ВойтиНовый пользовательЗабыли пароль?
Через соцсети

Что общего у вулканов и инопланетян

3.3kпросмотров
/
Популярное

Романист Уильям Голдинг некогда предложил Джеймсу Лавлоку назвать свою гипотезу (гипотезу нашей планеты как сверхорганизма, регулирующего свою температуру) в честь греческой богини Земли — Геи. Лавлок считал, что живая и неживая части Земли взаимодействуют как единая саморегулирующаяся система.

 Его исследование частично основывалось на его работах для НАСА и опубликованной им в 1965 году статье в Nature, в которой говорилось о признаках, указывающих на возможное существование жизни на других планетах.

46 лет спустя космический телескоп НАСА «Кеплер» открыл планету Kepler 22-b. Она находится в системе звезды Kepler-22 на таком же расстоянии от центра, как и Земля от Солнца, что позволяет предположить наличие на ней воды. Ее плотность соответствует плотности земных скал, что делает условия планеты еще более похожими на земные.

Сейчас ученые начинают понимать важность еще одной характеристики, судя по всему, необходимой для существования жизни на планете — системы дрейфующих континентов иначе известной как тектоника плит. Это идеально вписывается в представление Лавлока о Земле как о динамическом участнике, а не пассивном фоне живой природы. Кажется невероятным, что медленное движение литосферных плит связано с быстро меняющейся биосферой. Но на Земле между ними точно существует доказанная прямая зависимость.

Планета Kepler 22-b в представлении художника.

Континенты Земли двигаются, потому что они стоят на отдельных плитах, состоящих из земной коры и мантии. Эти плиты, подобно островам, плавают на расплавленной жидкой части ядра планеты. Их передвижения являются частью гигантского механизма, который включает в себя движение воды, углекислого газа и других субстанций из недр земли к поверхности и в атмосферу и обратно.

Благодаря тектонике плит «элементы периодической системы продолжают насыщать землю, озера и океаны», утверждает геофизик Норман Слип из Стэнфордского университета. Кроме того, без тектоники плит наша планета не могла бы поддерживать климат достаточно стабильный для миллиардов лет эволюции живых существ.

Подвижность плит обеспечивает работу геохимических циклов элементов, которые, в свою очередь, регулируют атмосферу. 

Углекислый газ, находящийся в атмосфере, растворяется в дождевой воде при формировании туч. После дождя дождевая вода проникает в почву, где угольная кислота растворяет кремниевые породы, которые стекают в мировой океан. Там эти породы поглощаются планктоном и другими крошечными существами. Умирая, планктон опускается на дно и скапливается в донных отложениях. На границах плит останки крошечных организмов опускаются еще глубже — в разломы земной коры. Там, при высоких давлении и температуре, из них выделяется углекислый газ, который вновь попадает в атмосферу через жерла вулканов, завершая цикл.

углеродный цикл

По мере повышения температуры Земли, с ее поверхности испаряется все больше воды. Это приводит к увеличению количества осадков, которые связывают излишек углекислого газа и отправляют его под землю. Это уменьшает парниковый эффект и приводит к понижению температуры. И, наоборот, когда планета остывает, вулканы выбрасывают больше углекислого газа, что приводит к усилению парникового эффекта и потеплению.

Тильман Шпон, руководитель Института планетарных исследований в Немецком аэрокосмическом центре в Берлине называет тектонику плит «самым эффективным механизмом переработки». Примечательно, что зависимость между живым и неживым на Земле взаимна. 

Тильман Шпонруководитель Института планетарных исследований
Жизнь может стабилизировать тектонику плит, которая, в свою очередь, может стабилизировать существование обитателей планеты

Важным механизмом влияния биосферы на геосферу является «глубоководный» цикл, тесно связанный с погодными изменениями. Живые организмы способствуют выветриванию горных пород и формированию остаточных. Чем дольше срок существования биосферы, тем больший слой осадочных пород формируется на планете.

Отложения, накапливающиеся на дне океана содержат до 40% воды. При изменении границ плит они попадают в мантию, на глубину около 100 километров. Вода, попадая туда, служит своеобразной «смазкой» для тектонических плит. Если воды в мантии не будет, то движение прекратится, как прекратилось оно на Луне или Меркурии. Повышение содержания воды в мантии приводит и к снижению температуры плавления глубинных пород.

В результате при извержениях вулканов создается больше материи, подобной граниту, которая усиливает земную кору. Проще говоря, извержения увеличивают территорию континентов. В 2013 году Шпон, Деннис Хеннинг и двое их коллег провели компьютерное моделирование Земли, на которой прекратилось движение тектонических плит.

Рассматривались два варианта: в одном на планете существовала активная органическая жизнь, во втором ее не было. При рассмотрении «биосферного» сценария выяснилось, что жизнь без тектоники плит привела бы к возникновению огромного количества вулканических вспышек, которые покрыли бы до 40% Земли.

Удаление жизни из модели дало совершенно другой результат. Исчезновение осадочных пород привело к снижению доли воды в мантии и сокращению темпов роста земной коры. На безжизненной Земле суша занимала бы около 3%. «Мы не можем сказать, что появилось раньше, тектоника плит или жизнь», - говорит Шпон, - «Мы можем только утверждать, что они стабилизируют друг друга». 

Если бы мы выключили тектонику плит, это не было бы очень хорошо для нас. А если бы мы выключили жизнь, это не было бы хорошо для тектоники.

Идея, что движение плит делает наличие жизни более вероятной, завоевывает признание у астрономов. Этот подход использует Николас Коуэн из Северо-Западного университета. Пока что он и его коллеги сделали соответствующие наблюдения над Землей при помощи телескопа с космического корабля Deep Impact.

Полученные результаты должны позволить определять наличие тектоники плит на экзопланетах. «Если на планете есть большие континенты и крупные водоемы, это вряд ли появилось без тектоники плит», - говорит Коуэн, - «И, разумеется, маловероятно, чтобы движение плит существовало в отсутствие жизни».

Комментарии
Незарегистрированные пользователи могут оставить комментарий через виджет Вконтакта, Фейсбука или использовать нашу платформу. Ваш выбор мы запомним (в хорошем смысле)
Вконтактик
Фейсбучек
Для членов клуба
ВЫ НЕ МОЖЕТЕ ОСТАВИТЬ КОММЕНТАРИЙ необходимо зарегистрироваться или войти
Яндекс.Метрика