Краткий дайджест научных публикаций. Дополнительные материалы к классам «Через Тернии к звездам»
Зарождение Солнечной системы произошло в недрах гигантского газопылевого облака, оставшегося после взрыва сверхновой звезды. Наша звезда возникла как прото-Солнце в центре гигантского молекулярного облака во вращающемся газопылевом диске. В его внутренней области образовались каменные планеты: Меркурий, Венера, Земля, Марс. В более холодной внешней части через 2 млн лет сформировались планеты-гиганты: Юпитер и Сатурн, которые начали дрейфовать в сторону Солнца
Первые 2 млн лет истории Солнечной системы стали временем формирования многочисленных планетных эмбрионов — планетозималей, а за линией льда — планет-гигантов Юпитера и Сатурна. Движение первых планет было хаотичным и беспокойным. Считается, что Юпитер и Сатурн совершили «атаку» на «население» первичных внутренних планет Солнечной системы. Двигаясь к Солнцу, гиганты возмущали движение мелких тел, которые сталкивались и дробились, образуя рои обломков. За сотни тысяч лет такие рои могли сбросить на Солнце любую суперземлю. По мере того, как бывшие суперземли падали на Солнце, они оставляли за собой пустынную область в протопланетной туманности. Прежде чем сменить галс, Юпитер мигрировал к Солнцу до расстояния нынешней орбиты Марса. При этом он увлек за собой во внутреннюю область Солнечной системы ледяные скопления общей массой более 10 масс Земли, обогатив ее водой и другими летучими веществами.
Такой сброс протопланет во внутренние участки Солнечной системы изменил орбитальный момент не только Юпитера, но и Сатурна и вызвал смену их галсов в сторону от Солнца. В результате во внутренних участках Солнечной системы возникли условия для формирования новых планет из сохранившихся там редких обломков. Постепенно планеты-гиганты стабилизировали свои орбиты. Этому способствовало их взаимодействие с другими планетами-гигантами (Нептуном и Ураном) и внешним поясом льдистых астероидов (поясом Койпера). Предполагается, что побочным эффектом такого уравновешивания стал еще один вброс во внутреннюю область Солнечной системы потока обломков, который вызвал мощную астероидную бомбардировку внутренних планет. Шрамы от нее видны в виде гигантских кратеров на поверхности Луны, Меркурия и Марса, а на Земле они привели к практически полному уничтожению пород гадейской континентальной коры — первой коры в геологической истории нашей планеты. Около 3,9 млрд лет назад планеты-гиганты успокоились.
Исключительным событием в хаотичном эоне стало формирование Луны, сыгравшей важную роль в дальнейшем развитии нашей планеты. Большинство исследователей считают, что причина ее образования — столкновение Земли с крупным космическим телом, по размеру близким к Марсу. Предполагается, что такая космическая катастрофа произошла спустя 30 млн лет после образования Солнечной системы. Столкновение небесных тел изменило наклон оси вращения Земли к оси ее орбиты, составивший 23 градуса, что способствовало, установлению благоприятных климатических условий для существования жизни.
В результате столь мощного удара произошло массовое плавление мантии Земли с образованием глубокого (до 700 км) магматического океана, эволюция которого способствовала вещественной дифференциации верхних оболочек планеты в гадейское время.
Название гадейского эона происходит от имени Гадеса — древнегреческого бога подземного мира, — указывая тем самым на «адские» условия на Земле в то время.
К концу гадейского эона температура мантии была в 1,2 раза выше современной, а перенос тепла и вещества из глубин Земли к поверхности обеспечивался общемантийной конвекцией. На поверхности Земли располагались крупные лавовые плато, подобные лунным морям.
После тяжелой бомбардировки около 4,0–3,9 млрд лет назад космический фактор перестал играть ведущую роль в формировании и разрушении коры Земли. Характер геологических процессов стал определяться механизмами «самоорганизации» недр планеты, которые упорядочили строение и состав всех ее оболочек. Началась архейская эра. Эта эпоха была временем поступления высокого теплового потока из недр Земли. Это послужило причиной высокой степени плавления мантии и образования больших объемов высокотемпературных магм с содержанием окислов магния. Потеря тепла привела к тому, что к окончанию архея внутри Земли формируется внутреннее металлическое ядро.
Первый суперконтинент Кенорленд возник около 2,7 млрд. лет назад . С этого момента в геологической истории Земли наступила эпоха суперконтинентальных циклов. Их важная характеристика — перемещение континентальных масс в горизонтальном направлении — стала свидетельством зарождения в конце архея механизмов тектоники литосферных плит.
В эпоху от 2,7 до 2,0 млрд лет — закончилось формирование основных внутренних оболочек планеты, произошло разделение мантии на верхнюю и нижнюю. Начали формироваться полиметаллические месторождения, редких и благородных металлов.
К этому времени относится также возникновение первой суши. До этого поверхность Земли была слабо разделена и в основном покрыта водами Мирового океана. 2,5 млрд лет назад размеры суши достигли таких объемов, которые отразились в составе отложений.
К границе архея и протерозоя относится и так называемая Великая кислородная революция — глобальное изменение состава атмосферы Земли, произошедшее 2460–2426 млн лет назад. Его результатом стало появление в атмосфере свободного кислорода, определившего смену восстановительных условий в атмосфере на окислительные. Природа этого события таит в себе много загадок. Современные ученые пока не могут полностью обосновать появление свободного кислорода деятельностью цианобактерий.
Суперконтинент Кенорленд прекратил свое существование 2,1 млрд лет назад. Около 1,8 млрд лет назад возник суперконтинент Колумбия (или Нуна), распавшийся 1,4 млрд лет назад. Позднее, около 1 млрд лет назад, сформировался суперконтинент Родиния, прекративший свое существование 0,8–0,7 млрд лет назад. Около 300 млн лет назад образовался суперконтинент Пангея, раскол которого начался в ранней юре (200–180 млн лет назад) и привел к обособлению современных континентов.