Катастрофы земли. История земли реферат. Катастрофы в истории Земли

Библиотека Рефераты Курсовые Дипломы Поиск

Астрономия, Авиация, Космонавтика Астрономия

Катастрофы в истории Земли

В последние годы накапливается все больше и больше данных о том, что нынешний облик нашей планеты сформировался не только за счет медленных эволюционных процессов, наподобие ветровой эрозии поверхности, но и вследствие относительно кратких по продолжительности, однако чрезвычайно мощных катастроф, неоднократно имевших место в геологической истории Земли. Действительно, в толщах осадочных пород геологи находят свидетельства гигантских природных катаклизмов. Так, например, начиная с позднего палеозоя, т. е. в течение последних 250 миллионов лет, в эволюции живых организмов заметны некоторые “сбои”. Палеонтологи установили, что 247, 220 и 65 миллионов лет назад на Земле погибло около 95% всего живого. В последний раз, например, вымерли гигантские динозавры. Известны еще семь случаев массового вымирания — от 20 до 50% видов. Откладывая на геологической шкале времени эпизоды массового вымирания (по горизонтальной шкале — время в миллионах лет в обратном исчислении от нашей эпохи, по вертикальной — процент выживших видов), палеонтологи обнаружили между ними регулярные интервалы в 26 миллионов лет (рис. 5). Очевидно, что такие вымирания земных живых организмов — процессы сложные и зависящие от множества причин: резких изменений климата, оледенений, флуктуации уровня океанов, уменьшений концентрации кислорода в водах морей и океанов, что вызывает кислородное голодание, и наконец, различных внеземных обстоятельств. Однако назвать однозначную причину, определявшую упомянутые вымирания, было крайне трудно. Летопись ископаемых останков слишком неточна, трудно поддается чтению, изобилует пропусками и противоречивыми данными. Но все меняется. Появились новые геохимические методы исследований, которые позволили установить искусно замаскированные секреты древних горных пород и ископаемых останков живых организмов. В 1980 году точными измерениями американский ученый Л. Альварес со своими коллегами обнаружил на границе мелового и третичного периодов в горах Губбио (Италия) существенное повышение концентрации иридия. Поскольку иридий редко встречается на Земле, но обычен для метеоритов, ученые предположили, что в то время Земля подверглась бомбардировке небесными телами, например крупными астероидами. Вызвавшее вначале большие возражения, это предположение было подтверждено многочисленными доказательствами из разных мест земного шара. Многие ученые сегодня согласны с тем, что в период массовой гибели динозавров произошло по крайней мере одно столкновение внеземного тела, имеющего диаметр около 10 километров, с нашей планетой. Каковы же наиболее вероятные последствия такого события? Если удар пришелся по суше, то должно было резко похолодать, если же по поверхности океана или моря, то водяной пар должен был вызвать парниковый эффект и повсеместно наступить потепление. Могли выпадать, вероятно, горячие азотнокислые дожди, воздействие которых на окружающую среду и животный мир было катастрофичным. Действительно, такие дожди способствовали торможению процесса фотосинтеза, повреждению дыхательных систем организмов, насыщению состава почв ядовитыми веществами, уничтожению листвы растений, а также растворению известковых раковин и скелетов живых существ.

Впрочем, это еще не все. Аспирантка Чикагского университета У. Уолбач обнаружила в породах, относящихся ко времени вымирания динозавров, огромное количество сажи, которое позволяет предположить, что сгорело около 90% мировых лесных массивов того времени. Однако какова истинная причина этой и других сходных с ней катастроф, которые периодически происходили в прошлом на нашей планете и которые таким непростым образом воздействовали на облик и биосферу Земли? Ни один известный нам физический процесс, а впрочем, и биологический, не происходят на нашей планете со столь растянутой во времени повторяемостью. В связи с этим было выдвинуто предположение, что причину массовых вымираний следует искать не на Земле, а в Солнечной системе или даже в Галактике. Поэтому было предложено несколько космических вариантов объяснения этого загадочного цикла. Космическими факторами, определяющими его, могут являться резкое повышение уровня космической радиации в результате близкой вспышки сверхновой звезды, вертикальные отклонения всей Солнечной системы от плоскости Галактики, влияние гипотетической звездной напарницы Солнца — Немезиды и, что наиболее вероятно, падения на Землю комет или астероидов. Известно, что следами падения крупных кометных ядер или метеоритов на земной поверхности являются кольцевые структуры, получившие название “астроблемы” — звездные раны. Сейчас на Земле более 100 таких образований. Проверить гипотезу о периодической космической “бомбардировке” Земли взялась группа астрономов и геологов (М. Рампино, Р. Стозерс и Р. Маллер). Ученые изучили распределение возрастов Рис. 5. Периодичность массовых вымираний живых организмов крупных ударных кратеров на поверхности Земли. Для этого брались только кратеры диаметром более К) километров, а их возраст определялся геологическими методами с точностью ±20 миллионов лет. Количество таких кратеров с возрастом от 5 до 250 миллионов лет оказалось незначительным — всего 13. Однако и эта информация позволила сделать вывод о том, что крупные космические тела падали на Землю не равномерно, а в виде своеобразных периодических ливней с промежутками между ними в 28,4 миллиона лет. В результате анализа имеющихся данных удалось установить циклическую взаимосвязь между событиями в земной биосфере и эпохой кратерообразования на нашей планете, которая была вызвана падением комет и метеоритов. Для последних 100 миллионов лет четко прослеживается синхронность этих двух процессов. Так, последний пик вымирания и “бомбардировки” датируется 11 миллионами лет до нашей эры. Предыдущие три пика массового вымирания расположены в такой последовательности: 38, 65 и 91 миллион лет назад. Все эти пики совпадают с эпохами кратерообразования на Земле. В результате проведенного анализа с большой достоверностью ученые установили, что массовые вымирания животных и эпохи кратерообразования повторяются каждые 27—28 миллионов лет. Наиболее вероятными причинами, устанавливающими эту взаимосвязь, как полагают многие исследователи, являются внеземные события. Время от времени рой комет срывается со своего “законного места”, которое расположено в облаке Сорта, окружающем Солнечную систему, и направляется к нашему светилу, встречаясь “по дороге” и с Землей.

Подсчитано, что облако Оорта посылает к Солнцу примерно пять комет в год. А в процессе воздействия “кометного ливня” в центральном районе нашей планетной системы за сравнительно короткое время может появиться до 200 комет, причем продолжительность таких “ливней” в 1000 раз короче, чем промежутки между самими ливнями. По данным американского астрофизика Дж. Хилса, бывали периоды, когда кометы падали па поверхность Земли с промежутками около 2000 лет. Предложено три возможных механизма, объясняющих эффект возникновения “кометных ливней”, действующих в течение нескольких миллионов лет. Одни считают, что кометы возмущаются Немезидой, другие — десятой планетой X, а третьи — характером движения Солнечной системы в плоскости Галактики. Во Вселенной существует большое количество парных звезд, обращающихся вокруг общего центра. Немезида (но имени древнегреческой богини, каравшей всех возвысившихся за надменность), полагают астрономы, если она действительно существует, должна совершать оборот но своей орбите за 26 миллионов лет. Сейчас она от Солнечной системы далеко, но примерно через 15 миллионов лет должна подойти на достаточно близкое расстояние к Солнцу (рис. 6). Неизвестная нам пока планета X, по мнению авторов другой гипотезы, совершает один оборот вокруг Солнца за 1000 лет. Примерно раз в 28 миллионов лет эта планета сильно будоражит плотное облако Оорта. И наконец, по мнению сторонников третьей гипотезы, наша Солнечная система периодически проходит через плотную звездную спираль Галактики — Млечный Путь Считается, что кометное облако нашей планетной системы возбуждается, когда пересекает ту или иную ветвь спирали. Рис. 6. Солнечная система и Немезида Согласно всем вышеизложенным версиям, следующий смертоносный пик должен наступить на Земле еще не скоро или, другими словами, мы живем в, казалось бы, безопасном периоде. Но опять же такое предположение поддерживают не все исследователи. Как считают некоторые специалисты, такой кризис уже начался несколько миллионов лет тому назад. Ученые (сторонники такого мнения) утверждают, что сейчас наша планета переживает период крупнейшего за последние 66 миллионов лет вымирания животных и растений. Причина этого одна: бомбардировка нашей планеты кометами. Однако возникает важный вопрос: где же кратеры от таких столкновений? Прежде всего в данном случае надо иметь в виду тот факт, что значительная часть кратеров может располагаться в местах, покрытых сейчас водной поверхностью, а также может быть уничтожена эрозией и другими геологическими процессами. Известный американский ученый М. Рампино указывает на три больших кратера — Бозумтви в Гане с диаметром 10,5 километра и два в Советском Союзе — Эльгыгытгын и Жаманшин с диаметрами соответственно 23 и 13 километров. Все эти кратеры появились на лике Земли 3,5 миллиона лет тому назад. Далее. Ученые, проводящие исследования в Антарктиде, установили, что ледяной панцирь этого материка может периодически исчезать и восстанавливаться. Последний раз такое восстановление произошло 2 миллиона лет назад в связи с резким похолоданием в этом районе земного шара.