Е.В. Логинова, П.С. Лопух
Гидроэкология: курс лекций
Минск: БГУ, 2011.– 300 с.
Глава 2. Гидросфера
2.4. Происхождение воды и гидросферы
Существует шесть гипотез появления воды на земном шаре.
Первая гипотеза исходит из «горячего» происхождения
Земли. Считается, что некогда Земля была расплавленным огненным шаром, который,
излучая тепло в пространство, постепенно остывал. Появилась первородная кора,
возникли химические соединения элементов и среди них соединение водорода с
кислородом, или, проще говоря, вода.
Пространство вокруг Земли все более
заполнялось газами, которые непрерывно извергались из трещин остывающей коры.
По мере охлаждения пары образовывали облачный покров, плотно окутавший нашу
планету. Когда температура в газовой оболочке упала настолько, что влага,
содержащаяся в облаках, превратилась в воду, пролились первые дожди.
Тысячелетие за тысячелетием низвергались дожди. Они-то и стали тем источником
воды, которая постепенно заполнила океанические впадины и образовала Мировой
океан.
Вторая гипотеза исходит из «холодного» происхождения
Земли с ее последующим разогревом. Разогрев стал причиной вулканической
деятельности. Извергаемая вулканами лава выносила на поверхность планеты пары
воды. Часть паров, конденсируясь, заполняла океанические впадины, а часть
образовала атмосферу. Как теперь подтверждено, главной ареной вулканической
деятельности на первых стадиях эволюции Земли действительно являлось дно
современных океанов.
Согласно этой гипотезе вода содержалась
уже в той первичной материи, из которой сложилась наша Земля. Подтверждением
такой возможности является наличие воды в падающих на Землю метеоритах.
Третья гипотеза также исходит из «холодного»
происхождения Земли с последующим ее разогревом. В мантии Земли на глубинах 50–
70 км из ионов водорода и кислорода начал возникать водяной пар. Однако
высокая температура мантии не позволяла ему вступать в химические соединения с
веществом мантии.
Под действием давления пар выжимался в
верхние слои мантии, а затем и в кору Земли. В коре более низкие температуры
стимулировали химические реакции между минералами и водой, в результате
разрыхления пород, образовались трещины и пустоты, которые немедленно
заполнялись свободной водой. Под действием давления воды трещины раздавались,
превращались в разломы, и вода через них устремлялась на поверхность. Так
возникли первичные океаны.
В пользу приведенной гипотезы
свидетельствует резкое возрастание скорости сейсмических волн на глубине 15–20
км, т. е. как раз там, где должна пролегать граница предполагаемого раздела
между гранитом и поверхностью рассола, граница резкого изменения
физико-химических свойств вещества.
Приведенную гипотезу подтверждает и так
называемый дрейф материков. Гранитные громады материков перемещаются. Они
«плывут», хотя скорость их движения составляет всего несколько сантиметров в
столетие.
Четвертая гипотеза принадлежит английскому астрофизику Хойлу
и опубликована сравнительно недавно, в 1972 г. Она представляет собой следствие из гипотезы происхождения Солнечной системы. Конденсация протопланетного
облака, окружавшего прото-Солнце, протекала неравнозначно на разных расстояниях
от Солнца. Чем дальше от него, тем температура облака была ниже. Ближе к Солнцу
могли конденсироваться, скажем, металлы как вещества более тугоплавкие. А там,
где проходят орбиты Урана, Нептуна и Плутона, по расчетам Хойла, температура
составляла примерно 350 К, что уже достаточно для конденсации паров воды.
Именно этим обстоятельством можно объяснить «водную» природу Урана, Нептуна и
Плутона, образовавшихся в процессе слияния частиц льда и снега. «Водную»
природу указанных планет подтверждают новейшие астрономические наблюдения.
Расчеты, выполненные Хойлом, подтверждают
возможность образования земных океанов из ледяных дождей, для чего
потребовалось всего несколько миллионов лет.
Пятая гипотеза, как и четвертая, предполагает
космическое происхождение воды, но из других источников. Дело в том, что на
Землю из глубин космоса непрерывно низвергается ливень электрически заряженных
частиц. И среди этих частиц изрядную долю составляют протоны – ядра атомов
водорода. Пронизывая верхние слои атмосферы, протоны захватывают электроны и
превращаются в атомы водорода, которые тут же вступают в реакцию соединения с
кислородом атмосферы. Образуются молекулы воды. Расчет показал, что космический
источник такого рода способен дать почти 1,5 т воды в год, и эта вода в виде
осадков достигает земной поверхности.
Шестая гипотеза. Как установлено учеными, примерно 250
млн. лет назад на Земле был единый континент. Затем, неизвестно по каким
причинам, он треснул, и части его начали расползаться, «уплывать» друг от
друга.
Доказательствами существования некогда
единого материка является не только подобие береговых линий, но также сходство
флоры и фауны, сходство геологических структур побережий.
Исследования последних лет подтвердили:
материки «плывут», расстояние между ними непрерывно увеличивается. Передвижение
материков блестяще объясняет гипотеза расширяющейся Земли. Гипотеза утверждает:
первоначально Земля имела радиус вдвое меньший, чем сейчас. Материки, слитые
тогда воедино, опоясывали планету.
Океанов не существовало. И вот на границе
протерозоя и мезозоя (250–300 млн. лет назад) Земля начала расширяться. Единый
материк дал трещины, которые, наполнившись водой, превратились в океаны.
Однако по мере уплотнения пылевого облака
происходило его гравитационное сжатие, и давление внутри прото-Земли
возрастало. Соответственно росла и степень поглощения водорода металлами группы
железа. Сжатие порождало антипод давления – разогрев. А так как наибольшему
сжатию подвергались центральные области образовавшейся планеты, то там
стремительнее росла и температура.
И вот на какой-то стадии разогрева, когда
температура в ядре Земли достигла определенного критического значения (переход
количественного роста в новое качественное состояние!), начался обратный
процесс – выделение водорода из металлов.
Таким образом, дегазация водорода
сопровождалась расширением Земли. Между тем водород, пронизывая огромную толщу
планеты, захватывал по пути атомы кислорода, и на поверхность ее вырывались уже
пары воды. Конденсируясь, вода заполняла разломы в коре. Постепенно
образовались океаны.
|