Еще в 1911 году немецкий метеоролог и геофизик по имени Альфред Вегенер проводил исследования в университетской библиотеке, когда он натолкнулся на научную статью, в которой перечислялись древние окаменелости идентичных растений и животных, найденные по обе стороны Атлантического океана. Это заставило Вегенера задуматься о том, как одни и те же организмы могли развиться в двух местах, разделенных тысячами миль воды. Некоторые ученые полагали, что между этими местами когда-то существовали сухопутные мосты . Но Вегенер посмотрел на карты побережья Африки и Южной Америки и пришел к другой идее. Что, если бы эти континенты когда-то были объединены , а затем разделились, как часть процесса, который все еще продолжается?
Вдохновленный этим, Вегенер придумал свою теорию дрейфа континентов, которую в то время многие высмеивали как нелепую. Однако к 1950-м и 1960-м годам ученые пришли к выводу, что Вегенер мог что-то обнаружить и что части земной коры медленно перемещаются - процесс, который не только объясняет многие особенности планеты, но также может помочь в ее создании. жизнь на Земле возможна.
Теория тектоники плит
Тектоника плит - это теория, согласно которой земная кора и верхняя мантия состоят из множества больших и малых плит, которые плотно прилегают друг к другу, но находятся в непрерывном движении, перемещаясь иногда навстречу друг другу, а иногда по отдельности.
Это движение известно как движение плит или тектонический сдвиг, и продолжается уже очень долгое время. В исследовании ученых из Университета Джона Хопкинса , опубликованном в августе 2019 года в научном журнале Nature, делается вывод о том, что тектоника плит началась около 2,5 миллиарда лет назад и с тех пор постепенно развивалась.
«Земля - это крупномасштабная тепловая машина» , - объясняет по электронной почте Рэй Руссо , доцент геологии Университета Флориды и эксперт по тектонике плит. «Тепло, оставшееся от планетарной аккреции, гравитационного сжатия и радиоактивного распада, удерживается внутри Земли. Поскольку тепло течет из теплых регионов в холодные, внутреннее тепло Земли имеет тенденцию течь к ее холодной поверхности. Самый эффективный способ для этого тепло, поступающее из глубоких недр к поверхности Земли, происходит за счет конвекции. Таким образом, в больших масштабах горячий мантийный материал поднимается вверх и заменяет холодный мантийный материал, который образовался на поверхности Земли.
«Холодный материал - это, по сути, твердые пластины Земли», - продолжает Руссо. «Эти плиты становятся плотными по мере того, как они остывают, и в конечном итоге они становятся достаточно плотными, чтобы погрузиться в мантию, охлаждая планету и перемешивая мантию в глобальном масштабе. В двух словах, это тектоника плит».
Пластины движутся очень, очень медленно - средняя скорость составляет 0,6 дюйма (1,5 сантиметра) в год, хотя ученые расходятся во мнениях относительно того, замедляется ли движение или увеличивается.
Пластины взаимодействуют по своим границам тремя различными способами :
- Когда две плиты удаляются друг от друга, это создает расходящуюся границу , зону, где землетрясения являются обычным явлением, а горячая магма или расплавленная порода поднимается из мантии на поверхность, образуя новую кору.
- И наоборот, в местах соединения двух пластин возникает сходящаяся граница . Удар плит в этих местах может привести к изгибу краев и отталкиванию вверх, образуя горный хребет, или же изгибу, образовавшему глубокую траншею на дне океана. Цепи вулканов часто образуют параллельно границам. Сходящиеся границы создают континентальную кору, но разрушают кору, которая является частью дна океана.
- При преобразовании границы пластины две пластины будут скользить друг мимо друга. Кора вдоль границы трансформируемой плиты будет потрескаться и сломаться, но в отличие от двух других типов границ, она не создаст новой корки. По этим разломам часто происходят землетрясения.
Образование вулканов
Как объясняет Руссо, тектоника плит глубоко влияет на всю нашу планету и все ее природные процессы. Одна из основных причин заключается в том, что движение плит вызывает образование вулканов - в основном, разрывы в коре, которые служат отверстиями для тепла и лавы, - и их извержения постоянно выходят на поверхность океанических бассейнов, которые составляют 72 процента поверхности Земли. Не менее важно, что вулканическая активность, связанная с движением тектонических плит, вызывает отделение более легких и менее плотных минералов от более тяжелых и более плотных в мантии Земли. «Накопление этих легких минералов приводит к развитию и росту континентов, на которых мы живем», - говорит Руссо.
Движение тектонических плит также во многом помогло создать условия, делающие возможной жизнь на Земле. Это приводит, например, к взаимодействию горячих вулканических пород с водой в океане, и вымывание ионов из этих пород - это то, что контролирует соленость океанов. «Жизнь развивалась в океанах в присутствии этой богатой ионами воды, и люди, например, имеют соленость крови, эквивалентную солености морской воды, как прямое следствие», - говорит Руссо. Кроме того, вулканическая активность, вызванная тектоникой плит, также помогла создать плодородную почву, которая позволяет растениям расти и производить как пищу, так и кислород, который поддерживает людей и крупных животных, отмечает он.
Изменяя конфигурацию континентов и океанических бассейнов, тектоника плит также влияет на климат планеты. «Например, нынешняя форма океанических бассейнов постоянно поставляет теплые экваториальные воды в полярные регионы, не позволяя планете разрабатывать очень большие экстремумы температуры поверхности между экватором и полюсами», - говорит Руссо.
В горах , образованные тектоники также являются одними из наиболее важных поглотителей двуокиси углерода планеты, помогая перенести атмосферные уровни C02 путем формирования новых минералов. Этот процесс увеличивается и уменьшается в ответ на изменение температуры, позволяя горам действовать как гигантские термостаты.
Постепенное смещение континентальных масс также сыграло важную роль в биологической эволюции . "Видообразование - развитие новых видов - происходит, когда отдельная группа растений или животных делится на две группы, которые больше не находятся в репродуктивном контакте, как, например, часто происходит, когда суперконтинент распадается и между ним образуются новые океанические бассейны. континентальные фрагменты ", - объясняет Руссо.
Все это могло заставить Альфреда Вегенера, который умер в 1930 году, когда он потерялся в метели во время экспедиции в Гренландию, наконец почувствовал себя оправданным.
Вот это интересно
В то время как Венера и Марс имеют горячие внутренности, а их поверхности показывают признаки недавней деформации, Земля - единственная планета в солнечной системе, поверхность которой разделена на пластины. Другая каменистая планета Меркурий больше не является геологически активным.
