-4200

 

Геологическая история Земли трактуется учеными по-разному. Особенно большие споры вызывают вопросы, связанные с происхождением океанов и горно-складчатых областей, дрейфом материков и др. Одни ученые считают, что океанические впадины возникли на месте опустившихся крупных континентальных блоков. Другие считают, что океаны образовались в процессе раздвигания материков, которые в прежние геологические эпохи располагались более тесно по отношению друг к другу.

Около полутора веков просуществовала геосинклинальная гипотеза. Согласно этой гипотезе, горно-складчатые области возникли на месте подвижных узких прогибов, в которых длительное время накапливались мощные осадочные толщи. А приверженцы новой тектонической концепции "тектоники плит", полагают, что горно-складчатые области возникли в результате столкновения и наползания друг на друга дрейфующих плит земной коры.

 

Глава 4. Земля среди планет Солнечной системы

В ХХ веке человечество совершило реальный прорыв в Космос. Благодаря этому многократно повысился интерес к планетам Солнечной системы, обращающимся вместе с Землей вокруг Солнца. Общая протяженность Солнечной системы примерно в 40 раз превышает среднее расстояние от Земли до Солнца. Последнее равно около 150 млн км. Солнце является раскаленной звездой, входящей, как и все звезды, видимые на небе, в состав нашей звездной системы – Галактики. Диаметр Солнца в 109 раз больше диаметра Земли. А масса его примерно в 333 000 раз превышает массу нашей планеты. Масса всех планет составляет всего лишь около 0,1% от массы Солнца. Поэтому оно силой своего притяжения управляет движением членов Солнечной системы, пространство между которыми заполнено крайне разреженным газом и космической пылью. Внутренняя температура Солнца достигает 10·106 — 15·106 К. Внешнюю часть солнечной атмосферы венчает солнечная корона. Ее температура которой достигает 106 — 107 К. Корона испускает в межпланетное пространство поток ионизированных частиц, называемый “солнечным ветром”. С ним уносится заметная часть энергии Солнца.

В пределах Солнечной системы расположено четыре внутренних (Меркурий, Венера, Земля и Марс) и 5 внешних (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон) планет. Между Марсом и Юпитером находится пояс астероидов — малых планет.

Все планеты обращаются вокруг Солнца по эллитическим орбитам, очень близким (кроме вытянутой орбиты Плутона) к окружности. Вращаются планеты в ту сторону, в которую медленно вращается и Солнце. Порядок вращения планет вокруг своих осей нарушает лишь Венера, вращающаяся в обратную сторону вокруг своей оси.

В н у т р е н н и е п л а н е т ы С о л н е ч н о й с и с т е м ы — Меркурий, Венеру, Марс и Землю — называют планетами земного типа. Они, как и Земля, являются твердыми телами, и близки Земле по сравнительно небольшим размерам, в основном силикатно-железистому составу и внутреннему строению.

Меркурий, расположенный ближе всех к Солнцу, является одной из самых маленьких планет земной группы. Ее радиус составляет 0,4 земного радиуса. Меркурий практически лишен атмосферы, она чрезвычайно разрежена и состоит из гелия и водорода. Температура поверхности колеблется от – 1730 до +4300С. . Плотность Меркурия (5,43±1 г/см3) близка к плотности Земли; магнитное поле очень слабое (0,01 земного). Меркурий отличается очень медленным осевым вращением (почти 59 земных суток), составляющим 2/3 периода обращения планеты вокруг Солнца. Судя по телевизионным изображениям, переданным американским космическим аппаратом "Маринер-10" (1974 г.), Меркурий очень похож на Луну. Его поверхность покрыта многочисленными ударными кратерами — воронками с поперечниками от 0,8 до 120 км. Между сгущениями кратеров располагаются продолговатые равнины, подобные лунным "морям". Их относительно плоское дно нарушено трещинами и грядами.

В е н е р а – располагается между Меркурием и Землей. Среди планет земной группы Венера обладает наиболее плотной атмосферой, обнаруженной еще М.В.Ломоносовым. Вся вода на Венере находится в парообразном состоянии. По данным измерений и снимков, произведенных с советских спускаемых аппаратов автоматических межпланетных станций "Венера-8, -9, -10, -13, -14, -15 и -16", атмосфера Венеры состоит на 97% из углекислого газа с облаками из капелек серы и серной кислоты. Такая атмосфера создает очень сильный парниковый эффект. Температура у поверхности Венеры достигает 750±20°К, атмосферное давление (90 атмосфер) такое же, какое на Земле в океанах на глубине около 1 км.

Полученные материалы свидетельствуют о наличии на Венере коры аналогичной земной и о том, что местами ее поверхность сложена тонкорасслоенными каменистыми горными породами, близкими к основным базальтам. Венера обладает сильно расчлененным рельефом, амплитуда его достигает 15,5 км. Обширные понижения, напоминающие океанские бассейны Земли и лунные "моря", занимают 1/6 часть поверхности планеты. Остальную площадь составляют холмистые равнины и возвышенности. Наиболее крупными континентами являются: Земля Афродиты (размером с Африку) и Земля Иштар (размером с Австралию). На краю последней расположено сложенное базальтами высокое плато Лакшми. Кроме того, выделяются крупные вулканические массивы (до 2000 х 2000 км) и горные хребты протяженностью в сотни километров. Последние, в частности, обрамляют Землю Афродиты (с севера) и плато Лакшми. Рисунок этих линейных гряд очень напоминает рисунок горных систем Земли. Они возвышаются на 7-8 км над средним уровнем поверхности Венеры. В пределах Земли Афродиты выявлены две рифтовые долины длиной до 2200 км.

На Венере, так же как и на Земле, есть крупные вулканы. Венера характеризуется очень медленным осевым вращением (117 земных суток). Ее магнитное поле в 105 раз меньше земного.Вращается Венера в обратномпо отношению к своему вращению вокруг Солнца и вращению других планет и их спутников (кроме Урана и его спутников, спутника — Тритона и некоторых внешних спутников Юпитера и Сатурна) направлении.

З е м л я– самая крупная из внутренних планет Солнечной системы. По размерам , массе и средней плотности она наиболее близка Венере. Отличается от последней несколько большей массой, несколько большим периодом обращения вокруг Солнца и намного более быстрым осевым вращением. Период вращения вокруг собственной оси у Земли – 24 часа (одни сутки), а у Венеры – 243. В отличие от Солнца, состоящего из водорода и гелия, Земля содержит много кислорода и железа, кремния, магния, кальция и др. элементов. Азотно-кислородная атмосфера Земли резко отличается от атмосфер других планет. Термодинамические условия поверхности позволяют существовать воде во всех трех агрегатных состояниях — в виде пара, жидкой воды и льда. Различается и средняя температура на планетах. На Земле она составляет +14оС, а на Венере — +467 оС. От других планет земной группы (и от Луны) Земля отличается тем, что ее кора сложена не только базальтами, но и гранитами (в пределах континентов); на ее поверхности присутствует большой объем жидкой воды, заполняющей океаны и моря. На Земле активно проявляются магматические и тектонические (вулканизм, движения и деформации з.к.), а также различные экзогенные (деятельность ветра, рек и т.п.) процессы; рано зародился и пышно расцвел органический мир.

экватора планеты.

Спутник Земли – Луна составляет 1/81 часть массы Земли и движется по орбите, плоскость которой наклонена к плоскости эклиптики примерно на 5°. Она полностью лишена атмосферы и воды, обладает медленным осевым вращением (29,5 земных суток) и очень слабым магнитным полем. В рельефе поверхности Луны 84% занимают возвышенные участки («континенты»), сложенные полнокристаллическими (с содержаним SiO2 от 52 до 45%) породами, резко обедненными по сравнению с земными летучими хим. элементами и соединениями (нет даже следов воды и углекислоты). Остальное приходится на широкие депрессии — “моря”, сложенные покровами базальтов, сходных с земными, но также обедненных летучими компонентами. Наиболее крупными являются: Море Дождей, Море Ясности, Море Изобилия, Море Нектара, Море Спокойствия, Океан Бурь и др. Верхняя часть коры на Луне, вероятно, сложена базальтами. Вся поверхность Луны испещрена крупными ударными кратерами — следами падения крупных метеоритов, породы на их поверхности раздроблены и содержат примесь метеоритного вещества — железа и родственных ему элементов.

Температура на поверхности Луны колеблется от +115°С на освещенной Солнцем поверхности до -135°С на противоположной. Отмечаются лунотрясения, очаги которых располагаются на глубине 700-1000 км, вблизи границы мантии с ядром.

М а р с— наиболее удаленная от Солнца планета земной группы. Диаметр ее примерно вдвое меньше земного, а масса равна 0,38 земной массе. Марс обладает самой низкой средней плотностью и осевым вращением равным 24 ч 37,4 мин. Марсианский год составляет 687 суток. Поэтому длительность сезонов на Марсе почти вдвое больше, чем на Земле. В зимнее время в полярных областях образуются снеговые шапки; снег состоит из воды и углекислоты.

Атмосфера на Марсе очень разреженная, состоит на 95% из углекислого газа; остальное приходится на азот, аргон и кислород (0,02%); содержание водяного пара в общем невелико. Давление ее на поверхности составляет 6 мм ртутного столба. Амплитуда высоко расчлененного рельефа достигает 27 км (на Земле — 19 км, Венере — 15,5 км). Температура поверхности Марса колеблется от -28 до -140°С. Это способствует широкому распространению вечной мерзлоты в верхней части коры планеты. Развитие высохших русел рек свидетельствует, что в прошлом по поверхности Марса текла и жидкая вода.

На Марсе проявляется большинство известных на Земле экзогенных процессов. В частности, господствуют процессы, связанные с деятельностью ветра: имеются обширные песчаные пустыни с характерным грядовым рельефом. Рельеф Марса отличается высокой расчлененностью, его амплитуда достигает 27 км. Выделяются два главных типа областей: материки, густо покрытые ударными кратерами, что свидетельствует об их относительной древности, и равнины. На Марсе имеются гигантские вулканы. Один из них – самый крупный во всей Солнечной системе вулкан Олимп. Его высота 21 км.

Установлены гигантские рифтовые долины, переходящие в каньоны. Так, широтная рифтовая система Долины Маринер протягивается к югу от экватора на 4000 км. Глубина каньона достигает 10 км.

Марс имеет слабое магнитное поле. У Марса два очень небольших по размеру сложенных метеоритным веществом типа хондритов и изрытых ударными кратерами спутника — Фобос (до 27 км в поперечнике) и Деймос (до 15 км в поперечнике). Один из них вращается вокруг своей оси в направлении, противоположном вращению Марса и другого спутника.

П о я с а с т е р о и д о в. Между Марсом и Юпитером находится пояс астероидов — малых планет. Это — мелкие твердые небесные тела и обломки, достигающие в диаметре сотен километров (Церера – 767 км). В настоящее время известно более 3000 астероидов, которые время от времени сталкиваются друг с другом. Новые астероиды открывают ежегодно. Чаще всего им присваивают имена известных ученых, героев, деятелей искусства. Существует гипотеза, что астероиды – то обломки десятой планеты, названной Фаэтоном и погибшей при какой-то космической катастрофе.

В н е ш н и е п л а н е т ы С о л н е ч н о й с и с т е м ы — Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун образуют внешнюю группу планет-гигантовСолнечной системы. Они по размерам, массе, составу и сроению резко отличаются от планет земной группы.

Ю п и т е р — самая крупная планета Солнечной системы. Ее радиус в 11 раз больше земного, а объем — в 1000 раз. Юпитер состоит, преимущественно, из газов. Его атмосфера толщиной 1000 км состоит главным образом из молекулярного водорода, гелия, метана и аммиака. . Из аммиака на Юпитере состоят облака. Температура внешних слоев находится в пределах 140-150 К. Между небольшим твердым ядром и газообразной атмосферой располагается мощная самостоятельная оболочка, состоящая из жидкого металлического водорода. Твердая поверхность отсутствует. Быстрое вращение Юпитера (9 ч 55 мин) создает мощное магнитное поле, на порядок превышающее земное. У Юпитера число спутников достигает 16. Четыре самые крупные из них были открыты Г.Галилеем еще в 1610 г. Это -, Ио, Европа, Каллисто. Радиус Ганимеда – 1892 км. На спутнике Ио, в основном сложенном твердым каменным материалом, открыто 8 действующих вулканов, извергающих, в отличие от земных (связанных с деятельностью СО2 и Н2О), расплавленную серу и сернистый газ SO2. Другие внутренние спутники Юпитера, отстоящие от него на большее расстояние, -, Ганимед и Каллисто — покрыты ледяной корой. На Ганимеде и Каллисто имеется множество ударных кратеров — следов метеоритной бомбардировки. А на Европе – огромные трещины и расколы.

С а т у р н — вторая по величине после Юпитера планета в Солнечной системе. Ее радиус в 9 раз ревышает земной. Его быстрое вращение с периодом около 10 часов приводит к сильному сжатию планеты у полюсов и является источником магнитного поля, превышающего земное. В экваториальной плоскости Сатурн окружен кольцами, состоящими из мелкого каменного материала, покрытого, вероятно, льдом. С кольцами связаны внутренние спутники Сатурна. Спутник Титан, радиус которого 2575 км, плотность около 1,3 г/см3, обладает протяженной атмосферой, состоящей из молекулярного азота с примесью метана и водорода. Энцелада, спутнике Сатурна, состоит из замерзших газов. На нем обнаружены вулканы, выбрасывающие струи жидкости.

У р а н и Н е п т у н. Радиус Урана и Нептуна в 4 раза превышает земной. Уран имеет 15 спутников,

У р а н и Н е п т у н. Радиус Урана и Нептуна в 4 раза превышает земной. Кольца Юпитера, Сатурна и состоят из мелких (до 10-15 м в диаметре) твердых частиц камня и льда. Уран и Нептун обладают относительно высокой плотностью и имеют соответственно 15 и 2 спутников.

П л у т о н наиболее отдаленная планета Солнечной системы (6 млрд км от Солнца). По размеру (радиус — 1800 км) и составу тяготеет не к планетам-гигантам, а к внутренним планетам змной группы. Она сложена, вероятно, из каменистого материала и льда. На поверхности Плутона обнаружен твердый метан. Температура поверхности 500 К. Это приводит к вымораживанию всех природных газов, за исключением водорода и гелия. Поэтому поверхность планеты сложена твердым метаном — метановым льдом. В 1978 г. был открыт спутник Плутона, названный Хароном, который по размерам вдвое меньше, чем сама планета. Его радиус оценивается в 600-700 км, средняя плотность 1 г/см3, период обращения — 6,39 дней, при среднем радиусе орбиты 20 000 км.

Основные свойства планет Солнечной системы суммированы в таблице.

Основные свойства планет Солнечной системы1

Планеты Расстояние от Солнца, а.е.2 Масса, Земля = 1,00 Радиус, Земля = 1,00 Средняя плотность, г/см3 Альбедо3
Внутренние планеты
Меркурий 0,387 0,0558 0,383 5,42 0,056
Венера 0,723 0,815 0,955 5,25 0,76
Земля 5,52 0,36
Марс 1,534 0,1074 0,528 3,94 0,16
Луна 0,0123 0,273 3,34 0,067
Астероиды
Хондритовые тела 2,3 — 3,2 -0,00013 2,2 — 3,5
Внешние планеты
Юпитер 5,203 317,9 10,97 1,314 0,67
Сатурн 9.539 92,2 9,03 0,69 0,69
Уран 19,18 14,6 3,72 1,19 0,93
Нептун 30,06 17,2 3,38 1,66 0,84
Плутон 39,44 -0,0023 0,24 -1,0 0,5

1Г.В.Войткевич Рождение Земли. Ростов-на-Дону: Феникс, 1996.

2Астрономическая единица — среднее расстояние от Земли до Солнца, равное 149,6 млн км.

3Величина, характеризующая способность поверхности тел отражать световые лучи; равна отношению отраженного потока к падающему.