Наконец, Земля является единственной планетой в Солнечной системе с тектоникой плит (см. следующую страницу), которая предотвращает накопление CO2 в атмосфере.
Земля может быть гигантской «сложной саморегулирующейся системой» (гипотеза Геи) с биологией и геологией, совместно сохраняющими планету обитаемой.
16. Что такое тектоника плит?
В 1620 англичанин Фрэнсис Бэкон замечает, что береговые линии Африки и Южной Америки похожи на кусочки головоломки, подходящие друг другу.
В начале XX в. немец Альфред Вегенер задумался: может, континенты сначала были объединены, а затем разъединились?
Вегенер умирает в 1930 во время путешествия по Гренландии. К сожалению, он никогда не увидит триумфа своей весьма спорной идеи — «континентального дрейфа».
К концу XX в. основная идея Вегенера подтверждается и конкретизируется в современную полномасштабную теорию «тектоники плит».
Поверхность Земли (литосфера) плавает на расплавленной магме. Существуют 2 типа коры: океаническая — тонкая/плотная; континентальная — толстая/легкая, которая плавает выше.
Литосфера раздроблена на «тектонические плиты». Там, где две континентальные плиты сталкиваются, происходят смятие и подъем коры, что приводит к образованию горных цепей, подобных Гималаям.
Когда континентальная и океаническая плиты сталкиваются, океаническая опускается вниз, ныряя под континентальную и поднимая ее вверх. В результате образуются горы (Анды) и вулканы (вследствие трения).
Когда пластины расходятся на «срединно-океанических хребтах», лава поднимается и заполняет этот разлом, создавая новую кору. Океан распространяется. Когда-то Атлантика была лужей.
Примечательно, что сегодня в Африке мы можем наблюдать рождение нового океана. В Афаре (Эфиопия) 3 пластины отдаляются друг от друга. Образовавшийся разлом будет заполнен водой.
Согласно представлениям о тектонике плит, 250 млн лет назад Земля представляла единый «суперконтинент» (Пангея). Его раз лом породил сегодняшние континенты.
Движущей силой тектоники плит являются поднимающаяся горячая магма и опускающаяся внутрь Земли холодная магма по аналогии с нагреваемой в кастрюле водой.
Источником тепла является радиоактивность горных пород. Первоначально это расплавило Землю так, что плотное железо опустилось к ядру, а легкая порода (литосфера) всплыла на поверхность.
Никто не знает, что изначально разломало литосферу на плиты. Может быть, просто охлаждение и сжатие Земли или воздействия из космоса.
Жидкая вода имеет решающее значение в качестве смазки при движении плит. Венера, которая приблизительно одного размера с Землей, но не содержит воды, не имеет тектоники плит.
17. Почему Земля внутри расплавлена?
Это не так. По крайней мере, не в самом центре планеты. Земля имеет твердое внутреннее ядро и жидкое внешнее ядро. Оба состоят из железа и никеля.
В обычных условиях железо плавится при 1536 °C. Но температура плавления материала растет с увеличением давления. Во внутреннем ядре давление слишком велико для плавления железа.
Твердое внутреннее ядро имеет диаметр 2430 км — 70 % от размера Луны. Его температура 5430 °C, а давление ~350 гигапаскалей (3,5 млн атмосфер).
Расплавленное внешнее ядро — слой толщиной около 2250 км. Его температура колеблется в диапазоне от 4400 до 6100 °C. Вероятно, оно также содержит серу и кислород.
Токопроводящие потоки во внешнем ядре генерируют магнитное поле Земли. Если бы все ядро было твердым, Земля не имела бы магнитного поля.
Земля — «дифференцированное» тело: тяжелые элементы (железо, никель) опустились к центру из-за гравитации. Таким образом, Земля имеет «слоистую» внутреннюю структуру.
Так почему же внутри Земли так жарко? По двум причинам: из-за Реликтового тепла, высвободившегося при формировании планеты, и из-за тепла от распада радиоактивных элементов.
Земля образовалась при столкновении и слиянии протопланет. Было сгенерировано много тепла. Древняя Земля была полностью расплавлена, это создавало возможности для расслоения.
Радиоактивные элементы (уран, торий, калий[2]) медленно распадаются на более легкие элементы. Это также производит тепло в ядре и мантии Земли.
2
Казалось бы, калий — сравнительно легкий элемент (номер 19 по таблице Менделеева), более чем в два раза легче урана, но его изотоп К-40 с массовым числом 40 является радиоактивным.