Эволюция атмосферы и гидросферы

Газовая геосфера, называемая атмосферой, существовала практически всю историю развития Земли, только меняла свой состав, давление и температуру. На ранних этапах эволюции Земли (4,6 млрд лет назад) атмосфера имела очень низкую плотность. Ее состав соответствовал летучим соединениям, существовавшим тогда в космосе: Н2, Не, N2, СН4, NH3, Н20, С02, СО. Она появилась в результате начавшейся активной дегазации. Приблизительно через 1 млрд лет у Земли была уже атмосфера с давлением до 4 атм, состоящая в основном из азота (N2) и углекислого газа (С02).

Появление воды в океанической коре привело к связыванию С0₂ из атмосферы в карбонатах (доломитах). А это привело к тому, что парциальное давление С0₂ опустилось почти до современного уровня.

Двуокись углерода С0₂ — газ, который способствует задержанию инфракрасного (теплового) излучения Земли. Поэтому уменьшение его в атмосфере способствовало понижению приземной температуры (с 90 до 6°С), сопровождаемому грандиозным оледенением. И произошло это 2,4 млрд лет назад.

Свой вклад в удаление углекислого газа из атмосферы внесли зеленые растения и фотосинтезирующие микроорганизмы. Они насыщали атмосферу кислородом одновременно с процессами фотодиссоциации паров воды коротковолновым излучением Солнца.

Правда, на ранних этапах увеличению кислорода в атмосфере препятствовало железо вследствие реакции его окисления. Но когда чистое железо в мантии Земли закончилось, увеличился рост выхода кислорода в атмосферу. А это способствовало стимуляции развития многоклеточных организмов. И произошло это около 600 млн лет назад. Сегодня атмосфера состоит из 78% азота и 21% кислорода, а аргон, углекислый газ, пары воды, угарный газ все вместе составляют меньше 1%.

Что касается гидросферы, то на молодой Земле из-за высоких температур ее не было. Она стала появляться, как уже отмечалось, когда температура опустилась ниже температуры перехода из парообразного состояния в жидкое, равной 100 °C. При дальнейшем охлаждении появилась и твердая фаза воды — лед.

По мере нарастания конвективных явлений в мантии, участились извержения больших масс потоков магмы на поверхность Земли. В результате стал увеличиваться объем до того неглубокого океана. Из-за насыщения океанической, а также континентальной коры влагой уровень воды в нем повышался достаточно медленно. И когда океаническая кора насытилась водой, более активно пошел процесс опускания дна океана. Произошло это около 2,2 млрд лет назад. Приток воды в Мировой океан продолжается и в наши дни. Возможно, он продолжится и в дальнейшем, но существенно более медленными темпами.

Современные концепции развития геосферных оболочек.

Геосферные оболочки находятся в постоянном внешнем и внутреннем движении, количественном и качественном изменении отдельных частей. Вместе с тем все составляющие геосфер и сами геосферы — это единая система. Их связывает энергетическая эволюционная динамика, перемещение и химическое изменение веществ их составляющих. Целостное описание их представляет собой очень сложную математическую задачу.

В масштабах Земли подобные процессы обозначаются как геотектонический механизм эволюции планеты. За счет работы этого механизма Земля представима как сложная динамическая (т.е. существующая в движении) структура, возникшая и развивавшаяся естественным путем. Это еще один пример широкомасштабного эволюционного процесса.

Современные концепции эволюции геосферных оболочек построены на основе:

• • гипотезы об однородном химическом составе первичной Земли;
• • представления о термодинамическом состоянии земного вещества. Это состояние определяется энергетическими потоками, пронизывающими

Землю, среди которых основными являются гравитационный поток, поток от радиоактивного распада, поток от приливных процессов;

• • представления о создании земного вещества подвижными, текучими, массами, его дифференциации и образовании на этой основе геосферных оболочек Земли;
• • концепции глобального развития Земли как пепрекращающейся эволюции геосферных оболочек;
• • гипотезы мобилизма;
• • теории биохимической эволюции;
• • гипотезы самозарождения жизни и ее последующей эволюции.

Взаимодействие трех геосфер: атмосферы, литосферы и гидросферы —.

стало необходимым условием для формирования новой геосферы — сферы жизни, называемой биосферой.

В. И. Вернадский считал, что живое вещество играет громадную роль в формировании лика Земли, химических и физических характеристик биосферы, атмосферы, гидросферы.