پیدایش و تشکیل هیدروسفر. پوسته زمین و هیدروسفر

برای تئوری و عمل بسیار مهم است، زیرا زندگی همراه با هیدروسفر ظاهر شد و ارتباط نزدیکی با آن دارد.

فرضیه "هات" و هیدروسفر تا اواسط قرن 20 غالب بود. این بر اساس نظریه P. Laplace ستاره شناس (1749 - 1827) بود، که معتقد بود تمام سیارات از ماده خورشیدی بوجود آمده اند که توسط نیروی گرانش ستاره ای که در نزدیکی خورشید پرواز می کند پاره شده است. سیارات از لخته های ماده خورشیدی تشکیل شده اند که سپس برای مدت طولانی سرد می شوند. زمین سرد شد تا زمانی که پوسته ای روی سطح آن تشکیل شد و تنها پس از آن باران از جو سرد شده سرازیر شد. آب در فرورفتگی ها جمع شده و مخازن مختلفی را تشکیل می دهد. بنابراین، سن هیدروسفر به طور قابل توجهی کمتر از سن زمین بود و به نظر می رسید که تشکیل هیدروسفر یک پدیده نسبتا کوتاه در زندگی این سیاره باشد. اما به تدریج حقایقی انباشته شد که با فرضیه تشکیل "گرم" زمین و هیدروسفر در تناقض بود.

دانشمندان دریافته اند که در حضور جامد چگال گرم - تشکیل بسیار پایدار است، همانطور که توسط سیاره زهره، که دمای اتمسفر آن تقریبا 400 درجه سانتیگراد است، نشان می دهد. سنگ هاآه، که سن آن حدود 3.8 میلیارد سال است، چاپ پیدا شد موجودات تک سلولیکه فقط در حضور آب مایع می تواند وجود داشته باشد. همه اینها نظریه تشکیل "سرد" سیارات از گرد و غباری که به دور خورشید می چرخید را تأیید کرد. در این ابر لخته هایی به وجود آمدند که به جنین سیارات آینده تبدیل شدند. توده های کوچک توسط توده های بزرگتر گرفته شدند که رشد کردند و توده اصلی ابر غبار را جذب کردند و سیارات را تشکیل دادند. بر اساس محاسبات یکی از پدیدآورندگان این نظریه، V. S. Safronov، فرآیند تشکیل سیاره از 4.65 میلیارد سال پیش آغاز شد.

اندازه مدرن سیاره، از جمله زمین، در 100 میلیون سال به دست آمد. سپس زمین جوان تحت سلطه خشن و سردی قرار گرفت که آسمان سیاه بر آن کشیده شد. اجرام آسمانی به سطح زمین افتادند، اما غرش انفجارها را ایجاد نکردند، زیرا جو هنوز وجود نداشت یا بسیار نازک بود. از برخورد اجرام آسمانی، گرما در ضخامت سیاره انباشته شد و سطح بدون پوسته اتمسفر محافظ خنک شد. هنگامی که اجرام آسمانی به زمین برخورد کردند، یک لایه ضخیم از سنگ سنگی تشکیل شد - مخلوطی از زباله و گرد و غبار. سطح سیاره ما از آن تشکیل شده بود. در میان اجرام آسمانی ستاره های دنباله دار - تشکیلات کیهانی یخی بودند. برخورد اجرام آسمانی روی زمین آن را از درون "گرم" کرد. در نتیجه، مواد سنگین تری به مرکز آن هجوم آوردند، در حالی که مواد سبک و فرار به سطح بالا آمدند. این فرآیند گرمای اصلی را برای گرم کردن روده های سیاره فراهم می کرد. گرمای اضافی ناشی از فروپاشی رادیواکتیو است. سنگ ها را در اعماق سیاره ذوب کرد. در نتیجه، از طریق دریچه‌ها و شکاف‌های غول‌پیکر روی زمین، آب مذاب شروع به ریختن روی سطح کرد و همراه با آن، بخار آب داغ، بخار آب، که به سرعت متراکم شد. به این فرآیند گاز زدایی می گویند. 4 میلیارد سال پیش آغاز شد، همانطور که باستانی ترین سنگ های کشف شده روی زمین نشان می دهد. اتمسفر شکل گیری خود را مدیون گاز زدایی است که حتی اکنون نیز در سیاره ما ادامه دارد. از لحظه ریزش ماگما و گاززدایی، زمین شناسی به حساب می آید. این دوره آغاز تشکیل هیدروسفر در نظر گرفته می شود. کشف اخیر آب به شکل مولکولی در ابرهای غبارآلود کیهانی و همچنین ذرات یخ به معنای حضور آنها در ماده اولیه زمین است که جرم آن به دلیل سقوط دنباله دارها دوباره پر شده است. این امکان وجود دارد که در طی برخورد اجرام آسمانی، ذرات یخ ذوب شده و آب حتی در دوره پیش از زمین شناسی به سطح سیاره خارج شود. در همان زمان، منافذ سنگ سنگی را که سطح زمین را پوشانده بود، پر کرد. بنابراین، تشکیل هیدروسفر می تواند از همان اوایل دوره پیش از زمین شناسی حیات سیاره ما آغاز شود.

جو در دوره های اولیه تشکیل پوسته زمین به وجود آمد. دو فرضیه برای شکل گیری آن وجود دارد. در مورد اول، اتمسفر به عنوان مشتقی از مواد اولیه باقی مانده از سیالات ساده شده ای که زمانی زمین مذاب را تشکیل می دادند، در نظر گرفته می شود. بر اساس فرضیه دوم، جو به عنوان یک سازند ثانویه در نظر گرفته می شود که در هنگام انتشار آزاد به وجود آمده است عناصر شیمیاییو ترکیباتی از گدازه هایی که روی سطح زمین فوران کردند. به لطف این گدازه، پوسته اولیه زمین ایجاد شد. اکثر دانشمندان به فرضیه دوم در مورد منشأ جو پایبند هستند و معتقدند که در غیر این صورت هر جو اولیه در مراحل اولیه توسعه زمین نسبتاً به سرعت از بین می رود.

بنابراین، می توان به طور مشروط در نظر گرفت که محصولات ذوب سنگ های پوسته، گوشته و هسته زمین به عنوان منبع مواد تشکیل دهنده جو اولیه عمل می کند. اعتقاد بر این است که او بی اکسیژن بود. ژئوشیمیدان برجسته آمریکایی G. Urey پیشنهاد کرد که جو می تواند از مخلوطی از بخار آب، هیدروژن، متان، آمونیاک و سولفید هیدروژن تشکیل شده باشد. P. Cloud ژئوشیمیدان انگلیسی معتقد است که آب، دی اکسید کربن، مونوکسید کربن، نیتروژن، کلرید هیدروژن، هیدروژن و گوگرد در جو اولیه غالب بوده است. در نتیجه اتمسفر فقط از مواد گازی فرار و سبک تشکیل شده بود که در زمان شکل گیری زمین بخشی از ماده جامد بودند. آب آزاد وجود نداشت، در هیدروکسیدها، نیتروژن در نیتریدها و احتمالاً در نیتریت ها، اکسیژن در اکسیدهای فلزی، کربن در کاربیدها و کربناتیت ها و غیره متصل بود.

افزایش ضخامت اتمسفر و پیدایش هیدروسفر با آزاد شدن بخار آب و گازها از سنگ های گوشته بالایی طی فرآیندهای آتشفشانی شدید توضیح داده می شود. در واقع، گازهای آزاد شده در طول فوران آتشفشان های مدرن حاوی مقدار زیادی بخار آب است. به عنوان مثال، در هنگام فوران آتشفشان های نوع هاوایی * گازها در دمای 1000-1200 درجه سانتیگراد حاوی حدود 80٪ آب و کمتر از 6٪ دی اکسید کربن هستند. همچنین دریافتند مقدار قابل توجهیکلر (40٪)، متان (تا 3-5٪) و آمونیاک. از گدازه ها در دماهای بالا، علاوه بر بخار آب، ترکیباتی مانند اسیدهای بوریک، هیدروکلریک و فلوریک، سولفید هیدروژن و ...

* (آتشفشان های نوع هاوایی با ریزش ماگمای بازالتی متحرک، فقیر در گاز مشخص می شوند. انجماد کند است)

بر اساس تجزیه و تحلیل شیمیایی حباب های گاز در کوارتزیت های عصر کاتارش و آرکئن، سنگ شناس اتحاد جماهیر شوروی، Yu. P. Kazansky سعی کرد ترکیب جو باستانی را تعیین کند. به نظر او، اتمسفر در آرکئن و کاتارش دارای ترکیب نیتروژن-آمونیاک-دی اکسید کربن بود. علاوه بر دی اکسید کربن غالب (تا 60٪)، حاوی نیتروژن، سولفید هیدروژن، آمونیاک، گاز سولفوریک، بخارات اسیدهای کلریدریک و فلوریک بود. جو اولیه نسبتاً کمیاب بود، دمای آن سطح زمینتفاوت کمی با دمای به اصطلاح تعادل تابشی * داشت. به طور نسبی دمای پایینبه تراکم بخار آب از گازهای آتشفشانی کمک کرد. بنابراین، بخار آب به مایع تبدیل شد، که با اشغال مناطق پایین، منجر به تشکیل هیدروسفر شد.

* (دمای تعادل تابشی با نسبت شار گرمای خورشیدی جذب شده توسط سطح به شار تابش خروجی (بازتاب شده) از سطح زمین تعیین می شود. دومی متناسب با توان چهارم دمای این سطح است.)

شواهد وجود هیدروسفر نه تنها در باستان، بلکه حتی در کاتارش، کشف قدیمی ترین سنگ های رسوبی در گرینلند و بر روی زمین است. آفریقای جنوبی، که سن آن 3.8 میلیارد سال تخمین زده شده است. ضمناً باید توجه داشت که این عصر دگردیسی است و در نتیجه زمان شکل گیری آنها باید زودتر از آن باشد.

هنگام توصیف ترکیب اقیانوس اولیه، باید روی دو منبع ورودی ترکیبات محلول تمرکز کرد. از یک سو، اینها گازهای جوی حل شده در آب، و از سوی دیگر، نمک ها و ترکیباتی هستند که سنگ هایی را تشکیل می دهند که در سطح زمین در قاره های اولیه باستانی قرار دارند. اسیدهای کربنیک و سایر اسیدها، گوگرد، سولفید هیدروژن و آمونیاک که از جو به آبهای اقیانوس منتقل می شوند اسیدیته بالایی از آبهای اقیانوس باستانی ایجاد می کنند. پرخاشگری بالا آب های طبیعیبه تجزیه شدید سنگ های آتشفشانی در معرض سطح زمین و افزایش استخراج عناصر قلیایی و قلیایی خاکی و ترکیبات از آنها کمک کرد. با گذشت زمان، نسبت دومی افزایش یافت، در همان زمان، اسیدیته آب های اقیانوسی کاهش یافت و تعادل اسید و باز نسبتاً سریع برقرار شد.

"همه آنیون های آب دریا در نتیجه گاززدایی گوشته، یعنی حذف گازها از آن و کاتیون ها - در هنگام هوازدگی سنگ ها" به وجود آمدند - این یکی از پایان نامه های اصلی ژئوشیمیدان مشهور است. آکادمیک A.P. Vinogradov. در واقع، محتوای آنیون هایی مانند کلر و برم در آب دریا ده ها و صدها برابر بیشتر از محتوای آنها در سنگ ها است. در نتیجه، آنها فقط می توانستند در نتیجه گاززدایی گوشته به وجود بیایند. بر این اساس، می توان فرض کرد که شوری اقیانوس اولیه باید نزدیک به مدرن باشد، اگرچه محتوای کاتیون ها می تواند بسیار متفاوت باشد و تنها با افزایش تخریب و انحلال سنگ های قاره های اولیه به مدرن نزدیک می شود.

فقدان اکسیژن در جو باستانی و اقیانوس با حضور در در تعداد زیادنه تنها در سنگ های آذرین، بلکه در سنگ های رسوبی عناصر و ترکیباتی که تحت اکسیداسیون قرار نگرفته اند. بنابراین، برای مثال، در سنگ‌های کربناته کاتاره، دانه‌های پیریت و اورانینیت بدون تغییر بسیاری وجود دارد و گوگرد اکسید شده وجود ندارد. همه این سنگ ها با نسبت زیادی از آهن آهن به اکسید مشخص می شوند.

زیرا اکسیژن آزاد در جو مدت زمان طولانینبود، صفحه اوزون وجود نداشت. جو به راحتی از تابش فرابنفش خورشید عبور کرد. در چنین شرایطی، امکان وجود هیچ موجود زنده ای در خشکی وجود ندارد. تحت تأثیر اشعه ماوراء بنفش در آبهای دریاها و اقیانوس ها پیچیده است ترکیبات آلیتا اسیدهای آمینه این ممکن است توسط دمای نسبتاً بالای سطح زمین تسهیل شده باشد، زیرا اشباع جو با دی اکسید کربن به تأخیر تابش حرارتی کمک می کند.

اکسیژن آزاد در ابتدا صرف اکسیداسیون آمونیاک شد و نیتروژن آزاد در این فرآیند آزاد شد. متان و مونوکسید کربن به دی اکسید کربن اکسید شدند که بیشتر آنها به اقیانوس رفت. گوگرد و سولفید هیدروژن به گوگرد و انیدریت سولفوریک اکسید شدند. رسوبات کربنات و سولفات-کربنات در اقیانوس رسوب کردند و آب دریا به کلرید-کربنات-سولفات تبدیل شد.

ظهور هیدروسفر و جو نقطه عطف کیفی بسیار مهمی در تاریخ زمین بود. توسعه آنها فرآیندهای در حال وقوع در دوران باستان را پیچیده و متمایز کرد. پاکت جغرافیایی. پوسته زمین، هیدروسفر و جو از طریق تبادل انرژی و مواد وارد یک رابطه پیچیده شدند. فرآیندهای تبدیل سنگ ها در سطح زمین به طور فعال در حال انجام بود. در اتمسفر بدون اکسیژن، فرآیند هوازدگی در محیطی با درجه حرارت بالا و اسیدیته بالای آبهای طبیعی و جو به روشی بسیار عجیب و غریب پیش می رفت.

تنها در پروتروزوییک اولیه، طبق گفته یو پی کازانسکی، جو به اکسیژن-نیتروژن-دی اکسید کربن تبدیل شد. این امر با حضور نه تنها لایه های ضخیم جاسپلیت ها، یعنی سنگ های متشکل از کوارتز و آهن اکسید - هماتیت، بلکه سنگ های مختلف قرمز رنگ که ماده رنگدانه آن از آهن اکسید تشکیل شده است تأیید می شود. این سنگ ها تنها در حضور اکسیژن آزاد در جو می توانند تشکیل شوند. با این حال، همراه با شرایط اکسیداتیو، شرایط کاهشی نیز در پروتروزوئیک وجود داشت.

گازهای اصلی جو دی اکسید کربن، آمونیاک، نیتروژن و گازهای همراه آن اکسیژن، انیدریت سولفوریک، سولفید هیدروژن، بخارات اسیدهای کلریدریک و فلوریک، متان بودند. در مقایسه با آرکئن، مقدار کل اسیدها بسیار کاهش یافته است. روندی به سمت کاهش بخارات اسیدها، متان، ترکیبات گوگردی و آمونیاک در کل زمان پروتروزوییک وجود داشت. در همان زمان، مقدار کل نیتروژن در اتمسفر به افزایش ادامه داد.

دیدگاه دیگری در مورد ظهور اکسیژن آزاد در جو وجود دارد. بر اساس محاسبات L. Berkner و J. Marshall، محتوای آن در اتمسفر یک هزارم فعلی (به اصطلاح نقطه اوری) تقریباً 1.2 میلیارد سال پیش، یعنی در میانه ریفین به دست آمده است. بسیاری از مواد دیرینه شناسی و ژئوشیمیایی با این نتیجه گیری مطابقت خوبی دارند.

وجود اکسیژن آزاد، حتی در مقادیر کم، باعث ظهور موجودات مصرف کننده اکسیژن شد که بقایای آنها در سنگ های پروتروزوییک یافت شده است.

از نظر بیولوژیکی، سطح بحرانی محتوای اکسیژن آزاد به اصطلاح نقطه پاستور است، زمانی که مقدار اکسیژن موجود در جو یک صدم اکسیژن امروزی بود و به جای تخمیر بی هوازی، موجودات زنده شروع به استفاده از مصرف انرژی کارآمدتر - اکسیداسیون تنفسی کردند. . بر اساس محاسبات L. Berkner و L. Marshall این سطح در حدود 600 میلیون سال پیش به دست آمده است. در این زمان، یک انفجار اکولوژیکی رخ داد - توزیع انبوه حیوانات تقریباً همه انواع شناخته شده فعلی.

مقدار دی اکسید کربن ارتباط نزدیکی با تغییر محتوای اکسیژن در جو باستانی دارد. دی اکسید کربن وارد اتمسفر و سپس به هیدروسفر شد و محصول گاززدایی گوشته بود. این در نتیجه تعامل گرانیت با آب در طول دمای بالاتجزیه کاربیدها، تفکیک کربناتیت ها در دمای بالا و همچنین با اکسیداسیون متان و از همه مهمتر به عنوان محصولی که در طی فوران های آتشفشانی آزاد می شود.

دی اکسید کربن از جو و هیدروسفر به دلیل حذف شد واکنش های شیمیایی(تشکیل کربنات ها) یا از نظر بیولوژیکی، زمانی که توده های عظیمی از آن صرف تشکیل اسکلت موجودات می شود.

بنابراین، اطلاعات کمی از سنگ های کربناته در کاتارش و آرکئن وجود دارد. تنها در اوایل پروتروزوئیک، زمانی که اکسیژن در جو ظاهر شد و آب اقیانوس ها به کلرید-کربنات تبدیل شد، حجم آنها شروع به افزایش کرد. محتوای بالای دی اکسید کربن در آب دریا و ذخیره قلیایی بالای آب دریا، تشکیل لایه های ضخیم آهک-دولومیت و دولومیت را تضمین می کند.

در پایان دوره پروتروزوییک، مقدار دی اکسید کربن حل شده در آب دریا و غلظت آن در جو کاهش یافت، اما همه اینها با افزایش جذب دی اکسید کربن توسط جلبک ها در طول فتوسنتز همراه است. آب دریاویژگی کلرید-سولفات به دست آورد و محیط خنثی شد که ظاهراً منجر به ظهور یک اسکلت جامد در موجودات شد.

تشکیل پوسته و جو زمین

پوسته زمین، هیدروسفر و اتمسفر عمدتاً در نتیجه انتشار موادی از گوشته بالایی زمین جوان تشکیل شده است. با توجه به این فرآیندها، پوسته ای از سنگ با ضخامت کمتر از 0.0001٪ از حجم کل سیاره تشکیل شد. ترکیب این پوسته که پوسته قاره ای و اقیانوسی را تشکیل می دهد، در طول زمان عمدتاً به دلیل تصعید عناصر از گوشته در نتیجه ذوب جزئی در عمق حدود 100 کیلومتری تکامل یافته است. میانگین ترکیب شیمیاییپوسته مدرن (شکل 1) نشان می دهد که اکسیژن به بیشترین مقدار در آن موجود است. مدل های متفاوت، انواع مختلف، انواع متفاوت، مدل های مختلفبا سیلیکون، آلومینیوم و سایر عناصر برای تشکیل سیلیکات.

جو زمین زندگی فتوسنتز هیدرولوژیکی

برنج. یکی

می توان فرض کرد که عناصر فرار از گوشته در نتیجه فوران های آتشفشانی که با تشکیل پوسته همراه بوده اند، از گوشته آزاد شده اند. برخی از این گازها زمانی که دمای سطح به اندازه کافی پایین آمد که کشش گرانشی به اندازه کافی قوی بود، به اطراف چسبیده و جو را تشکیل دادند.

شکل 2.

تکامل جو و منشا حیات

تجمع مواد زمین منجر به گرم شدن موقت و مولکول های نور آن شد جو اولیه،در درجه اول هیدروژن و هلیوم پراکنده در فضای بیرونی. کاهش بعدی دما در نتیجه تابش شدید گرما منجر به تشکیل یک پوسته جامد شد. آتشفشان فعال با این فرآیند تداخل داشت، اما در عین حال مقادیر زیادی از گازها را تامین کرد که از آنها تشکیل شد. ثانویجو علاوه بر H 2، بسیاری از گازهای دیگر مانند CH 4، NH 3 و H 2 O در آن وجود داشت (شکل 3).

برنج. 3.

همراه با بخار آب، اقیانوس باستانی، متشکل از آب مایع، قبلا وجود داشته است. دی اکسید کربن H 2 CO 3 کمی وجود داشت، زیرا توسط ترکیبات Fe 3 + موجود در پوسته زمین کاهش یافت. تقریباً 1 میلیارد سال اتمسفر در حال کاهش بود، فرصت هایی برای فرآیندهای تشکیل زیست زایی و تجمع بسیاری از ترکیبات وجود داشت.

اتمسفر ثانویه کاهشی تحت تأثیر زیاد قرار گرفت جریان انرژی:اشعه فرابنفش موج کوتاه، تابش یونیزه کنندهخورشید (اکنون توسط لایه اوزون محافظت می شود)، تخلیه الکتریکی (رعد و برق، تخلیه تاج کرونا)، منابع حرارتی محلی منشا آتشفشانی. تحت این شرایط فعال است سنتز شیمیایی،که در آن از گازهای اتمسفر ثانویه از طریق محصولات میانی مانند هیدروسیانیک اسید، اتیلن، اتان، فرمالدئید و اوره ابتدا مونومرها و سپس پلیمرها به وجود آمدند. با توجه به عدم اکسیداسیون، مخازن غنی شدند اسیدهای آمینه، بازهای پورین و پیریمیدین، قندها، اسیدهای کربوکسیلیک، لیپیدها.شکل گرفت " آبگوشت اولیه". فرآیندهای بارش، جداسازی و جذب روی سطوح مواد معدنی (رس، گدازه داغ) - فرآیندهای مصنوعی بعدی انجام شد (شکل 4). این را نتایج تجزیه و تحلیل فسیل‌های شیمیایی زمین‌های باستانی و مقایسه آنها با مواد آلی فرازمینی (شهاب‌سنگ‌ها) و همچنین آزمایش‌های مدل متعددی که نشان داده‌اند در مخلوطی از گازهایی که جو را بازتولید می‌کنند، با هجوم کافی انرژی، فرآیندهای سنتز مواد آلی واقعاً رخ می دهد. در میان محصولات این سنتز، ترکیبات مهم بیولوژیکی از جمله 14 اسید آمینه، پورین ها و پیریمیدین ها، قندها، AMP یافت شد. , ADP، ATP، اسید چربو پورفیرین ها

با افزایش تلفات H2 در فضای بیرونی، الف درجه سومجوی حاوی مقادیر زیادی N 2 (از NH 3)، CO 2 (از گازهای آتشفشانی و از CH 4) و بخار آب.

برنج. 4.

حدود 3.5 میلیارد سال پیش، موجودات حاوی کلروفیل ظاهر شدند که قادر به فتوسنتز بودند، یعنی از یک منبع انرژی برون زا (تابش خورشیدی) برای سنتز تمام مواد آلی لازم برای زندگی از دی اکسید کربن، آب و عناصر معدنی استفاده کردند. این موجودات انرژی خورشیدی را به انرژی بیوشیمیایی تبدیل کردند.

CO 2 (g) + H 2 O (l) > CH 2 O (tv) + O 2 (g) (1)

"اختراع" فتوسنتز به افزایش محتوای اکسیژن در جو و شکل گیری مدرن کمک کرد. کواترنرجو

در جو زمین، اکسیژن در ابتدا با تجزیه آب و بخار آب تحت تأثیر پرتوهای فرابنفش خورشید انباشته شد. در ابتدا، اکسیژن (O 2 ) به سرعت در فرآیند اکسیداسیون مواد و مواد معدنی احیا شده مصرف می شد. با این حال، لحظه ای فرا رسید که میزان مصرف آن (که قبلاً عمدتاً در فرآیند فتوسنتز بود) از مصرف فراتر رفت و O 2 به تدریج در جو انباشته شد. در حدود 500 میلیون سال پیش، میزان اکسیژن جو بسیار بیشتر از اکنون بود، اما متعاقباً در نتیجه فعالیت شدید آتشفشانی، تا به امروز کاهش یافت. زیست کره، تحت تهدید مرگبار محصول جانبی سمی خود، مجبور شد با چنین تغییراتی سازگار شود. او این کار را از طریق توسعه انواع جدیدی از متابولیسم بیوژئوشیمیایی انجام داد که از تنوع حیات در زمین مدرن پشتیبانی می کند.

اعتقاد بر این است که زندگی روی زمین در حدود 4.2-3.8 میلیارد سال پیش در اقیانوس ها آغاز شد. قدیمی‌ترین فسیل‌های شناخته شده، باکتری‌های حاصل از سنگ‌هایی با قدمت حدود 3.5 میلیارد سال هستند. در سنگ های این عصر، شواهدی از متابولیسم نسبتاً توسعه یافته وجود دارد که در آن از انرژی خورشیدی برای سنتز مواد آلی استفاده می شد. اولین این واکنش ها احتمالاً مبتنی بر گوگرد (S) است که از دریچه های آتشفشانی می آید:

CO 2 (g) + 2H 2 S > CH 2 O (tv) + 2S (tv) + H 2 O (l) (2)

(مواد آلی)

به تدریج فضایی از ترکیب مدرن پدید آمد. علاوه بر این، اکسیژن در استراتوسفر تحت واکنش های فتوشیمیایی قرار گرفت که منجر به تشکیل ازن (O 3) شد که از زمین در برابر اشعه ماوراء بنفش محافظت می کند. این صفحه اجازه داد موجودات بالاتربرو بیرون

بنابراین، منشأ جو به طور جدایی ناپذیری با تشکیل زمین مرتبط است. تکامل جو تحت تأثیر عوامل زیر صورت گرفت (و در حال وقوع است):

• تجمع ماده در فضای بین سیاره ای؛
• انتشار گازها در طول فعالیت های آتشفشانی؛
• · برهمکنش شیمیایی گازهای جوی با اجزای هیدروسفر و لیتوسفر.
• تفکیک مولکول های گازی که هوا را تحت تأثیر تابش فرابنفش خورشیدی و کیهانی تشکیل می دهند.
• فرآیندهای بیوژنیک در ماده زنده زیست کره؛
• فعالیت انسان زایی

هیدروسفر کل همه چیز است بدنه های آبیزمین (اقیانوس ها، دریاها، دریاچه ها، رودخانه ها، آب های زیرزمینی، باتلاق ها، یخچال های طبیعی، پوشش برف).

بیشتر آب در اقیانوس متمرکز است، بسیار کمتر - در شبکه رودخانه های قاره ای و آب های زیرزمینی. همچنین ذخایر بزرگی از آب به شکل ابر و بخار آب در جو وجود دارد. بیش از 96٪ از حجم هیدروسفر را دریاها و اقیانوس ها، حدود 2٪ - آب های زیرزمینی، حدود 2٪ - یخ و برف، حدود 0.02٪ - تشکیل می دهد. آب های سطحیسوشی بخشی از آب در حالت جامد به صورت یخچال، پوشش برفی و در داخل است منجمد دائمینمایانگر کرایوسفر قسمت عمده یخ

واقع در

در زمین خشک -

بنابراین، در قطب جنوب و

گرینلند. جرم کل آن

در حدود 2.42 * 1022 گرم اگر این یخ ذوب شود، سطح اقیانوس جهانی حدود 60 متر افزایش می یابد و در همان زمان، 10٪ از زمین توسط دریا غرق می شود.

آب های سطحی سهم نسبتاً کمی در کل جرم هیدروسفر دارند.

تاریخچه تشکیل هیدروسفر

اعتقاد بر این است که وقتی زمین گرم شد، پوسته به همراه هیدروسفر و اتمسفر در نتیجه فعالیت آتشفشانی - آزاد شدن گدازه، بخار و گازها از قسمت های داخلی گوشته تشکیل شد. به شکل بخار بود که بخشی از آب وارد جو شد.

اهمیت هیدروسفر

هیدروسفر در تعامل دائمی با جو، پوسته زمین و بیوسفر است. گردش آب در هیدروسفر و ظرفیت گرمایی زیاد آن برابر می شود شرایط آب و هواییدر عرض های جغرافیایی مختلف هیدروسفر بخار آب را به اتمسفر می رساند بخار آب از طریق جذب مادون قرمز باعث ایجاد میزان قابل توجهی می شود اثر گلخانه ایبالا بردن دمای میانگینسطح زمین حدود 40 درجه سانتیگراد است. هیدروسفر به طرق دیگری نیز بر اقلیم تأثیر می گذارد. در تابستان مقدار زیادی گرما را ذخیره می کند و در زمستان به تدریج آنها را آزاد می کند و نرم می شود نوسانات فصلیدرجه حرارت در قاره ها همچنین گرما را از مناطق استوایی به عرض های جغرافیایی معتدل و حتی قطبی منتقل می کند.

آب های سطحی بازی می کنند نقش اساسیدر زندگی سیاره ما، منبع اصلی تامین آب، آبیاری و آبیاری است.

وجود هیدروسفر نقش تعیین کننده ای در پیدایش حیات بر روی زمین داشت. اکنون می دانیم که حیات از اقیانوس ها سرچشمه گرفته است و میلیاردها سال طول کشید تا زمین قابل سکونت شود.

مقالات و انتشارات:

تنظیم فرآیند تعویض کلاس
فرآیند تعویض کلاس در پلاک های پر، عمدتاً در گنبدها، با مشارکت سلول های دندریتیک و لنفوسیت های Th رخ می دهد. به نظر می رسد که نقش کلیدیدر این فرآیند، نسبت به سنتز IgA، سیتوکینین TGF-β بازی می کند. تعویض...

جمعیت به عنوان واحد ابتدایی فرآیند تکامل
کوچکترین واحد تکاملی که در آن فرآیندهای تکاملی خرد اتفاق می افتد یک جمعیت است. ماده برای انتخاب طبیعی، به عنوان یک قاعده، واحدهای بسیار کوچک و گسسته از وراثت جهش است. مردم تحت فشار هستند ...

زمین حدود 1 میلیارد سال است که ذوب شده است. پیشرفتهای بعدیدر نتیجه تمایز ماده در حالت مایع، منجر به لایه بندی سیاره به پوسته و تشکیل اتمسفر و هیدروسفر شد.

جوزمین های مرحله اولیه ترکیبی متفاوت از الان داشتند. هلیوم، هیدروژن، نیتروژن، دی اکسید کربن بر آن غالب بود. بعدها، بخشی از گازها به فضا فرار کردند، بخش دیگر در فرآیندهای اکسیداتیو شرکت کردند، اما جو نیز با گازهایی که از روده های زمین می آمد دوباره پر شد. فوران های آتشفشانی به تنهایی گازهایی را 50 برابر جرم خود در جو آزاد می کند فضای مدرن. جو اولیه تحت تأثیر گازهای ناشی از اعماق، تابش خورشید، پوشش گیاهی، فرآیندهای اکسیداتیو، نشت به فضا تغییر کرد. در نوبت 2-2.2 میلیارد سال پیش، یک جو نیتروژن-اکسیژن بوجود آمد و محتوای دی اکسید کربن کاهش یافت. محتوای دی اکسید کربن در جو اکنون 0.034٪ است. این بستگی به نرخ تبادل با اقیانوس و زیست کره دارد که توسط دما و رطوبت تعیین می شود.

هیدروکرهزمین پس از آغاز شکل گیری سیاره ظاهر شد. اما از اوایل آرکئن، حجم آب شروع به افزایش قابل توجهی کرد و 2-2.5 میلیارد سال پیش، حجم آن به حجم مدرن نزدیک شد. گواه این امر سنگ های این دوره است که در آن شکل گرفته اند محیط آبی(کمربند افیولیتی سنگ سبز، شیل آبی). اقیانوس های اولیه 3.5-4 میلیارد سال پیش پدید آمدند.

آبهای اقیانوس جهانی و گازهای جو در نتیجه تبدیل مواد گوشته و تشکیل و توسعه پوسته زمین به وجود آمدند. ترکیب اصلی اتمسفر نیتروژن-اکسیژن با مقدار کمی گازهای بی اثر و هیدروژن است. این ترکیب با گازهای آتشفشانی متفاوت است. دلیل این امر در تغییر جو برای زمان زمین شناسیو تحت تأثیر توسعه حیات در این سیاره است. پیدایش حیات به 3.6 میلیارد سال پیش برمی گردد. در طول این مدت، تمام آب اقیانوس جهانی بیش از 300 بار از چرخه بیوژنیک عبور کرده و اکسیژن آزاد بیش از یک میلیون بار تجدید شده است. در نتیجه فتوسنتز، سالانه 248 میلیارد تن اکسیژن تولید می شود و 341 تن دی اکسید کربن مصرف می شود. علاوه بر این، اکسیژن به دلیل تفکیک نوری بخار آب تشکیل می شود. این ارقام نقش عظیم ماده زنده را در شکل گیری و تغییر ترکیب جو در طول زمان زمین شناسی نشان می دهد. هوازدگی سنگهای پوسته زمین با فرآیندهای اکسیداسیون و هیدراتاسیون همراه است. اکسیژن آزاد متصل می شود و در اعماق فرو می رود. فرآیندهای کاهش در سنگ ها در طول دگرگونی مشاهده می شود. در این فرآیندها آب و دی اکسید کربن تشکیل می شود، آزادسازی اکسیژن آزاد مشاهده نمی شود.

ریزش بازالت‌ها به سطح زمین، آب‌ها و گازهای معدنی جوان را به همراه داشت. ماگمای بازالتی حاوی 7 درصد آب است. بنابراین، تشکیل پوسته با تشکیل آب و گازهای جوی همراه بود. گازهای زیر وارد شدند: CO، CO 2، CH 4، NH 3، S، H 2 S، H 3 BO 3، HCl، HFe، Ar، He. آب های جوان سنگ های آلومینوسیلیکات را از بین بردند، Na، K، Rb، Cs، Mg، Ca، Cr و Fe را در خود حل کردند. در طول چرخه آب، بخش قابل توجهی از نمک ها در اقیانوس باقی می ماند. در حال حاضر، تعادل خاصی بین ترکیب اتمسفر و ترکیب نمک هیدروسفر برقرار شده است، تغییرات مداوم آهسته است و با سیر تغییرات شیمیایی سکولار تحت تأثیر عوامل فیزیکوشیمیایی و بیولوژیکی تعیین می شود.

ماده زنده نه تنها تامین کننده اصلی اکسیژن و جذب دی اکسید کربن است. همچنین بسیاری از عناصر دیگر را متمرکز می کند: سیلیکون، آهن، فسفر، منگنز و غیره. مراحل رشد ماده زنده با تغییراتی در رابطه آنها با عناصر مختلف جدول تناوبی مطابقت دارد. بنابراین، موجودات زنده اولیه به دلیل فرآیندهای اکسیداتیو توسعه یافتند، مرحله بعدی در توسعه ماده زنده از فتوسنتز استفاده کرد و غلظت Al، Si، Ca، Ti، Cr، Mn، Fe، Co، Ni، Cu، Zn را افزایش داد. بنابراین، ماده زنده تأثیر زیادی بر مهاجرت عناصر شیمیایی داشته و دارد، و از این رو در تشکیل نه تنها ترکیب جو، بلکه در روند تبدیل پوسته زمین، تشکیل مواد معدنی ذخایر سنگ آهن- منگنز، نفت و گاز، زغال سنگ، سنگ آهک، دولومیت ها و غیره. جرم کل مواد زنده در حال حاضر 2420 میلیارد تن است.

عدم وجود اکسیژن در اتمسفر در دوره اولیه وجود زمین با عدم وجود نمک های اکسیژن در رسوبات دریایی: سولفات ها، کربنات ها و مواد معدنی اکسید آهن مشهود است. متعاقباً ترکیب رسوبات تغییر می کند و نمایانگر ظاهر اکسیژن آزاد است. این اتفاق در آستانه 3 میلیارد سال پیش رخ داد.

همچنین ثابت شده است که سیالات (گازها و مایعات با املاح و عناصر محلول) پیوسته از داخل زمین وارد پوسته و سطح زمین می شوند. این در درجه اول هلیوم، هیدروژن است، گازهای هیدروکربنی، اب. اما نه تنها مایعات وارد پوسته زمین شده و آن را تغییر می دهند. در نتیجه فرآیندهای تمایز، عناصر و مواد سنگین تر نیز بالا می روند و همچنین سقوط می کنند. اما این فرآیند با سرعت صدها و هزاران بار کندتر از مایعات پیش می رود. چنین فرآیندهایی باعث دگرگونی سنگ ها، گرانیت شدن، تبدیل می شود پوسته اقیانوسیبه قاره و بالعکس.